パイプラインの電磁誘導電圧低減装置
【課題】 パイプラインに発生する電磁誘導電圧を従来よりも容易に且つ確実に低減できるようにする。
【解決手段】 送電線２とパイプライン３とが並行している区間において、パイプライン３の延長方向に沿うように電磁誘導低減導体１０１を埋設する。その際、接地抵抗が１０Ω以下となるように、電磁誘導低減導体１０１の一端に接地極１０２ａを、その他端に接地極１０２ｂを、電気的にそれぞれ接続する。このようにすることによって、送電線２に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用により、電磁誘導低減導体１０１の周囲に、送電線２から発生している交流磁界を相殺するような交流磁界が発生する。
【解決手段】 送電線２とパイプライン３とが並行している区間において、パイプライン３の延長方向に沿うように電磁誘導低減導体１０１を埋設する。その際、接地抵抗が１０Ω以下となるように、電磁誘導低減導体１０１の一端に接地極１０２ａを、その他端に接地極１０２ｂを、電気的にそれぞれ接続する。このようにすることによって、送電線２に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用により、電磁誘導低減導体１０１の周囲に、送電線２から発生している交流磁界を相殺するような交流磁界が発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置に関し、特に、電線に流れている交流電流に起因してパイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス、石油、上水、工業用水、海水等の輸送手段として、パイプラインが多く敷設されている。多くのパイプラインは、地中に埋設して敷設されているが、用地の制約等により、パイプラインの一部が、交流架空送電線（以下の説明では必要に応じて「送電線」と略称する）或いは交流式電気鉄道の交流き電線（以下の説明では必要に応じて「き電線」と略称する）に近接して埋設される場合がある。
【０００３】
鋼製パイプライン等のような導電性のパイプラインが、送電線或いは交流式電気鉄道のき電線に近接し、且つ、送電線或いは交流式電気鉄道のき電線と並行するようにして埋設されると、パイプラインは送電線或いは交流式電気鉄道のき電線から電磁誘導を受けることとなる。特に、送電線に大きな交流電流が流れている場合には、送電線から１００ｍ〜２００ｍ程度離して埋設されたパイプラインでも、電磁誘導を受けることとなる。
【０００４】
このような電磁誘導によりパイプラインには、その軸方向（延長方向）に沿って電磁誘導電圧が発生し、この電磁誘導電圧が、パイプラインの大地に対する交流電位（以下の説明では、必要に応じて「管対地交流電位」と称する）を発生させる。この管対地交流電位が高いレベルにまで上昇すると、現場作業の際に作業者が感電したり、パイプラインが交流腐食によって腐食したりするといった、種々の障害が懸念される。したがって、この管対地交流電位を低減する必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する技術が提案されている。この特許文献１に記載の技術では、まず、パイプラインと送電線とが並行している範囲において、パイプラインに沿って誘導起電力発生用導体を地中に埋設する。この際に、誘導起電力発生用導体の一端と発信器の出力端子の一端とを相互に接続し、誘導起電力発生用導体の他端と発信器の出力端子の他端とをそれぞれ接地する。また、送電線から発生する磁束密度の信号を検出する検出器を設置（又は用意）する。このようにした状態で、送電線から発生する磁束密度の信号を検出し、この磁束密度の信号の周波数及び位相を求める。そして、この信号の周波数及び位相に基づいて、同一の周波数及び所定の位相差を付加した相殺信号を発信器にて生成し、その相殺信号を誘導起電力発生用導体に流すことで、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を打ち消すような誘電起電力をパイプラインに発生させる。このようにすることによって、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減し、管対地交流電位を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３２８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、送電線から発生する磁界を検出する装置（検出器等）や、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を打ち消す誘電起電力を発生させる装置（発信器等）を設けなければならない。したがって、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減するための構成を簡素化することが困難であるという問題点があった。
