(57)【要約】【課題】地中の掘削を要することなく、犠牲電極の劣化に起因する銅電極の腐食を抑制することが可能なＰＯＦ鋼管の防食装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかるＰＯＦ鋼管の防食装置の構成は、地中に埋設され変電所間を接続するＰＯＦケーブルの外筒であるＰＯＦ鋼管１０２の腐食を防止するＰＯＦ鋼管の防食装置１００であって、ＰＯＦ鋼管に負極が接続された直流の外部電源１１４と、地中に埋設され、外部電源の正極に接続された犠牲電極１１２と、外部電源と犠牲電極との間から分岐して変電所の保安用の銅電極１０６に接続される分岐線１１５と、分岐線の接続点Ｐと犠牲電極との間に配置され、接続点側に負極が接続され、犠牲電極側に正極が接続された直流の補助電源１１６と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2012107272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設され変電所間を接続するＰＯＦケーブルの外筒であるＰＯＦ鋼管の腐食を防止するＰＯＦ鋼管の防食装置であって、
前記ＰＯＦ鋼管に負極が接続された直流の外部電源と、
地中に埋設され、前記外部電源の正極に接続された犠牲電極と、
前記外部電源と前記犠牲電極との間から分岐して前記変電所の保安用の銅電極に接続される分岐線と、
前記分岐線の接続点と前記犠牲電極との間に配置され、該接続点側に負極が接続され、該犠牲電極側に正極が接続された直流の補助電源と、
を備えたことを特徴とするＰＯＦ鋼管の防食装置。
【請求項２】
前記外部電源によって前記ＰＯＦ鋼管に流れる電流Ｉｐｏｆと、前記補助電源によって前記犠牲電極に流れるＩｚｎとがほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載のＰＯＦ鋼管の防食装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設されたＰＯＦ鋼管の防食装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、過密化による架空送電用の鉄塔や変電所等の用地確保の問題や、景観上や防災上の観点から、都市部では、地中に埋設したケーブル（送電線）によって送電を行う地中送電が主流となっている。地中送電に用いられるケーブルの１つとしてパイプ型高油圧地中送電ケーブル（Pipe-type Oil Filled Cable：以下、ＰＯＦケーブルと称する。）がある。
【０００３】
図２はＰＯＦケーブルを説明する図である。ＰＯＦケーブル１０は、絶縁用の油浸紙（絶縁層３２）で覆われた導体３４の表面に補強帯や防湿層等(不図示)を設けスキッドワイヤ３６を巻きつけた線心３８を、外筒である金属製の鋼管（以下、ＰＯＦ鋼管４０と称する。）内に複数本引き入れ、ＰＯＦ鋼管４０内に絶縁油４２を充満させて構成される。
【０００４】
上記のＰＯＦ鋼管４０は地中に敷設されるため、腐食対策としてゴムやＰＶＣなどのコーティングによりその表面に防食層４４が形成されている。これにより、ある程度の防食効果は得られるものの、防食層４４のみでＰＯＦ鋼管４０の腐食を完全に防ぐことは難しい。特に、地中に埋設された金属は、地中に流出する向きの直流電流が流れるとイオン化され腐食が生じる。一方、かかる金属に、地中から流入する向きの直流電流が流れたときには腐食は生じない（抑制される）。そしてＰＯＦ鋼管４０が電気的に不安定な状態にあるといずれの方向にも電流が流れる可能性があり、特に電鉄の迷走電流等、地上設備からの漏れ電流によって腐食が進行する可能性がある。
【０００５】
このため、更なる腐食対策として電気防食装置が設置される。電気防食装置は、電気防食法（陰極防食法ともいわれる）を利用した防食装置であり、外部電源方式、流電陽極方式、選択排流方式の３つに大別され、中でも、外部電源方式は防食効果が最も高いと言われている。
【０００６】
