電験三種 令和4年度下期 電力 問10｜送電（地中ケーブル）

地中送配電線の布設方式（直接埋設式・管路式・暗きょ式）についての正誤問題（令和4年度下期 問10）。誤っているものは(3)です。

管路式はケーブルを地中に埋めた管（パイプ）の中に通す方式で、直接埋設式と違いケーブルが管に囲まれているため、管と空気層・ケーブルの間で熱が伝わりにくく、熱放散はむしろ他の方式より悪くなります。選択肢3は「熱放散が良く，ケーブル条数が増加しても送電容量の制限を受けにくい」としていますが、実際は熱放散が悪く、条数が増えるほど送電容量（許容電流）の制限を受けやすいため誤りです。他の選択肢（直接埋設式の工事費・工期、管路式の外傷リスクの低さ・増設の容易さ、暗きょ式の工事費・保守性）はすべて正しい記述です。

地中送配電線の布設方式は、工事費・施工期間・ケーブルの保護・熱放散・保守性といった観点で、直接埋設式・管路式・暗きょ式の3方式を比較します。

直接埋設式は、ケーブルを直接土中に埋める方式で、他の方式と比べて工事費が少なく工期が短いというメリットがありますが、ケーブルが土に直接触れるため外傷事故（他工事による損傷など）のリスクが高くなります。

管路式は、あらかじめ地中に埋めた管（コンクリート管や樹脂管など）の中にケーブルを通す方式で、ケーブルが管に保護されるため外傷事故の危険性が少なく、ケーブルの増設や撤去（管の中を通し直すだけで済む）にも便利です。しかし、ケーブルと管の間に空気層ができ、この空気層が熱を伝えにくいため、ケーブルで発生した熱（ジュール熱）がうまく外部（地中）に放散されず、直接埋設式より熱放散が悪くなります。熱放散が悪いと、ケーブルの許容温度を超えないように流せる電流（送電容量）が制限されやすく、特にケーブル条数（本数）が増えるほど、隣り合う管のケーブルの熱が互いに干渉してさらに制限が厳しくなります。選択肢3は「管路式は熱放散が良く，条数が増加しても送電容量の制限を受けにくい」としていますが、実際は逆（熱放散が悪く、制限を受けやすい）であり、この点が誤りです。

暗きょ式は、人が歩いて入れるトンネル状の構造物（洞道）の中にケーブルを布設する方式で、工事費が最も高く工期も長くなりますが、保守点検作業がしやすく、多数のケーブルをまとめて布設するのに適しています。選択肢1・2・4・5はいずれもこれらの標準的な特徴を正しく述べています。

管路式の熱放散が直接埋設式より悪くなる理由を詳しく見ると、ケーブルで発生したジュール熱（電流の2乗×抵抗に比例する熱）は、ケーブル表面から管の内壁、管の外壁、そして周囲の土中へと順に伝わって最終的に地表から大気に放散されます。直接埋設式ではケーブルが土に直接接しているため、この熱伝達の経路に空気層が入らず、比較的熱が伝わりやすくなります。これに対し管路式では、ケーブルと管の内壁の間に空気層（熱伝導率が低く断熱材のように働く層）が存在するため、熱が管の外へ伝わりにくく、ケーブルの温度が上がりやすくなります。

ケーブルには許容温度（絶縁材料の種類で決まる上限温度）があり、この温度を超えないように流せる電流の上限が送電容量として定まります。熱放散が悪い環境ほど、同じ電流でもケーブル温度が高くなりやすいため、送電容量は低めに制限されます。さらに、管路式では多数の管を束ねて一つの管路として埋設するため、条数が増えると各ケーブルが発生する熱が互いの放熱を妨げ合い、条数が増えるほど1条あたりの送電容量はより厳しく制限されます。

このように、地中ケーブルの布設方式を選ぶときは、工事費・工期だけでなく、熱放散の良し悪しによる送電容量への影響、将来の増設の容易さ、保守のしやすさを総合的に考える必要があります。管路式は「外傷に強く増設しやすいが熱放散は不利」、直接埋設式は「安価で速いが外傷に弱い」、暗きょ式は「高コストだが保守性・多条布設に優れる」という、それぞれ異なる長所と短所を持つことを対比で覚えておくと、この種の問題に対応しやすくなります。

各方式の構造も押さえておくと、選択肢の正誤を理由づけて判断できます。直接埋設式は、ケーブルをトラフなどの防護物に収めて埋設する方式で、掘削工事による損傷を防ぐため上部に標識となるシートを敷くこともあります。管路式は、一定の間隔でマンホールを設け、マンホールから管の中へケーブルを引き入れて接続するため、増設や撤去は道路を掘り返さずに行えます（選択肢2）。暗きょ式（洞道式）は、人が通れるトンネルの壁面の棚にケーブルを並べて布設するため、多条数を収容でき、点検も容易ですが、構造物そのものを造るので工事費・工期が大きくなります（選択肢4・5）。