また、誘導起電力発生用導体の両端の接地極の接地抵抗が十分に小さくないと、誘導起電力発生用導体に流れる電流が小さくなり、十分な誘導起電力をパイプランに発生させることができず、管対地交流電位を十分に低減することができない。したがって、特許文献１に記載の技術では、この接地抵抗が大きい場合、管対地交流電位を十分に低減させるには、発信器で高い電圧を印加して十分な電流を誘導起電力発生用導体に流す必要がある。そのために、発信器の容量が大きくなり、発信器のサイズが大きくなったり、設置費用が高くなったり等の問題点があった。
また、誘導起電力発生用導体の両端の接地極をパイプラインの遠方に設置することができずパイプラインの近傍に設置した場合、接地極から大地に電流が流れることにより、接地極の周辺の大地電位が上昇してしまう。したがって、特許文献１に記載の技術では、誘導起電力発生用導体の両端の接地極をパイプラインの近傍に設置した場合、接地極の周辺におけるパイプラインの管対地交流電位を増加させてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、パイプラインに発生する電磁誘導電圧を従来よりも容易に且つ確実に低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のパイプラインの電磁誘導電圧低減装置は、電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によって地中に埋設されたパイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって、前記電線と前記パイプラインとが並行している区間において前記パイプラインの延長方向に沿うように地中に埋設された電磁誘導低減導体と、前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における一端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における他端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、を有し、前記電磁誘導低減導体は、絶縁物で被覆されており、前記接地極の接地抵抗の大きさは、１０Ω以下であり、前記電磁誘導低減導体は、前記電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によって、前記パイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する交流磁界を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、交流電流が流れている電線とパイプラインとが並行している区間において、パイプラインの延長方向に沿うように電磁誘導低減導体を埋設する際に、接地抵抗が１０Ω以下となるように、その両端に接地極を電気的に接続した。このようにすることによって、電線からの電磁誘導を起因とする交流の誘導電流が電磁誘導低減導体の内部を流れると、電磁誘導低減導体の周囲に、電線から発生している交流磁界を低減する（打ち消す）交流磁界が発生する。したがって、従来のように、電線から発生する磁界を検出する装置や、発信器等を使用しなくても、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減することが可能となる。また、接地抵抗を１０Ω以下としているので、パイプラインに発生している電磁誘導電圧を低減するのに必要な量の誘導電流を可及的に確実に電磁誘導低減導体に流すことができる。したがって、パイプラインに発生する電磁誘導電圧を従来よりも確実に低減することが可能になる。
また、本発明の他の特徴では、電磁誘導低減導体と接地極との間に絶縁体を設けるようにしたので、接地極をパイプラインの近傍に配置しなければならなかったり、接地極の表面積を大きくすることができなかったりする場合でも、パイプラインに発生する電磁誘導電圧を従来よりも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、パイプラインと接地極との位置関係の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、接地極の延長方向の長さ（接地極長）と、接地極の直上の上昇電位との関係の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
まず、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。尚、図１では、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置を横方向から見た図を示している。
図１において、送電鉄塔１ａ、１ｂには、送電線２が張られている。この送電線２には交流電流が流れている。パイプライン３は、大地４中に埋設して敷設されている（大地４中に埋設して敷設されているパイプライン３を埋設パイプラインと称する）。図１では、地点Ｐ１から地点Ｐ２の間において、パイプライン３と送電線２とが並行（パイプライン３の延長方向と送電線２の延長方向とが略平行）となっている。