外部電源方式では、耐久性電極（以下、犠牲電極と称する。）を地中に埋設し、正極を犠牲電極に接続し且つ負極を防食すべき金属に接続した外部電源装置を設置する。そして、外部電源装置から直流電流（防食電流）を流すと、「地中→金属→外部電源装置→犠牲電極→地中」という電流ループを形成される。すなわち、外部電源装置によって、地中から流入する向きの電流が強制的に金属に流される。これにより、金属（防食対象）の腐食が抑制される。このような外部電源方式を用いた防食方法は、例えば特許文献１においても開示されている。特許文献１では、電気絶縁性の塗覆装を有する地中埋設鋼管に直流電源の負極が接続され、この直流電源の正極は土壌に埋設されている導体に接続され、外部電源法によって地中埋設鋼管が防食される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２５６８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
防食対象がガス導管やタンク等であった場合、上述した外部電源方式によって好適に防食可能である。しかしながら、防食対象が変電所間に設けられたＰＯＦケーブルであった場合、そのＰＯＦ鋼管は、変電所に埋設される保安接地用の銅（Ｃｕ）電極（銅メッシュとも称される。）に接地されるため特異的な課題が生じる。
【０００９】
図３は、変電所間に設けられたＰＯＦ鋼管に外部電源方式を適用した場合の構成を示す図である。図３（ａ）は正常時の電流の流れを示す図であり、図３（ｂ）は経年による犠牲電極の劣化時の電流の流れを示す図である。
【００１０】
図３に示すように、地中には、変電所間（不図示）に配置されているＰＯＦ鋼管４０と、外部電源方式における犠牲電極１２が埋設されていて、これらは接続線１１によって接続されている。かかる接続線１１上には外部電源１４が設けられていて、ＰＯＦ鋼管４０（防食対象）は外部電源１４の負極に接続されていて、犠牲電極１２はその正極に接続されている。そして、外部電源１４と犠牲電極１２との間には、接続線１１から分岐した分岐線１５によって変電所保安接地用の銅電極１６が接続されている。なお、事故電流が発生した際のＰＯＦ鋼管４０の電位上昇を抑制するため、外部電源１４には低抵抗の並列抵抗１４ａが接続されている。
【００１１】
犠牲電極１２には、一般に耐久性が高い高珪素鉄電極等が用いられるが、銅電極１６と併設される場合には、よりイオン化傾向が大きな亜鉛電極が用いられる。これにより、犠牲電極１２と銅電極１６の両方が外部電源１４に接続される場合であっても、外部電源１４からの直流電流は犠牲電極１２（Ｚｎ）から地中に流出する向きに流れる。したがって、地中に流出する向きの直流電流が銅電極１６に流れることを回避し、銅電極１６の腐食（接地抵抗の増大）を防ぐことができる。
【００１２】
上述した構成において、図３（ａ）に示すように正常時に外部電源１４から直流電流を流すと、地中から流入する向きの直流電流がＰＯＦ鋼管４０に流れ、犠牲電極１２には地中に流出する向きの直流電流が流れて、ＰＯＦ鋼管４０の腐食が好適に防止される。なお、犠牲電極１２と銅電極１６とのイオン化傾向の差により、銅電極１６には地中から流入する向きの直流電流が微量に流れる。なお、亜鉛と銅とでは亜鉛の方が接地抵抗が若干高いが、この電位差によって銅から亜鉛へと電流が流れる。
【００１３】
ところで、地中に埋設した犠牲電極１２は、経年使用によって表面に腐食（酸化等の化学変化）が生じ接地抵抗が増大する。仮に防食対象がガス導管やタンク等であれば、外部電源の出力電圧を上昇させることにより対応して、犠牲電極が腐食しきるまで使用することが可能である。しかしながら、上述したように防食対象がＰＯＦ鋼管４０であって亜鉛の犠牲電極１２を用いる場合、表面の腐食により犠牲電極１２（Ｚｎ）の接地抵抗が増大しある程度以上の接地抵抗になると、犠牲電極１２（Ｚｎ）に流れるはずの（地中に流出する向きの）直流電流が、接地抵抗の低い銅電極１６にも流れ込んでしまう。すると、銅電極１６が犠牲電極となって腐食し、変電所の電力設備の保安接地抵抗の増大を招き、様々な悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１４】
