特別高圧ケーブルのシールドの電磁誘導について

質問

特別高圧ケーブル（22KV-100sq-CVT-1条）ですが
長さが約30メートルしかありません。
電線会社の社内規定でシールドアースは両端接地するそうです。

シールドを両端接地した場合，シールドに
電磁誘導で発生する電流はどの程度なのでしょうか？
※両端接地すると閉回路ができるため。

負荷電流22KV（そのケーブルに流れる）は70A程度です。

私はシールドには数mAくらいではないか？と予想していますが。。。

回答No.5

EleMech

＞H=I/2πr　（A/m）　r・・・中心から遮蔽層までの距離(m)
私がお話した、遮蔽層の厚みより面積（距離）という根拠も実はここにあります。

　＞或いはシールドアースに受ける磁束ではなく導体に受ける磁束により
　＞シールドアースに電磁誘導が発生するのでしょうか？
e = B・L・v
の公式があるとおり、起磁力が発生すると思っています。
ｖは、電流周波数による磁束の変化速度です。

私が経験してきた事柄を、理論的に説明しようと私も探してきました。
しかし、静電誘導の文献は見つかりますが、電磁誘導に対するものはまだ見つける事が出来ていません。
ただ、はっきり言えるのは、たとえ短いケーブルだとしても、静電誘導として解決できるような誘導電流では無いという事です。
その事だけは、確信を持っています。

お礼

ありがとうございました。
カテゴリを変えてもう一度質問をしたいと思います。

お付き合い頂きありがとうございました。

回答No.4

EleMech

Ｎｏ.３です。

遮蔽層の抵抗の話が、言葉では分かり辛いと思いましたので、図にしてみました。

回答No.3

EleMech

＞磁束を打ち消す方向の起電力が生まれると思います。
変圧器も減極性では打ち消す方向に発生しますが、完全に消去されてないですよね。
エネルギーが、打ち消しあい安定する方向に発生すると言うだけで、無くなるとは違うのではないでしょうか。

＞理論的に閉回路ができると電流が流れると言うのです
活線診断では、閉回路でなくても実際に流れていました。
先の解答で挙げました遮蔽層の抵抗のせいで、長いケーブルではどの場所でも同じように誘導電圧、電流が発生していても、中央部から接地に落ちるまでに電圧降下が発生します。
その為、電位差が出来て電流が流れてしまいます。
今回の場合は、かなり短いので極微量過ぎて、流れてないように見えると言えるだけだと思います。

＞私はシールドの厚みが無いのでほとんど発生しないと思う
シールドの厚みというよりは、受面積の方が関係するのではないでしょうか。
厚みがあったとしても、磁気の影響は遠いほど弱くなりますよね。
それよりも絶縁体の厚みが関係しているのではないでしょうか。
高圧ケーブルと特別高圧ケーブルとでは、絶縁体の層の厚さは２ｍｍ違ってたと思います。
その分、誘導を抑えていると思います。

お礼

大変ありがとうございます。
NO.4の図も見せていただきました。

おそらくEleMech様が言われているのは静電誘導のことではないでしょうか？
静電誘導は静電容量が関係した誘導電圧（電流）（Ic＝ωCE）だと思います。
下記による電流ではないでしょうか？

ケーブルの静電容量（単位長さ1m辺り）
E=Q/2πεr　（V/m）　・・・遮蔽層が受ける電界の強さ
Vab=∫Edr　（V）　　・・・遮蔽層の電位
C=E/Vab=2πε/ln（b/a）（F/m）　　ln・・・log e
Ic＝ωCE　　（A）　 ・・・誘導電流
a・・・ケーブル導体の半径(m)
b・・・ケーブル中心から遮蔽層までの距離（ケーブル半径+遮蔽層までの絶縁物の厚み）(m)

しかし，ここからは私も？？？？？なので質問させて頂いたのですが

ファラデーの法則
E=-Ndφ/dt=-LdI/dt　（V）
による誘導起電力の発生があるのか？

私は，磁束φを受けるのは断面積＝シールドの厚み
シールドの厚みが薄いので磁束を受けにくいと思っているのですが。
※もちろんφ=BS（Wb）ですので距離も関係しますが面積（厚み×長さ）は関係します。

単位長さだとややこしくなりそうなので無限長ケーブルで考えると

シールドアースが受ける磁束は
シールドケーブルの長さをl(m)，厚みをt(m)とすると

S=l・t(m2)

上記　面積を貫通する磁束φを求めると

H=I/2πr　（A/m）　r・・・中心から遮蔽層までの距離(m)
dφ=BdS　(wb)　※dSと置くのは磁束を受ける厚み方向は増えると距離も遠くなるため微小面積。
dφ=BdS=μHdS=(μI/2πr)l・dr　(Wb)

