プロジェクトに適した ADSS ケーブル仕様はどれですか?
ADSS ケーブル仕様の選択は、スパン長要件、電圧環境、ファイバ数の要件、および環境負荷条件という 4 つの主要な要因によって決まります。これらのパラメータを正しいケーブル構造に適合させることにより、-シングル ジャケットかダブル ジャケット、中央チューブ、より線設計-にかかわらず、プロジェクトの成功が決まり、バンドのドライ アーク放電や機械的故障などのコストのかかる障害を防ぐことができます。-
仕様選択フレームワーク
プロジェクトの失敗のほとんどは、設置不良が原因ではなく、設計段階での仕様の不一致が原因で発生します。選択プロセスでは、スパン距離、電界強度、環境ストレス要因がケーブル構造パラメータとどのように相互作用するかを分析する必要があります。
スパンの長さ: 主な構造決定要因
スパン長によって、基本的なケーブル構造が決定されます。 150 メートル未満の短スパンの用途では、アラミド糸補強を使用した中央チューブ設計を利用できますが、150-400 メートル以上の中スパンでは、通常、撚り線ルースチューブ構造が必要です。 400 メートルを超える長いスパンには、強化された強度部材を備えたダブルジャケット構成が必要です。
スパンと構造の関係は、機械的荷重の分散に起因します。中央のチューブ設計は、コンパクトかつ軽量でありながら、単一の強度要素に応力を集中させます。これは、電柱間隔が 120 メートルを超えることがほとんどない配電環境で機能します。より線設計により、中央の FRP (繊維強化プラスチック) 部材を囲む複数のチューブ全体に張力が分散され、伝送用途で最大 600 メートルのスパンが可能になります。{4}
ダブルジャケット ケーブルは、機械的負荷を共有する 2 番目の保護層を追加することで、機能を 1,000 メートル以上まで拡張します。外側のジャケットは風や氷の力を吸収し、内側のジャケットは繊維の保護を維持します。この冗長性は、異常気象や不規則な地形によって予測できないストレス パターンが生じる場合に重要であることがわかります。
-現実世界のデータは、スパン-と-の相関関係を示しています。中央チューブの設計では通常、スパンが 200 メートルに制限されていますが、より線構造ではスパンが 300～700 メートルに対応しています。これらの設計限界を超えようとするプロジェクトでは、劣化が加速し、通常は予想される 25 年の耐用年数ではなく 3 ～ 5 年以内に早期故障が発生します。
電圧環境とジャケットの選択
近くの導体の電圧レベルは、他のどの要素よりもジャケットの材料要件を決定します。この関係が存在するのは、ADSS ケーブルが非金属であるにもかかわらず、湿気が存在すると表面電流を誘導する電界内に存在するためです。-
220 kV 以上の送電線の下にあるケーブルでは、ドライバンド アーク放電が発生する可能性が高くなります。{0}}このメカニズムには、不均一な水分分布が含まれており、電圧が集中する高抵抗の「ドライ バンド」が形成されます。-これらの帯域の電圧がしきい値レベルを超えると、アーク放電が発生してジャケットが侵食され、最終的に強度部材が環境劣化にさらされます。-
標準のポリエチレン (PE) ジャケットは、35 kV 未満の配電電圧に十分です。これらの環境では、最小限の誘導電流が発生し、通常の降雨によって適切な洗浄が行われ、汚染の蓄積が防止されます。 35-110 kV の間では、ジャケットの選択は環境要因によって異なります。きれいな田舎の地域では PE に耐えることができますが、工業地帯または沿岸地域では耐トラッキング性の材料が必要です。
12 kV ～ 25 kV 以上の電圧では、アンチトラッキング ジャケットが不可欠になります。-これらの特殊な素材は、-AT（アンチ-）または TRPE（-耐トラッキング ポリエチレン）-と指定されており、標準の PE では耐えられない電気ツリーイングに耐えます。材料の改質には、アーク発生時の炭化を抑制する添加剤が含まれており、軽微な損傷を効果的に自己修復します。-
