ケーブル設置方法の比較: 直接埋設、電線管、トレイ、オーバーヘッド

間違った設置方法を選択すると、工事中に 1 回目と修理が必要になるたびに 2 回分の料金を支払うことになります。電力ケーブルの配備では、直接埋設、電線管、ケーブル トレイ、架空線の 4 つの方法が主流です。それぞれに、独自のエンジニアリング ロジック、コスト プロファイル、および他のものよりも優れたパフォーマンスを発揮する一連のシナリオがあります。このガイドでは 4 つすべてを並べて説明しているので、エンジニア、請負業者、プロジェクト オーナーは自信を持ってその判断を下すことができます。

直接埋葬: 最も低コストの地下オプション

直接埋設とは、準備された溝にケーブルを敷設し、それを土で覆うことを意味します。保護パイプや支持構造はありません。シンプルに聞こえますが、実際、まさにそれが、田園地帯の長距離走行、景観照明、掘削が容易なサービス側壁に最適な選択肢であり続ける理由です。

すべてのケーブルが適合するわけではありません。ケーブルは、UL 1685 炎規格に基づく耐圧潰性テストと吸湿テストに合格することによって取得される、直接埋設 (DB) UL 定格を取得する必要があります。一般的なオプションには、タイプ UF (地下フィーダー)、タイプ USE、および耐久性の高い PE または CPE 外側シースを備えた XLPE 被覆電源ケーブルが含まれます。 PE ジャケットは PVC よりも長期的な耐水性に優れています。 CPE は、湿った土壌が持続的に続くとさらに優れた性能を発揮します。断熱材のトレードオフの詳細については、ガイドを参照してください。 XLPE 絶縁体の種類と材質の比較 。土壌条件が常に湿気や化学物質にさらされている場合、専用の 湿潤環境用の防水ケーブル オプション 最初から指定する必要があります。

深さの要件は次によって管理されます。 NEC 第 300.5 条の最低保障要件 。実際のベースラインとして: 直接埋設ケーブルには次のものが必要です。 24インチのカバー 開けた地面で。非金属製電線管内では 18 インチに低下し、保護ゾーン内の硬質金属製電線管では 6 インチに低下します。車両通行区域では、地方自治体の要件がさらに奥深くなることがよくあります。

コスト上の利点は実際にありますが、条件付きです。直接埋設することで、導管の材料費や導管にワイヤーを通す手間が省けます。田舎での長期間の電力運用では、この節約が決定的なものになる可能性があります。トレードオフは永続性です。ケーブルに障害が発生した場合、またはルートを変更する必要がある場合は、再度掘削する必要があります。負荷が予測可能な安定した低トラフィック環境では、これは許容可能なトレードオフです。回路が定期的に追加または変更される動的な施設では、そうではありません。

以下に最適: 農村部の配電、景観および灌漑システム、住宅用建物への引き込み口、将来の変化が最小限に予想される安定した土壌での長距離走行。

電線管の設置: 地下および地上の密閉保護

コンジットは、導体を通すための金属またはプラスチック製の保護チューブです。これにより、ケーブルが機械的環境から切り離されます。導管は、粉砕荷重、化学物質への曝露、および衝撃を受けます。内部のケーブルには電流が流れるだけです。その分離こそが重要なのです。

4 つの電線管ファミリーでほとんどのアプリケーションをカバーします。硬質金属コンジット (RMC) は最大限の耐衝撃性を提供し、可燃性ガスまたは蒸気が存在するクラス I、ディビジョン 1 の危険場所では必須です。中間金属コンジット (IMC) は、同様の機械的強度を備えた軽量の代替品です。 PVC スケジュール 40 およびスケジュール 80 は、地下配線の主力製品です。耐食性があり、コスト効率が高く、標準導体を収容する際の深さ 18 インチでの直接埋設が承認されています。電気金属チューブ (EMT) は、軽量で曲げやすく、ネジ山がないため、きれいな建築上の外観が重要なグレード以上の商業施設に推奨されています。