従って上記drをrからr+tまで積分すると

φ=∫dφ　(wb)

たぶん負荷電流にもよりますが磁束は極微小だと思うのです。

その磁束を受けたとしてもそれからどうなる？ってところが不明でして。。。
或いはシールドアースに受ける磁束ではなく導体に受ける磁束により
シールドアースに電磁誘導が発生するのでしょうか？
でも導体に受ける磁束は内部自己インダクタンスになるんですよね？（自問自答ですが。。。）

う～ん。。。
私も電験2種を受検中でしてこの上司の言っていることが理解（反論）できない程度では
合格できないと思ってまして，色々調べ尽くしましたが結論が出ないので
ここで質問して最後は上司に再度，確認しようと思っています。

よろしくお願いします。

回答No.2

sou_tarou

参考ＵＲＬの４．接地方式の種類を見てください。
「３心ケーブルやトリプレックスの場合、誘起電圧が相殺されて、、、、」とあります。
ＣＶＴの場合、電線を撚っているのでいるので、相殺されます。
したがって、循環電流が少なくなるので両端接地とするのです。

電力ケーブルに関する技術的な資料をネット上で探しましたが見つけられなかったので、詳しく説明するのは無理ですが、イメージのみ記します。

各電力ケーブル会社の電線便覧の技術資料、または電力ケーブル会社の技術資料に俵積みの場合のシースへの誘起電圧の計算方法を見てください。
次にＣＶＴケーブルなので、この俵積みの各相の位置が電力ケーブルの撚りによって、順次変わっていきます。
すると各相のシースに誘起される電圧の大きさは違うのですが、相殺されて理論的には０になってしまいます。誘起される電圧が０なので電流は流れることができません。
ですので、質問者様の推察通りｍＡオーダーになると思います。

上司の方が２種持ちだと、この式を見つけて示せば納得いただけると思うので、電力ケーブルメーカーから電線便覧または技術資料を取り寄せるかされるとよいと思います。

参考ＵＲＬは「日本電力ケーブル接続協会」ＪＣＡＡのものです。
http://www.star-net.or.jp/jcaa/gijyutu.html
工事の施工のポイントを示したもので理論的なものではありません。

参考URL：

http://www.star-net.or.jp/jcaa/pdf/gijyutu/technical5.pdf

お礼

大変ありがとうございます。すぐに拝見しましたがお返事が遅くなり申し訳ありません。

sou_tarou様がおっしゃられているのは静電誘導のことではないでしょうか。

CVTでも遮蔽層は個々（各相毎にある）にあるので
相殺されるとしてもZCT等を設置した場合であり個々のシールドアースに流れる電流が
他相の遮蔽層に影響すること考えにくのではないでしょうか。

参考資料をせっかく貼り付け頂いたのですが
説明文だけなので，よく理解できませんでした。

また電力会社等がやっている「架空線の捻架」（撚り）は対地との静電容量をバランスするためだと思います。

ただ資料中の

＞両端接地
＞
＞遮蔽層に循環電流が流れるので，遮蔽層の回路損が生じる。

について理論的に知りたいところですが。。。

回答No.1

EleMech

6600(V)での、活線診断をした経験をお話します。
良品のものでは0.3(mA)以下、少し劣化したもので3(mA)以下、10(mA)を越えてくると劣化が進んできている状態です。
絶縁体の性能によって、電流値は変化します。
この活線診断は、片端接地のような形で測定するので、電流が流れます。

今回の件ですが、シールドアースの両端が接地されている為、短いケーブルの場合、大地とシールドアースの間で電位差がない為、特別高圧でもほぼ電流は流れない筈です。
しかし長いケーブルになると、ケーブル中央から端末までの間で遮蔽層の電気抵抗が大きくなる為、電位差が生じ電流が流れてしまいます。
その為、良品であっても、ケーブル長が伸びると電流値は上がってしまいます。

正確にどれだけ流れるかは、絶縁体の性能により違いが出るので分かりませんが、短いケーブルで両端接地の場合、数(mA)も流れないと思います。

補足

回答ありがとうございます。
静電誘導であれば電位の上昇等があまり無いので
大丈夫だと思うのですが
負荷電流が流れた場合、シールドアースは電磁誘導を受け
磁束を打ち消す方向の起電力が生まれると思います。

私はシールドの厚みが無いのでほとんど発生しないと思うのですが
根本的に間違っているのかと思いまして。

実際，測定したわけではありませんでしたが
理論的に閉回路ができると電流が流れると言うのです（と上司に言われました。）。。。。
第二種電気主任技術者保有者です。