文書化された事例は、仕様ミスの代償を示しています。プロジェクトでは 220 kV 送電線用の PE ジャケット ケーブルを指定し、その結果、電食による複数の故障が発生しました。 -障害箇所にコネクタ ボックスを取り付ける-という修復は、一時的な症状の軽減にすぎませんでした。ライン全体の交換が必要となり、プロジェクトコストが 3 倍になりました。
電圧-に基づくジャケットの選択は、次のロジックに従います。
35 kV未満：標準PEジャケット
35 ～ 110 kV: クリーン環境では PE、汚染地域/海岸地域では AT
110～220kV：ATジャケット必要
220 kV 以上: タワー構造上でのケーブルの位置変更が可能な強化された AT
ファイバー数と内部アーキテクチャ
ファイバー数の要件は内部ケーブルの形状に直接影響し、ひいては機械的特性やスプライスへのアクセスのしやすさに影響します。この関係は線形ではありません。-ファイバー数が 2 倍になったとしても、単にケーブル直径が 2 倍になるわけではありません。
最大 30 本のファイバーが中央チューブ設計に効率的に適合し、小さな直径（通常 8-12 mm）と軽量を維持します。これらのケーブルは、頻繁なアクセスが必要なく、ポールの負荷容量が制限されている配電用途に優れています。中央のチューブ配置により、すべてのファイバーが単一のゲルで満たされたバッファー内に配置され、ミッドスパンへのアクセスが簡素化されますが、総容量は制限されます。
32-144 ファイバーの場合、より線設計が標準になります。それぞれに 6 ～ 24 本の繊維が入った複数の緩衝チューブが、中央の強度部材の周囲に巻き付けられています。このモジュール式アプローチにより、隣接するファイバーを妨げることなく、選択的なチューブ アクセスが可能になります。これは、将来の拡張や頻繁なメンテナンスが必要なネットワークにとって重要です。
ファイバ数の多いケーブル（144-288 ファイバ）には、12- ファイバ リボン技術または追加のバッファ チューブが採用されています。リボン構成では、ルーズ チューブと比較してケーブル全体の直径が 15 ～ 20% 減少しますが、機械的な柔軟性がある程度犠牲になります。このトレードオフにより、方向が頻繁に変更される配信ネットワークよりも長距離伝送リンクが有利になります。
繊維数の選択は、将来の成長を考慮する必要があります。現在必要なファイバ数が 48 の場合に 96- ファイバ ケーブルを設置すると、コストが約 30% 高くなりますが、将来の再配置を回避できます。計算は、ミッドスパン アクセス機能が存在する場合、適切なサイジングを優先して行われます。-、ケーブル全体を交換することなく、追加のファイバーをアクティブにすることができます。
環境負荷要因
環境条件-風、氷、極端な気温-により、機械的負荷が生じ、張力がさらに増大します。-これらの負荷は地域によって異なるため、仕様の際に定量化する必要があります。
風荷重は、NESC (国家電気安全規定) の分類システム (軽地区、中地区、重地区) に従います。ケーブルは、温度、氷荷重、風の最悪の組み合わせを考慮して設計する必要があります。-中程度の荷重（半径 6.4 mm、風速 19 m/s）は、北米のほとんどの地域で典型的な状況を表します。海岸地域や山道などの重荷重ゾーンでは、軽い地域に比べてケーブルにかかるストレスが 2 倍または 3 倍になります。
氷の蓄積はさらに複雑な問題を引き起こします。 10mm の氷層により、有効ケーブル直径が 20mm 増加し、重量が大幅に増加します。増加した風のプロファイルと重量の組み合わせにより、嵐の際のケーブルの張力は 3 倍になる可能性があります。氷荷重要因を考慮せずにスパン長のみで指定されたケーブルは、冬季の状況が到来すると故障します。
温度範囲は、ジャケットの柔軟性と繊維の歪みという 2 つの重要なパラメーターに影響します。 ADSS ケーブルは通常、-40 度から +70 度で動作します。極端な温度では、過剰なファイバー長がケーブル設計に適切に組み込まれていない場合、熱膨張/収縮によるケーブル長の変化により、光ファイバーにマイクロ曲げ損失が発生する可能性があります。
実用的なアプローチ: 最悪の場合の荷重を組み込んだ予想最大張力（EMT）を計算し、安全率を考慮してケーブル強度を選択します。-一般的な EMT の計算では、中荷重条件では 300 メートルのスパンで 8 kN が示される場合があり、適切な安全マージンを維持するには 15 ～ 20 kN の定格のケーブルが必要です。