直接埋葬に比べて重要な利点は、回収可能性です。導管内で導体が故障した場合、掘削することなく導体を引き抜いて交換することができます。これは、コンクリート スラブ、建物の基礎、または交通量の多い舗装の下にある回路にとって特に大きな利点です。また、コンジットは回路間の物理的な分離を強制します。これは、干渉を避けるために電源ケーブルと信号ケーブルを分離する必要がある場合に不可欠です。

コストプレミアムは物品ではなく労働力です。電線管の設置には、単一の導体を引っ張る前に、測定、切断、曲げ、ねじ切りまたは結合、および軌道の固定が含まれます。ケーブル数が多いと、そのプロセスに費用と時間がかかります。製造フロア全体に数十の回路を実行するプロジェクトでは、同等のトレイ システムに必要な配管関連の労働力よりもはるかに多くの賃金が発生します。

以下に最適: 危険な場所、構造物や舗装された表面の下の地下道、機器への垂直落下にさらされた場所、厳格な回路分離または掘削なしの将来の交換可能性が必要な場所。

ケーブル トレイ: 高密度環境向けのオープンエア配線

ケーブル トレイは、ケーブルの束を囲うのではなく、屋外でケーブルの束を運ぶ構造的な支持システム (はしご、通気トラフ、堅固な底部、またはワイヤー メッシュ) です。 NEC は、ケーブル トレイを、ケーブルをしっかりと固定してサポートするように設計された剛性構造システムと定義しています。これは注目に値します。トレイは配線路ではなくインフラストラクチャであり、その中に敷設されるケーブルは依然として環境に応じて個別に評価されます。

トレイの熱に関する議論は説得力があります。大電流ケーブルが導管内を通ると、熱が蓄積して逃げられなくなるため、エンジニアはケーブルの定格を下げる必要があります。つまり、同じ負荷を安全に運ぶには、より太くて高価な導体が必要になります。オープントレイでは、熱が周囲空気中に自然に放散されるため、より小さなゲージの導体が最大定格電流容量で動作することが可能になります。多数の並列電源回路を備えた大規模な産業設備では、これだけで未加工の銅やアルミニウムを大幅に節約できます。

インストール速度が 2 番目の大きな利点です。分岐回路をパイプアンドワイヤーからワイヤーメッシュトレイ内の MC ケーブルに変換すると、設置時間を短縮できます。 20～50パーセント 、電気請負業者の研究で引用されている現場の比較によると。トレイセクションは迅速に組み立てられ、パイプ曲げ装置や専門の労働力を必要とせず、基本的なツールを使用して現場で変更できます。後で回路を追加する場合は、既存のトレイに新しいケーブルを敷設するだけで簡単です。混雑した電線管を引き抜く必要がなく、すでに設置されているワイヤを損傷するリスクもありません。

トレイは普遍的に適用できるわけではありません。トレイでの使用に特化した定格のケーブルが必要です。タイプ TC、PLTC、MC、および電力制限計装ケーブル (ITC) が一般的です。また、追加の規定がなければ、クラス I、ディビジョン 1 の危険な場所では使用できません。地上での機械や歩行者による激しい身体的虐待が発生する地域では、オープン構造の衝撃保護は鋼製電線管よりもはるかに劣ります。専門的な設備のほとんどは、メインの配送経路と長い廊下のルーティング用のトレイ、個々の機器への最終ドロップ用の導管の両方を組み合わせています。

以下に最適: 製造工場、データセンター、プロセス施設、回路密度の高い商業ビル、将来の拡張や変更が予想されるあらゆる環境。

オーバーヘッド設置: 長距離配送用架空線

架空線は、地上に吊り下げられた電柱または塔に電力を運びます。事業規模の送電や地方での配電では、トレンチ、導管、トレイ構造を必要としないため、依然として圧倒的に経済的な方法です。インフラストラクチャのコストは電柱とハードウェアです。ケーブルは自由空気中で走行します。

