地下電力ケーブル敷設に土壌熱比抵抗測定が必要な理由
地中送電・配電システムの設計と実施において、地盤物理学はますます重要になってきている。
熱抵抗率：プロの電力技術者のためのRHOの実測値
熱安定性
土壌のような多孔質媒体中の熱伝達は、複雑なプロセスである。 熱は土壌の固形物や水を通して伝導されるが、土壌の細孔内でも潜熱として輸送される。 このため、土壌中の熱流動のモデリングは、熱的プロセスと水理学的プロセスを含むため、興味深くかつ複雑なものとなる。
気孔を横切る蒸気の移動は、かなりの量の潜熱を運ぶことができるが、熱源周辺の土壌が、水が再び移動して蒸発するのに十分湿っていなければ、熱源の土壌は乾燥してしまう。 電力ケーブルのような熱源周辺の土壌が乾燥すると、熱暴走の可能性が生じ、ケーブルの故障につながる可能性がある。土壌の熱安定性を理解することで、電力エンジニアは熱暴走を防ぐ配電システムをより正確に設計することができます。
正確なアンペア容量の計算は、測定された rho 値に依存する
米国電気工事規定（National Electrical Code）の付録B（B.310.15(B)(2)）には、「熱抵抗率（rho）の代表的な値は以下の通りである：
- 平均的な土壌（米国の90％）＝90
- 湿った土壌（沿岸地域、高水位）＝60
- 非常に乾燥した土壌（岩石質または砂質）＝120"。
しかし、「90」を安全で典型的なrho値として使ってきた多くの技術者が発見したように、NECは単純に間違っている。湿っていようが乾いていようが「平均的な土壌」は存在しないため、これらの数値は本質的に無意味である。
90は魔法の数字ではない
40年にわたる土壌熱の研究が示している：
- 土壌と岩石のrho値は、実際には10～1000℃cm/Wの幅がある。
- 90％の土壌タイプに対する「典型的な」値は存在しない。
- 土壌、岩石、コンクリートなどの多孔質材料の熱抵抗率は一定ではない。
- 比抵抗は、土壌やコンクリートの密度、含水率、温度によって変化する。
測る、推測しない
よく設計された地下ケーブルシステムであっても、土壌が全熱抵抗の半分以上を占める場合がある。土壌と埋め戻し材の熱特性は、想定されるべきではありません。これらの特性は、 現場や 実験室で比較的簡単に測定できる。安全で専門的な施工を行うには、熱抵抗の実測と評価が必要です。
空席で報告されたrho値は誤解を招く可能性がある。
土壌Xの熱抵抗率がXXX °C・cm/Wである」とだけ記 載されている場合は、説明を求めること。含水率はどのくらいでしたか？土壌の密度は？土壌中に有機物はあるか？土壌の水分、密度、土壌構成は、土壌の熱比 率を決定する上で重要な要素である。設計を目的とした熱抵抗率の報告には、含水率と密度 のデータを含めるべきである（例を参照）。また、土壌の物理的説明も含めるべきである。熱乾 燥曲線は、土壌の熱抵抗率を報告する最も包括的な方法である。熱乾 燥曲線は、VARIOS ラボ装置で自動的に作成できます。
TEMPOS ASTMおよびIEEE規格に準拠
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土壌分析法：第4部
米国土壌学会（SSSA）のMethods of Soil Analysis Part 4の第5章は、土壌の熱を扱っている。その TEMPOSおよび VARIOSプローブ針のサイズ、加熱時間、精度仕様、および内部データ解析は、SSSAメソッドに概説されている推奨事項を満たすか、それ以上です。
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ロー・リソース
- ご質問ですか？専門家に相談する
- 熱抵抗FAQを読む
- 熱安定性について学ぶ
- TEMPOS 取扱説明書
- 自動サーマルドライアウト曲線については、VARIOS を参照。
- 電力ケーブルの地下敷設：土壌の熱抵抗率
- 熱抵抗アプリガイド
- 埋め戻しの密度、温度、組成、含水率の変化によってrhoがどのように変化するかを理解する。
- 埋設ケーブルの熱乾き曲線を作成する
- TEMPOS ASTMおよびIEEE規格に準拠
- ラボフェラーのスペイン語ローブログ
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