構造-固有の選択基準
中央チューブの設計
中央のチューブ構造は、シンプルさとコスト管理が優先される短スパン配電用途に適しています。{0}すべての繊維は、止水ジェルで満たされた単一の緩いチューブ内にあり、引張強度を高めるためにアラミド糸で囲まれています。{2}}
利点としては、ファイバあたりのコストが最も低いこと（通常、より線設計よりも 40-50% 低い）、特定のファイバ数に対する直径が最小であること、およびスプライシングの簡素化（1 つのチューブ アクセスですべてのファイバが提供される）などが挙げられます。すべてのファイバーが同一の熱環境にさらされるため、この構造は繰り返しの温度サイクルにうまく対応します。
150 メートルを超えると制限が明らかになります。-単一の強度要素では負荷の冗長性がありません。-アラミド糸が紫外線への曝露や湿気の浸入によって劣化すると、ケーブル全体が損傷します。ミッドスパンへのアクセスは可能ではありますが、ファイバーへのアクセスにはゲルで満たされた環境で作業する必要があるため、より線の設計よりもエレガントではありません。
最適な用途: 電柱間隔が 60 ～ 120 メートルの都市部の配電ネットワーク、スパンが重要ではない地下ダクト設置、迅速な設置が必要な一時的または戦術的な展開、美観を考慮して小さなケーブル直径が好まれるキャンパス環境。
より線ルースチューブの設計
撚り線構造により、中央の FRP ロッドの周りに螺旋状に撚り合わされた複数のバッファー チューブ全体にファイバーが分散されます。このモジュール式アーキテクチャは、機械効率と運用の柔軟性により、中長期スパンのアプリケーションを支配します。-
アラミド糸強度部材は、それぞれが複数の繊維を含む複数の緩衝管で構成されたコアを取り囲み、すべてプラスチックコアを取り囲んでいます。ストランド形状により、曲げや温度変化時に個々のチューブの位置が移動し、繊維を機械的歪みから保護します。分散強度システムにより冗長性が提供されます。-1 つの象限に部分的な損傷が発生しても、ケーブル全体が損傷することはありません。
最新の設計で使用されている SZ（逆振動）撚りパターンにより、ケーブルのねじれを妨げることなくミッドスパンへのアクセスが可能になります。{0}設置者は、回転応力を導入することなく、バッファ チューブの一部を露出させ、必要なファイバにアクセスし、スパンを閉じることができます。この機能は、初期導入で利用可能なファイバー容量の一部のみがアクティブになる段階的なネットワーク構築にとって非常に貴重であることがわかります。
性能特性により、より線設計は伝送アプリケーションのデフォルトの選択肢となります。適切に指定された場合、最大 3,500 フィートのスパン長に対応します。一般的な用途には、地方の電化プロジェクト、高速道路通信ネットワーク、鉄道信号システム、電柱間隔が自然の地形に従う公共事業バックボーン ネットワークなどがあります。
ダブルジャケット構成
ダブルジャケット設計により 2 番目の外側ジャケット層が追加され、最も要求の厳しい用途に対する保護が強化されます。内側のジャケットは繊維の保護を維持し、強度部材を収容します。一方、外側のジャケットは環境ストレスを吸収し、高電圧環境での耐トラッキング性を提供します。-
二重層アプローチにより、過酷な条件下でも耐用年数が延長されます。-耐トラック性の外側ジャケットは、35kV を超える高電圧設備に利用可能です。-外層は、保護されたインナーケーブルを損なうことなく、電気的ストレスや紫外線暴露によって劣化する可能性があります。この犠牲的なバリアのコンセプトにより、単一ジャケットの壊滅的な故障を防ぎます。{6}}
重量ペナルティは主なトレードオフです。-ダブルジャケット ケーブルの重量はシングルジャケットの同等品より 20-35% 重く、ポールの荷重と設置張力が増加します。直径が大きくなると（シングル ジャケットの場合は通常 15 ～ 20mm 対 . 10-14mm）、風荷重も増加します。これらの要因により、より高い引張定格にもかかわらず、経済的なスパン長が制限されます。