そこで、外部電源方式を用いる場合において、外部電源１４に犠牲電極１２だけでなく変電所保安用の銅電極１６が接続されている場合、犠牲電極１２の劣化に起因する銅電極１６の腐食に対して何らかの対策が必要になる。その対策としては、犠牲電極の交換や増設、犠牲電極表面の活性化（還元処理）等が考えられるが、いずれであっても地中の掘削を要するため高コストとなる。またＰＯＦ鋼管は、過密化が進んでいる都市部での地中送電のために用いられることが多いため、既設建造物の存在によりそもそも掘削を行えなくなっている場合が多い。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑み、地中の掘削を要することなく、犠牲電極の劣化に起因する銅電極の腐食を抑制することが可能なＰＯＦ鋼管の防食装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、地中に埋設され変電所間を接続するＰＯＦケーブルの外筒であるＰＯＦ鋼管の腐食を防止するＰＯＦ鋼管の防食装置であって、ＰＯＦ鋼管に負極が接続された直流の外部電源と、地中に埋設され、外部電源の正極に接続された犠牲電極と、外部電源と犠牲電極との間から分岐して変電所の保安用の銅電極に接続される分岐線と、分岐線の接続点と犠牲電極との間に配置され、接続点側に負極が接続され、犠牲電極側に正極が接続された直流の補助電源と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、銅電極の接続点と犠牲電極との間に設けた補助電源により、外部電源によってＰＯＦ鋼管から流れてきた電流を犠牲電極に強制的に流すことができる。これにより、犠牲電極の劣化によってその接地抵抗が増大した場合であっても、地中に流出する向きの直流電流が銅電極に流入することを防止できる。したがって、地中の掘削を要することなく、犠牲電極の劣化に起因する銅電極の腐食を抑制することができ、掘削費用を削減しつつ変電所の電力設備への悪影響を回避することが可能となる。
【００１８】
上記の外部電源によってＰＯＦ鋼管に流れる電流Ｉｐｏｆと、補助電源によって犠牲電極に流れるＩｚｎとがほぼ等しいとよい。かかる構成により、ＰＯＦ鋼管から流れてきた電流の銅電極への流入を防ぎつつ、銅電極の防食による犠牲電極の不要な消費を回避することができる。したがって、銅電極の腐食抑制と犠牲電極の寿命延長の両方を達成可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、地中の掘削を要することなく、犠牲電極の劣化に起因する銅電極の腐食を抑制することが可能なＰＯＦ鋼管の防食装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態にかかるＰＯＦ鋼管の防食装置の構成を示す図である。
【図２】ＰＯＦケーブルを説明する図である。
【図３】変電所間に設けられたＰＯＦ鋼管に外部電源方式を適用した場合の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２２】
図１は、本実施形態にかかるＰＯＦ鋼管の防食装置（以下、単に防食装置１００という。）の構成を示す図である。図１に示す本実施形態の防食装置１００は、外部電源方式によって、地中に埋設され変電所間（不図示）を接続するＰＯＦケーブルの外筒であるＰＯＦ鋼管１０２の腐食を防止する装置である。かかる防食装置１００は、犠牲電極１１２、外部電源１１４および補助電源１１６、ならびにこれらを接続する接続線１１１および分岐線１１５を備える。
【００２３】
犠牲電極１１２は、地中に埋設された電極であり、接続線１１１によって（厳密には外部電源１１４を介して）ＰＯＦ鋼管１０２に接続されている。本実施形態では犠牲電極１１２は亜鉛からなる。亜鉛はイオン化傾向が大きいため、上述したように地中に流出する向きの直流電流の銅電極１１６への流入を回避し、銅電極１１６の腐食ひいてはその接地抵抗の増大を防ぐことができる。ただし、表面の腐食により犠牲電極１１２の接地抵抗が増大した場合にはこの限りではない。
【００２４】
外部電源１１４は、接続線１１１上に配置され、正極に犠牲電極１１２が接続され、負極に防食対象であるＰＯＦ鋼管１０２が接続され、直流電流を出力する。これにより、地中から流入する向きの直流電流（電流Ｉｐｏｆ）をＰＯＦ鋼管１０２に流すことができる。なお、外部電源１１４には、図３で示した外部電源１４の並列抵抗１４ａと同様に、事故電流発生時のＰＯＦ鋼管１０２の電位上昇を抑制するために低抵抗の並列抵抗１１４ａが接続されている。