オーバーヘッド設置における基本的な設計上の選択は次のとおりです。 裸導体と空中絶縁ケーブル (ABC) 。裸導体 — ACSR (鋼鉄強化アルミニウム導体)、AAC (全アルミニウム導体)、および AAAC (全アルミニウム合金導体) — は、高電圧送電線の世界標準です。コスト効率が高く、軽量で、屋外での熱効率が優れています。これらの導体タイプの詳細な技術的比較については、当社の資料を参照してください。 AAAC、AAC、および ACSR 架空導体ガイド 。植生が密生している地域、降雪量の多い地域、または相間のクリアランスを維持することが難しい都市環境における中電圧配電の場合、架空絶縁ケーブルは、障害のリスクとメンテナンスの頻度を大幅に低減する絶縁代替手段となります。私たちの 裸線と空中絶縁ケーブルの比較 この決定については、アプリケーション固有のガイダンスとともに詳細に説明します。の全範囲 裸線および空中絶縁ケーブル製品 低電圧引込電圧から 35 kV 配電までの全電圧範囲に対応します。

架空線は地下方式に比べて設置が早く、目視検査も簡単です。一般に、故障の場所は簡単に特定できます。断線した導体や損傷した絶縁体は地上やドローンから見ることができます。欠点は暴露です。風、氷の負荷、落雷、植生への接触が運用上の恒久的な懸念事項となります。人口密度の高い都市部や環境に敏感な地域では、単に視覚的な影響や天候による停電を排除するため、コストは高くなりますが、地下代替案が好まれることがよくあります。

以下に最適: 公共事業の送電および配電、地方の電化、建設中の仮設電力供給、地下施設のコストが法外に高い空き地での中電圧配電など。

並べて比較

プロジェクトに適した方法を選択する

普遍的に優れた単一の方法はありません。正しい選択は、プロジェクト固有の制約に基づいて決まります。ここでは、実際的な意思決定のフレームワークを示します。

場所から始めます。 ケーブルを地下に設置する必要があり、変更を加えない場合は、直接埋設が低コストのデフォルトです。ただし、ケーブルの定格が適切で、埋設深さが NEC 300.5 を満たしていることが条件です。地下ルートが構造物、舗装面、または将来交換される可能性があるエリアの下を通過する場合は、初期費用が高くなりますが、導管が正しい選択です。

回路密度を考慮してください。 別棟につながる単一のフィーダ回路は、直接埋設または導管に適しています。 40 個の回路を分散機器にルーティングする製造現場では、トレイが有利です。導管に比べて省力化できる効果は無視できないほど大きく、熱的利点により導体の小型化が可能となり、トレイの材料コストを部分的に相殺できます。

メンテナンス環境を考慮します。 プロセスプラント、病院、データセンターなど、24 時間年中無休の稼働時間が必要な施設は、アクセスのしやすさからトレイを強く好んでいます。トレイシステムの障害箇所は視覚的に確認できます。導管内の障害箇所には電気テストが必要で、場合によっては導体を引っ張る必要があります。この差は、平均修理時間に直接影響します。

屋外の長距離配信では、諸経費の方が経済的です。 代替の地下施設を設置するには、1 キロメートルあたり 3 ～ 10 倍の費用がかかります。信頼性要件、美観、または環境への配慮によってそのコストが正当化される場合、それは想定されるのではなく、明示的に正当化されるべきです。オーバーヘッド設計は、高電圧スパン用の裸導体と、困難な環境での中電圧実行用の空中絶縁ケーブルのどちらかを選択することになります。

実際、最も賢明なプロジェクトでは、長いバックボーン配線の頭上または直接埋設、道路または構造物の下の地下セグメントの導管、工場フロアまたはデータホール全体にわたる屋内分散用のトレイなどの方法を組み合わせています。簡素化のために 1 つの方法に標準化するのではなく、それぞれの方法を最適なコンテキストに合わせて指定することで、経験豊富なエンジニアリングの判断が測定可能なプロジェクトの価値を生み出します。