結論から
平衡三相負荷を運ぶ多心ケーブルでは、各心の電流はどの瞬間でもおおよそゼロに等しく、磁界はアーマーの位置で大半が打ち消し合います。単心ケーブルには磁界を打ち消すものがありません。導体の交番磁界全体が、それを囲むアーマーを貫きます。そのアーマーが磁性の鋼であれば、磁界は渦電流を誘起し、鋼線にヒステリシス損失を生じます。アーマーは熱を持ち、ケーブルは設計者の想定より高温で運転され、大電流回路では損失が大きくなり得ます。
アルミは非磁性のため、アルミ線アーマー(AWA)はヒステリシス損失を避け、誘導発熱を大きく減らします。だからこそ、IEC 60502系の仕様でもBS系の仕様でも守られる一般規則は単純です。多心アーマー付きケーブルは鋼線(SWA)または鋼テープ(STA)を、交流回路の単心ケーブルはAWAを使います。
単心ケーブルが使われる場所
単心電力ケーブルは、導体が1本の多心ケーブルとして扱えなくなるほど大きくなるあらゆる場所に現れます。典型例は次のとおりです。
- 変圧器から主盤への接続。相ごとに複数の大型単心を並列に布設します。
- 工業プラントの発電機と大型モータのフィーダー。
- 中圧フィーダー。IEC 60502-2の25〜630 mm2帯の単心ケーブルが3芯型と並んで一般的です。中圧電力ケーブルのページを参照。
- 電力会社・変電所の接続。しばしばアルミで、アルミケーブルのページで扱います。
これらの場所の多くで、ケーブルは機械保護も必要とします。埋設、プラントの露出トレイ、打撃を受け得る場所への設置などです。アーマーの問いが上がるのはそのときです。
単心が選ばれるのは、電気だけでなく取り扱いのためでもあります。非常に大きな導体を持つ3芯ケーブルは、重く硬くなりすぎて盤の中へ牽引も曲げもできず、必要なドラムも輸送しにくい大きさになり得ます。各相を独自の単心に分ける、ときに相ごとに2本以上を並列にすれば、各ケーブルが扱いやすいまま保たれます。代償として、施工者は回路ごとに3本以上の別々のケーブルを、それぞれのアーマー、グランド、接地点と共に扱い、各心の磁気的挙動をそれ自体で考えなければなりません。多心SWAの発注に慣れたバイヤーは、その慣行を同一日程表の単心品目に持ち込みがちで、まさにそこでアーマーの誤りが現れます。
AWA、SWA、無アーマー単心の比較
| 選択肢 | 交流回路 | 直流回路 | 備考 |
|---|---|---|---|
| アルミ線アーマー(AWA) | アーマーが必要な場所の標準 | 使用可 | 非磁性。接地方式は設計者が設定 |
| 鋼線アーマー(SWA) | 避ける。磁気損失と発熱 | 使用されることがある。設計者の判断 | DCには交番磁界がないが、プロジェクト仕様を確認 |
| 鋼テープアーマー(STA) | 同じ理由で避ける | 設計者の判断 | 多心ケーブルのみで一般的 |
| メタリックスクリーン付き無アーマー | 中圧で一般的 | 非典型的 | 銅テープまたは銅線スクリーンが地絡電流を流す。機械保護はダクトや覆いによる |
| スクリーンなし無アーマー | 低圧のダクト・トレイで一般的 | 一般的(例:ソーラーDCケーブル) | 機械保護は施工方法による |
H1Z2Z2-KのようなソーラーDCストリングケーブルは単心で、通常無アーマーです。ソーラーPVケーブルのページを参照。ここで述べた発熱の問題は、交流に属します。
接地と誘導電圧
アルミアーマーであっても、単心ケーブルのアーマーとメタリックスクリーンは導体の磁界の中にあります。アーマーを両端で接地すると、巡流がアーマーに沿って流れ、大地または隣接ケーブルのアーマーを経て戻り、損失が加わります。一端だけの接地なら巡流は止まりますが、開放端に定常電圧が現れます。どの方式を使うか、長区間で特殊な接地方法が適用されるかは、プロジェクトの設計者が決め、電流容量の計算に影響します。
バイヤーにとっての実務的な点は2つです。第1に、データシート上のアーマーとスクリーンの寸法はその計算の入力であり、最終仕様書は発注確定前に設計者へ届くべきです。第2に、布設形態が重要です。回路の単心は通常、トレフォイルまたは平置きで一緒に布設し、相を別々のダクトに分けません。また、単心の周りのグランドプレートなど鋼の部品は、アーマーと同じ注意を要します。単心交流ケーブル用のグランドプレートが、同じ理由で通常非磁性であることです。
AWAケーブルの調達
AWAケーブルは、STAや多心SWAより品揃えの狭い製品です。アーマー付きケーブルのページの元カタログは鋼テープアーマーのみを対象とするため、単心AWA構造は、アルミ線アーマー用のラインを持つ工場に、構造の形式試験記録と併せてマッチングします。当デスクは工場を候補に加える前に3点を確認します。
- 構造と規格: 導体サイズとクラス、絶縁体、ベッディング、アルミ線直径、外シースを、IEC 60502-1、IEC 60502-2、BS 5467、BS 6724または名指された国内規格に従って。
- 形式試験の覆い: 同一の電圧、導体サイズ帯、アーマー種を覆う形式試験報告書。
- 例試験の記録: ドラムごとの導体抵抗、および要求される場合のアーマー抵抗。中圧の心なら、IEC 60885-3による部分放電と例試験の電圧試験。
大型の単心は重く硬いため、ドラム長とドラムサイズは施工者と計画します。1ドラムあたりのメートル数、相ごとのドラム数、並列布設の長さを揃える要否です。ドラムの選択肢は梱包とドラムのページにあります。
問い合わせのためのチェックリスト
完全な単心アーマー付き品目は、RFQに次を明記します。導体材料とサイズ、定格電圧、絶縁体、「AWA」の明示、シース材料(PVCまたはLSZH)、規格、回路種(交流か直流か)、サイズごとの総メートル数、ドラム長です。SWAとSTAの記事が、同じ決定の多心側を扱います。マッチングしたAWA工場のMOQと納期は発注ごとに書面で確定し、典型的な範囲はMOQと納期のページにあり、ケーブル一覧は見積もりフォームにそのまま入ります。