【００２５】
上述したように、本実施形態のＰＯＦケーブルは変電所間を接続するケーブルであるため、ＰＯＦ鋼管１０２は変電所保安用の銅電極１０６にも接地される。すなわち、接続線１１１の外部電源１１４と犠牲電極１１２との間から分岐線１１５が分岐していて、かかる分岐線１１５は銅電極１０６に接続されている。以下、分岐線１１５による銅電極１０６の接続点（分岐線１１５の接続点）を接続点Ｐと称する。
【００２６】
そして本実施形態においては、補助電源１１６を分岐線１１５の接続点Ｐと犠牲電極１１２との間に配置している。補助電源１１６は接続点Ｐ側に負極が接続され、犠牲電極１１２側に正極が接続され、直流電流を出力する。
【００２７】
上記構成によれば、外部電源１１４によってＰＯＦ鋼管１０２から流れてきた電流を犠牲電極１１２に強制的に流すことができる。したがって、経年使用によって犠牲電極１１２の表面に腐食が生じ、その接地抵抗が増大しても、地中に流出する向きの直流電流が銅電極１０６へ流入することを防ぐことができる。
【００２８】
ここで、外部電源１１４によってＰＯＦ鋼管１０２から流れてきた電流、すなわち外部電源１１４によってＰＯＦ鋼管１０２に流れる電流Ｉｐｏｆと、補助電源１１６によって犠牲電極に流れるＩｚｎとはほぼ等しくする（Ｉｐｏｆ≒Ｉｚｎ）ことが好ましい。銅電極１０６に流れる電流をＩｃｕとすると、Ｉｐｏｆ、ＩｚｎおよびＩｃｕの関係式は「Ｉｐｏｆ＝Ｉｚｎ＋Ｉｃｕ」となる。したがって、「Ｉｐｏｆ≒Ｉｚｎ」の場合、「Ｉｃｕ≒０」となり、銅電極１０６に電流がほぼ流れていない状態である。
【００２９】
一方、「Ｉｐｏｆ≒Ｉｚｎ」ではない場合、Ｉｃｕは「Ｉｃｕ＞０」または「Ｉｃｕ＜０」といずれかとなる。「Ｉｃｕ＞０」とは、地中に流出する向きの電流が銅電極１０６に流れている状態である。この場合、銅電極１１６が犠牲電極の働きをしてしまい、腐食が生じてしまう。「Ｉｃｕ＜０」とは、地中から流入する向き（図１に示すＩｃｕの矢印とは逆方向）の電流が銅電極１０６に流れている状態である。この場合、銅電極１０６の防食効果が得られるという利点あるものの、それによって犠牲電極１１２の腐食（消費）が進行してしまう。したがって、上述したように「Ｉｐｏｆ≒Ｉｚｎ」すなわち「Ｉｃｕ≒０」とすることにより、銅電極１０６の腐食抑制と犠牲電極１１２の寿命延長の両立を図ることが可能となる。なお、このように「Ｉｐｏｆ≒Ｉｚｎ」となるように電流量を調整するためには、外部電源１１４および補助電源１１６の出力連係を図り、それらの出力電力を調整することが好ましい。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態にかかる防食装置１００によれば、外部電源１１４によってＰＯＦ鋼管１０２から流れてきた電流を、補助電源１１６により犠牲電極１１２に強制的に流すことができる。このため、犠牲電極１１２が劣化し接地抵抗が増大した場合であっても、地中に流出する向きの直流電流が銅電極１０６に流入することがない。したがって、地中の掘削を要することなく、犠牲電極１１２の劣化に起因する銅電極１０６の腐食を抑制でき、掘削費用の削減や変電所電力設備への悪影響の回避が可能となる。
【００３１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、地中に埋設されたＰＯＦ鋼管の防食装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…ＰＯＦケーブル、１１…接続線、１２…犠牲電極、１４…外部電源、１４ａ…並列抵抗、１５…分岐線、１６…銅電極、３２…絶縁層、３４…導体、３６…スキッドワイヤ、４０…ＰＯＦ鋼管、４２…絶縁油、４４…防食層、１００…防食装置、１０２…ＰＯＦ鋼管、１０６…銅電極、１１１…接続線、１１２…犠牲電極、１１４…外部電源、１１５…分岐線、１１６…補助電源、Ｐ…接続点
【図１】
2012107272.tif 000003
【図２】
2012107272.tif 000004
【図３】
2012107272.tif 000005