XLPE絶縁電力ケーブル選定ガイド：許容電流、電圧降下、断面積
XLPE絶縁電力ケーブルの適切な断面積を選択することは、負荷電流、敷設方法、周囲条件、電圧降下の4つの変数による問題です。順序を間違えると、銅を過剰に消費するか、ケーブルを発熱させてしまいます。このガイドでは、当社独自の輸出プロジェクトで使用されている計算手順を説明します。
ステップ1 — 設計電流の設定
kVAでの接続負荷から始め、設置の負荷率を適用し、アンペアに変換します。
Ib = S × 1000 / (√3 × Un)（3相負荷の場合。SはkVA、Unは線間電圧400 V）。
例えば、ピーク時に8 MVAを消費する12 MWの工業団地では、相あたり約11,550 Aが必要となります。これは、単一のケーブルではなく、複数の並列フィーダーで設計が構築されることをすぐに示しています。
ステップ2 — 基本電流定格の読み取り
0.6/1 kV銅製XLPEケーブル、導体温度90 °C、周囲温度30 °C、土壌抵抗率2.5 K·m/Wの基本許容電流を以下に示します。銅とアルミニウムの値は、約1サイズステップ異なります。
| 断面積 | 空中（単心） | 土中（単心） | 空中（3心） | 土中（3心） |
|---|---|---|---|---|
| 10 mm² | 77 A | 94 A | 60 A | 77 A |
| 35 mm² | 160 A | 185 A | 125 A | 155 A |
| 70 mm² | 245 A | 270 A | 200 A | 225 A |
| 150 mm² | 400 A | 410 A | 325 A | 345 A |
| 300 mm² | 635 A | 610 A | 505 A | 515 A |
ステップ3 — 補正係数の適用
メーカーの表は理想的な状況を想定しています。実際の設置では、4つの補正係数を掛け合わせます。
| 条件 | 範囲 | 代表的な係数 |
|---|---|---|
| 周囲気温 | 30 °C基準; 40 °C代表 | 0.87 – 0.91 |
| 土壌温度 | 20 °C基準; 30 °C熱帯 | 0.87 – 0.93 |
| 土壌熱抵抗率 | 2.5 K·m/W基準; 乾燥砂3.5 | 0.80 – 0.85 |
| グループ化、空中での3回路接触 | トレイあたり3ケーブル | 0.73 |
| 埋設深さ | 1.0 m基準 | 1.00 – 0.95 |
補正許容電流 = 基本定格 × ktemp × ksoil × kgroup × kdepth。空中定格325 Aの150 mm²の3心ケーブルは、熱帯のプラントルームで2つの並列回路の場合、325 × 0.89 × 0.75 = 217 Aとなり、初めて購入する人の多くが驚く33%の削減となります。
ステップ4 — 電圧降下の確認
3相回路の電圧降下は次のように計算されます。
ΔU = √3 × I × L × (R cosφ + X sinφ) / 1000（ボルト単位。Rは動作温度でのΩ/km、Lはkm）。
150 mm²銅製XLPE（R = 0.124 Ω/km、X = 0.08 Ω/km）、配線長200 m、電流300 A、cosφ = 0.85を使用した場合：ΔU = 1.732 × 300 × 0.2 × (0.105 + 0.042) = 15.3 V、または400 Vの3.8%。通常の5%の制限内であるため、150 mm²の選択は維持されます。
ステップ5 — 短絡耐量の検証
XLPEは、最大5秒間の短絡に対して導体温度250 °Cを許容します。断熱方程式S = I√t / kを使用し、銅製XLPEの場合はk = 143とします。0.2秒で遮断される25 kAの短絡には、S = 25,000 × 0.447 / 143 = 78 mm²が必要となるため、70 mm²で負荷を運ぶことができる場合でも、短絡負荷に対して95 mm²のケーブルが選択されます。
クイック選択チェックリスト
- 設計電流は、設置済みkWではなく、kVAから計算されます。
- 設置方法が特定されていること：トレイ、ダクト、直接埋設、空中。
- 4つの補正係数がすべて適用され、文書化されていること。
- 電圧降下が5%未満、またはより厳しい地域の規制値未満であること。
- 短絡耐量がブレーカーの遮断時間に対してチェックされていること。
- 曲げ半径と引き込み張力がルートと互換性があること。
完全な構造、タイプ、および規格の概要については、当社のXLPE絶縁電力ケーブルガイドを参照してください。
