地中送配電ケーブル導体温度モデルに基づく系統潮流マネジメント手法の開発

絶縁電線・ケーブルの許容電流は、絶縁体の劣化の観点から導体温度に基づき定められており、導体や絶縁体の温度変化には熱的慣性があることから、急峻な電流変化に対して時間遅れを伴って導体温度は変化する特徴がある。本研究課題では、まず低圧配電ケーブルに着目し、絶縁電線の導体温度を推定するための熱等価回路モデルを構築し、数値シミュレーションにより等価回路中の熱抵抗の妥当性を評価するとともに、実験ではステップ電流変化に対するケーブル表面温度の過渡応答を測定し、熱容量を含めた等価回路モデル全体の妥当性を検証した。構築した熱等価回路モデルを用いて、太陽光発電の出力変動を想定した電流変化を用いて導体温度の時間変化を評価した結果、通電電流の変化に比べて導体温度は、ある一定の時間遅れを伴って上昇することを確認した。従来の常時許容電流値（定格電流）を送電容量制約として用いた場合と比べて、導体温度に上限制約を課した場合、太陽光発電出力を想定した通電電流の抑制量がどの程度変化するかを定量的に明らかにした。また、高圧配電ケーブルとして用いられている絶縁電線を対象として、熱等価回路モデルを構築し、妥当性を検証した。電動車両等への充電電流を想定し、ステップ上に電流が変化した場合の熱時定数を評価するとともに、太陽光発電の出力変動を想定した場合の出力抑制量を評価した。さらに、架空送電線や架空ケーブルの場合、対流による冷却効果が導体温度に影響を与えることから、有限要素法を用いて電線周辺の風速や風向角が架空送電線の導体温度に与える影響について基礎的検討を行った。

絶縁電線・ケーブルの許容電流は、絶縁体の劣化の観点から導体温度に基づき定められており、導体や絶縁体の温度変化には熱的慣性があることから、急峻な電流変化に対して時間遅れを伴って導体温度は変化する特徴がある。本研究課題では、まず低圧配電ケーブルに着目し、絶縁電線の導体温度を推定するための熱等価回路モデルを構築し、数値シミュレーションにより等価回路中の熱抵抗の妥当性を評価するとともに、実験ではステップ電流変化に対するケーブル表面温度の過渡応答を測定し、熱容量を含めた等価回路モデル全体の妥当性を検証した。構築した熱等価回路モデルを用いて、太陽光発電の出力変動を想定した電流変化を用いて導体温度の時間変化を評価した結果、通電電流の変化に比べて導体温度は、ある一定の時間遅れを伴って上昇することを確認した。従来の常時許容電流値（定格電流）を送電容量制約として用いた場合と比べて、導体温度に上限制約を課した場合、太陽光発電出力を想定した通電電流の抑制量がどの程度変化するかを定量的に明らかにした。また、高圧配電ケーブルとして用いられている絶縁電線を対象として、熱等価回路モデルを構築し、妥当性を検証した。電動車両等への充電電流を想定し、ステップ上に電流が変化した場合の熱時定数を評価するとともに、太陽光発電の出力変動を想定した場合の出力抑制量を評価した。さらに、架空送電線や架空ケーブルの場合、対流による冷却効果が導体温度に影響を与えることから、有限要素法を用いて電線周辺の風速や風向角が架空送電線の導体温度に与える影響について基礎的検討を行った。