2017 Fiscal Year Research-status Report
出力変動型電源の本格的大量導入に向けた地中送電ケーブルの導体温度型送電容量評価
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16K06971
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
杉原 英治 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10359854)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 地中送電ケーブル / 送電容量 / 導体温度 / 熱等価回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，出力変動型再生可能エネルギーの大量連系に伴い，地域供給系統での送電容量制約が大きな問題となっている．従来の送電容量制約は，ケーブルに対して常時許容電流(一定値)に基づき決められているものの，出力変動型電源の大量導入に伴いケーブルの通電電流は短時間で大きく変化する可能性があり，本課題ではそのような新しい環境下における送電容量評価手法を検討している．
本年度は，前年度から開発してきた地中送電用単心CVケーブルの熱等価回路モデルを完成させるため，特に熱容量の大きな絶縁体層やシース層に着目し，熱伝達を詳細に表現するため複数に分割することよるシミュレーション精度と計算時間について考察を行った．
また，出力変動型電源の大量導入に伴う電流変化として，一定電流に正弦波状の電流変化を重畳させて，導体温度変化を評価した．その結果，電力系統運用における経済負荷配分の変動周期に着目し，重畳する正弦波電流(実効値)の周期を30分～2時間で変化させて，導体温度評価を行った．さらに，正弦波状の通電電流を用いることでケーブル内部の温度伝導を理論的に解析し，正確な温度伝搬を表現するために必要な等価回路段数について考察した．
さらに，ダウンスケールミニモデルとして600V単心CVケーブルを対象として，ステップ電流変化に対するケーブル表面温度を測定した結果，熱等価回路モデルに対するシミュレーション結果とほぼ一致することを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ケーブル本体に関する熱等価回路モデルに関する検討は完了し，出力変動型電源に伴う通電電流変化を想定し，導体温度変化を評価した．変動周期が数10分程度の比較的早い電流変化を想定する場合，ケーブル表面の温度変化は僅かであり，ケーブル表面から周囲へ与える影響は極めて限定的となることを定量的に明らかにした．これは，短時間の電流変化分に着目すると洞道内ケーブル周辺の詳細な熱環境のモデリングは必ずしも必要でないことを示唆している．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に完了した地中CVケーブルの熱等価回路モデルの妥当性を確認するため，有限要素法によるシミュレーション検証やダウンスケールモデルによる実験的検証も実施する．その上で，具体的な太陽光発電の出力変動に伴う通電電流変化を用いてCVケーブル導体温度を推定し，送電容量を増加できる可能性について検討する．
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| Causes of Carryover |
国際会議における研究成果発表のための海外出張旅費については，翌年度8月に開催される国際会議へ投稿したため，そのための費用を翌年度に繰り越した．また，その他の差額については，前年度に構築した熱等価回路モデルの妥当性を検証するため，ダウンスケールモデルを用いた実験的検証を行っており，そのための費用として適切に執行する．
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