適切な電源接地システムは、変電所などの重要な電気サブシステム インフラストラクチャの安全性と信頼性を維持するために必要です。電源接地システムは、故障電流が大地に流れるための低抵抗経路を提供し、感電、火災、重要な機器への損傷を防ぎます。土壌の抵抗率の調査は、電源接地システムの設計にとって重要です。

変電所の最も費用効果が高く効率的な接地システムを実現するには、土壌の電気抵抗率が最も低い場所を慎重に選択することが不可欠です。これにより、最適なパフォーマンスと安全性も確保されます。したがって、不正確な値は接地システムの欠陥につながる可能性があるため、土壌抵抗率を正確に決定することが重要です。

タイ発電庁は、変電所に必要な土壌抵抗率の基準を設定し、しきい値は 80 オームメートル未満です。しかし、土壌抵抗率はこれらの要件を満たさないことが多く、堅牢な土壌抵抗率評価法の必要性が強調されています。

多くの研究では、土壌の抵抗率とさまざまな地質工学的特性の関係が調査されており、その影響が強調されています。水分含有量、土壌の単位重量、塩分含有量、粘土含有量、粒子サイズ。これらの洞察にもかかわらず、土壌の電気抵抗率と複数の地盤工学的パラメーターの間の関係を統合する包括的な予測モデルの必要性が依然として残っています。

この課題に対処するために、芝浦工業大学工学部の稲積真也教授率いる研究チームは、温度と湿度が制御された環境における土壌の抵抗率と地盤工学的パラメーターの挙動と関係についての包括的な調査を実施しました。彼らはまた、調査結果に基づいて予測モデルを開発しました。彼らの研究は雑誌に掲載されますエンジニアリングの成果。

「この研究の中心は、土壌の電気抵抗率と主要な地盤工学的特性との関係に基づく予測モデルの開発です。ロバストな相関モデルを開発することで、現場の条件下で土壌の抵抗率を正確に予測することを目指しています。これは設計に重要な意味を持ちます」特にタイのような多様な土壌タイプの地域では、変電所の接地システムの改善が重要です」と稲積教授は言います。

研究では、研究者らは30の土壌サンプルタイの送電網変電所内のさまざまな代表的な場所から、制御された実験室環境を使用して、抵抗率と各地質工学的パラメーターとの堅牢な相関関係を確立します。土壌の電気抵抗率と相関する 3 つの指標の地質工学的特性が選択されました。粘土含有量を表す可塑性指数。乾燥密度は、水を含まない土壌密度を表します。

結果は、土壌の抵抗率と含水量の間に明確な関係があり、含水量が減少すると抵抗率が増加することを明らかにしました。しかし、抵抗率と可塑性指数または乾燥密度との相関関係はそれほど重要ではないことが判明し、研究者らはこれを水分含有量の支配的な影響によるものと考えました。

この問題に対処するために、彼らはさらに非線形倍数を利用しました。回帰分析含水量と他の土壌パラメータの複合的な影響を研究するため。決定係数 (r²）、土壌の電気抵抗率、含水量、および可塑性指数の相関関係について、モデルが観察データにどの程度適合しているかを説明するもので、次の相関関係は 0.8281、0.7742 であることがわかりました。電気抵抗率、水分含有量、乾燥密度。これらの強い相関関係は、含水量、可塑性指数、乾燥密度の組み合わせが土壌抵抗率の信頼できる予測モデルを提供することを示唆しています。

しかし、チームはまた、このモデルの限界も認めており、現在、微粒子を含む粘性土壌のみの土壌抵抗率を予測できます。これは、研究で使用された土壌サンプルの種類が限られているためです。幸いなことに、この制限は、将来の研究において、より広範囲でより多様な土壌サンプルのセットを含めることによって簡単に対処できます。

「この研究は、変電所の接地設計を最適化する方法を提供します。これは、機器や人員を電気的故障から保護するために重要です。その結果により、大規模な土壌試験と修正の必要性が減り、規制遵守を維持しながらコストを削減できます。電気アプリケーションを超えて、予測モデルは、研究で開発されたものは、環境モニタリング」と稲積教授は述べ、研究のより広範な応用の可能性を強調しました。

全体として、この研究は土壌抵抗率評価の新境地を開拓し、変電所用の地上システムの費用対効果の高い構築に貢献し、安定した経済成長に不可欠なより安全で信頼性の高い電力供給への道を切り開きます。

詳細情報:Kornkanok Sangprasat 他、土壌の電気抵抗率と地質工学的特性の指標との相関関係の包括的分析、エンジニアリングの成果（2024年）。DOI: 10.1016/j.rineng.2024.102696