最適なアプリケーションは 3 つのシナリオに集中します。1 つはトラッキング耐性が必須の 110 kV を超える高電圧送電線、厳しい氷/風/紫外線にさらされる極限環境ゾーン、コストを考慮せずに最大限の信頼性を必要とする重要なインフラストラクチャです。{0}多くの公共事業ネットワークでは、さまざまな条件下でも一貫したパフォーマンスを確保するために、すべての伝送レベルの導入にダブル ジャケットを標準として指定しています。-
実践的な選考方法
ステップ 1: 物理パラメータを定義する
実際のインストール要件をマッピングすることから始めます。支持構造間の最大スパン長を測定または計算します。既存のインフラストラクチャのアップグレードでは、この測定は簡単です。新しい建物では、地形、道路へのアクセス、塔の配置の経済性を分析して、実用的な電柱の間隔を決定する必要があります。
ルート内の最長のスパンを特定します。{0}これによりケーブルの仕様が決まります。 200 メートルのスパンが 30 箇所と 450 メートルの河川横断が 2 箇所あるルートでは、全体で 450 メートルに指定されたケーブルを使用するか、あるいは、移行箇所に接続点を備えた異なるケーブル タイプを使用する必要があります。ほとんどのプロジェクトは、一貫性を保つために単一の仕様を優先します。
近くの導体の電圧レベルを確認します。配電線は通常 11-35 kV、副送電は 69 ～ 138 kV、送電は 230 ～ 500 kV で動作します。電圧は、タワー構造上のケーブルの配置と組み合わされて、ケーブルの位置での電界強度を決定します。
ステップ 2: 環境条件を評価する
NESC 積載地区または地域の同等物を使用して設置環境を分類します。最大風速、氷の蓄積記録、極端な気温など、地域の過去の気象データを取得します。海岸沿いの施設では、塩霧や化学薬品にさらされる工業地帯について追加の考慮が必要です。
汚染レベルは、高電圧アプリケーションにおけるジャケットの選択に大きく影響します。{0}相対湿度の高い工業地域や沿岸地域では、標準的な PE ジャケットが急速に故障する状況が生じます。既存のインフラストラクチャの劣化を現場で目視検査することで実用的なガイダンスが得られます。-金属ハードウェアの深刻な腐食は、プレミアム ケーブル仕様が必要な過酷な環境を示唆しています。
ステップ 3: 選択ロジックを適用する
この意思決定フレームワークを通じてパラメーターを統合します。
スパン長 150m 未満、電圧 35 kV 未満の場合: PE ジャケットを備えたシングルジャケット中央管設計。繊維の数によって直径が決まりますが、この範囲が短いと最小限の仕様でもストレスがかかることはほとんどありません。成長に合わせて適切な繊維数を確保することに重点を置きます。
スパン 150 ～ 400 m、電圧 35 ～ 110 kV の場合: シングル ジャケット撚り線設計、環境評価に基づいたジャケット素材。きれいな田園環境では PE で十分ですが、汚染された/海岸地域では AT が必要です。これは、ユーティリティ配布の最も一般的な仕様カテゴリを表します。
スパン 400-700m または電圧 110-220 kV の場合: AT アウタージャケットを備えたダブルジャケット撚り線設計。長いスパンには強化された機械的特性が必要であり、高電圧には耐トラッキング性が必要です。これらのアプリケーションは、送信レベルの導入の大部分を占めています。
700m を超えるスパンまたは 220 kV を超える電圧の場合: 強化された AT 仕様を備えた二重ジャケット撚り線、電界曝露を最小限に抑えるためのタワー配置の技術的見直し。金属コンポーネントが許容される場合は、OPGW などの代替テクノロジーを検討してください。
ステップ 4: 負荷計算による検証
仕様の選択は、たわみ張力解析により、選択したケーブルが十分な安全マージンを持って予想される荷重に対処できることが確認されるまで完了しません。{0}ほとんどのケーブル メーカーは、PLS-CADD モデルまたは熱的および機械的特性を備えた同等のデータシートを提供しています。
一般的な ADSS 仕様には、ケーブル直径、重量、最大ケーブル定格荷重、破断強度、線膨張係数、初期、最終、および 10 年間のケーブル弾性率が含まれます。これらのパラメータにより、実際の設置条件をモデル化できます。
最悪の環境負荷に対する EMT（予想最大張力）を計算します。-ケーブルの定格引張強度と比較します。-安全係数は 2.5 以上に保つ必要があります (電力会社によっては 3.0 を指定しています)。 EMT がこのしきい値を超える場合は、スパン長を減らすか、より高強度のケーブルにアップグレードするか、サポート構造の配置を変更します。
最高温度でのケーブルのたるみが地上高要件に違反していないことを確認します。設置されたケーブルは、回線の下の交通によって損傷する可能性があるほど低く垂れ下がってはなりません。最低地上高は管轄区域によって異なりますが、通常、道路では 5 ～ 8 メートル、歩行者エリアでは 3 ～ 4 メートルが必要です。
よくある仕様の間違い
電圧の影響を過小評価する
最も頻繁に発生し、コストのかかるエラーは、伝送レベルの電圧に標準の PE ジャケット ケーブルを指定することです。{0}}故障のメカニズムはすぐには発生しません。-ケーブルはドライバンド アーク放電が始まるまで 2{4}}4 年間十分に機能する可能性があります。劣化が始まると急速に加速し、多くの場合数か月以内にラインが完全に故障します。
設置が乾季に行われる場合、問題はさらに悪化します。初期パフォーマンスは許容範囲内であるように思われ、誤った自信につながります。最初の雨の多い冬または春には、湿気によるアーク放電が始まるため、仕様の誤りが明らかになります。-この時点での修復には、ケーブル全体の交換が必要になります。-サポート ハードウェアがすでに搭載されているため、単に新しいケーブルを重ねるだけでは完了できません。
将来の読み込み条件を無視する
将来のネットワークの成長を考慮せずに、現在のファイバーのニーズに合わせてケーブルを指定すると、2 つの問題が生じます。まず、後でファイバーを追加するには、ケーブルの並列設置 (ハードウェアと視覚的効果が 2 倍) か、完全な交換 (切り替え中のサービスの中断) が必要になります。第 2 に、平行ケーブルは空気力学的干渉パターンを生成し、どちらかのケーブル単独の計算値を超えて風荷重を増加させる可能性があります。
経済的な計算では、通常、当面の要件よりも 50- 多いファイバー容量を指定することが有利になります。追加コストはそれほど高くありません。-96 心ケーブルのコストは、同等の 48 心ケーブルよりも 20 ～ 30% 高いだけです。将来の再展開を避けることで、この差額の何倍も節約できます。
構造タイプとアプリケーションの不一致
機械的能力を超えた中央チューブ設計を使用したり、逆に中央チューブで十分な短スパン用途に撚り線設計を指定したりすると、構造の性能関係についての理解が不十分であることがわかります。{0}{1}}
長いスパンでの中央チューブの破損は、時間の経過とともに過度のたるみの進行として現れます。単一点強度要素は一定の張力下で徐々に伸び、設計パラメータを超えてたるみが増加します。これにより、最低地上高違反が発生し、近くの木の枝や機器による損傷を受けやすくなります。
短スパンの流通向けに指定されたストランド設計では、対応するメリットがなく、不必要な出費（35～50% のコスト プレミアム）が発生します。{0}送電用途でより線構造を正当化する機械の高度化は、環境負荷が最小限でスパンが 120 メートル未満にとどまる場合には利点がありません。
アクセサリの互換性を見落とす
ケーブルの仕様によりハードウェアの選択が決まります。-サスペンション クランプ、デッドエンド アセンブリ、スプライス エンクロージャ、ダンパーは、ケーブルの直径と強度定格と一致する必要があります。-ハードウェアの可用性と互換性を確認せずにケーブルを指定すると、設置品質を損なう現場での変更につながります。
ケーブルを電気的および機械的損傷から保護するために、アクセサリはケーブルに直接クランプするのではなく、鉄筋の上にクランプする必要があります。各ケーブル仕様には、一致するハードウェアが必要です。さまざまなケーブル サイズのハードウェアを適応させようとすると、応力集中が生じて疲労が促進され、メーカーの保証が無効になる可能性があります。
よくある質問
シングルジャケットからダブルジャケットにアップグレードする必要があるスパンの長さは何ですか?
移行は純粋にスパン主導ではありません。{0}スパンが 600 メートルを超えるか、電圧が 110 kV を超えるいずれか早い方の場合、二重ジャケットが必要になります。環境の厳しさにより、この閾値が変化する可能性があります。-塩霧内の海岸沿いの施設では、内陸ではシングル ジャケットを受け入れることができる 400 メートルのスパンでダブル ジャケットが必要になる場合があります。
1 つのプロジェクトで異なるスパン長に同じケーブル仕様を使用できますか?
プロジェクト全体で一貫した仕様を使用すると、在庫が簡素化され、設置エラーが減少します。ただし、大部分が 200 メートルのスパンで、いくつかの 500 メートルの交差点があるなど、スパンが大幅に変動する場合は、-分割仕様が正当化される場合があります。-より高強度のケーブルは、接続点がトランジションにある長いスパンにのみ取り付けてください。これにより、パフォーマンスを維持しながらコストが最適化されます。
ファイバー数は最大スパン容量にどのように影響しますか?
ファイバー数が増加すると、ケーブルの直径と重量が増加し、その両方により、所定の強度定格に対するスパン容量が減少します。 144 心ケーブルの重量は、48 心相当のケーブルよりも約 40% 重くなります。この重量により、カテナリーのたわみが大きくなり、風荷重が増加します。実際の制限: 500 メートルを超えるスパンの場合は最大 144 本のファイバー。より高いカウントはより短いスパンに制限されるか、エンジニアリング分析が必要になります。
トラック{0}}耐性ジャケットのコスト-が正当化されるのはどのような場合ですか?
耐トラック性材料は、12 kV ～ 25 kV の電圧では強く推奨され、25 kV を超える高電圧環境では必須です。-ジャケットのプレミアム価格は 15{7}}25% 高くなりますが、ドライ-バンドのアーク放電による致命的な故障を防ぎます。汚染された環境または 110 kV 以上の環境では、問題は AT ジャケットがコスト的に正当であるかどうかではなく、その条件がどのクラスの耐トラッキング性 (A または B) を必要とするかということです。
最終的な決定を下す
ADSS ケーブル仕様の選択は、機械的要件と電気的環境の現実を統合するときに成功します。ここで紹介するフレームワークは、-スパン、電圧、ファイバー数、環境要因を順に分析し-、ケーブルの構造をアプリケーションの要求に適合させる体系的なアプローチを提供します。
プロジェクトは、電圧の影響を過小評価したり、環境の厳しさを無視したり、ライフサイクルのパフォーマンスではなく初期コストのみに基づいて選択したりするなど、仕様の近道によって失敗することがほとんどです。適切に指定されたケーブルの 15 ～ 30% のプレミアムにより、早期故障や緊急交換による 200 ～ 400% のコストが防止されます。
220 kV を超える電圧、700 メートルを超えるスパン、または極端な環境条件を伴う複雑な設置の場合は、仕様段階でケーブル メーカーのエンジニアリング サポートを利用してください。ほとんどのメーカーは、特定の設置をモデル化し、製品ポートフォリオと現場での経験データベースに基づいて最適な構成を推奨するアプリケーション エンジニアリング サービスを提供しています。
目標は、動作する可能性のある最も安価なケーブルを見つけることではなく、予期せぬ障害が発生することなく 25 年間の耐用年数を実現する仕様を特定することです。-この仕様は、実証済みのケーブル建設能力に対してマッピングされたプロジェクト固有の要件の体系的な分析から生まれます。