送電線２を流れる交流電流に起因する電磁誘導の作用により、パイプライン３には、（式１）で表される電磁誘導電圧Ｅが、パイプライン３の軸方向（延長方向）に沿って発生する。
Ｅ＝ｊωＭＩＬc ・・・（式１）
ここで、ｊは、虚数単位、ωは、送電線２を流れる交流電流の角周波数［rad/sec］、Ｍは、送電線２とパイプライン３との相互インダクタンス［Ｈ］、Ｉは、送電線２を流れる交流電流［Ａ］、Ｌcは、パイプライン３と送電線２とが並行している距離（地点Ｐ１と地点Ｐ２との間の距離）［ｍ］である。
パイプラインの電磁誘導電圧低減装置（以下の説明では、必要に応じて「電磁誘導電圧低減装置」と略称する）１００は、このようなパイプライン３に生じる電磁誘導電圧を低減する装置であり、電磁誘導低減導体１０１と、接地極１０２ａ、１０２ｂとを有している。
【００１３】
＜電磁誘導低減導体１０１＞
電磁誘導低減導体１０１は、導体と、その導体の表面に形成された絶縁体とを有する。具体的に電磁誘導低減導体１０１は、銅線等のケーブルと、当該ケーブルの表面に形成された絶縁体（塩化ビニル、ポリエチレン等）とを有し、ケーブルの表面が絶縁体で被覆された構成となっている。尚、導体と、その導体の表面に形成された絶縁体とを有していれば、電磁誘導低減導体１０１の構成は、このようなものに限定されない。例えば、銅線等のケーブルの代わりに、鉄板等の構造物等を用いてもよい。
このような電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３と送電線２とが並行している区間（地点Ｐ１から地点Ｐ２の間の距離Ｌcの区間）全体に亘ってパイプライン３に沿って大地４中に埋設している。
【００１４】
電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３に誘導起電力を発生させることで、送電線２を流れる交流電流に起因してパイプライン３に発生している電磁誘導電圧を打ち消す役割を果たす。電磁誘導低減導体１０１の両端を大地４に接地すると、送電線２からの電磁誘導に起因する交流の誘導電流が電磁誘導低減導体１０１の内部を流れる。その結果、電磁誘導低減導体１０１の周囲に交流磁界が発生する。この交流磁界の位相は、送電線２から発生する交流磁界と位相が１８０度異なる。すなわち、電磁誘導低減導体１０１からは、送電線２から発生している交流磁界を相殺するような交流磁界が発生する。したがって、電磁誘導低減導体１０１に沿って併設されたパイプライン３に発生している電磁誘導電圧は、電磁誘導低減導体１０１からの誘導起電力により低減・相殺される。
尚、電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３と送電線２とが並行している区間全体に亘ってパイプライン３に沿って大地４中に埋設させるのが最も効果的であるが、パイプライン３と送電線２とが並行している区間の一部に埋設させた場合でも、パイプライン３に発生している電磁誘導電圧を低減・相殺する効果がある。
【００１５】
＜接地極１０２＞
接地極１０２ａ、１０２ｂは、導体を用いて構成されており、それぞれ、電磁誘導低減導体１０１の一端、他端と（電気的に）接続された状態で大地４中に埋設されている。本実施形態では、このようにして接地極１０２ａ、１０２ｂを埋設するに際し、接地極１０２ａ、１０２ｂの延長方向に沿う面がパイプライン３と対向するようにしている。また、本実施形態では、前述したように、電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３と送電線２とが並行している区間（地点Ｐ１と地点Ｐ２との間の距離Ｌcの区間）全体に亘って埋設されるので、接地極１０２ａ、１０２ｂは、この区間外に埋設されることになる。しかしながら、接地極１０２ａ、１０２ｂを、必ずしもこの区間外に埋設する必要はない。例えば、パイプライン３と送電線２とが並行している区間の一部に電磁誘導低減導体１０１が埋設されている場合には、接地極１０２ａ、１０２ｂの少なくとも一部がこの区間内に埋設されることがある。
【００１６】
電磁誘導低減導体１０１に大きい誘導電流を流すためには、電磁誘導低減導体１０１自体の抵抗を小さくするのはもちろんのこと、電磁誘導低減導体１０１の両端に接続する接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗も小さくする必要がある。そのため、本実施形態では、電磁誘導低減導体１０１と接続された接地極１０２ａ、１０２ｂの接地はＡ種接地とする。すなわち、接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗の大きさは１０Ω以下、好ましくは１Ω以下、より好ましくは０．１Ω以下とする。
【００１７】
接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗は、接地極１０２ａ、１０２ｂの表面積と土壌抵抗率とに大きく依存しており、接地極１０２ａ、１０２ｂの表面積が大きいほど接地抵抗を小さくすることができる。一般的に接地抵抗の小さい接地極を設置する場合、表面積が大きな接地極を地下数十ｍの地点に埋設することがあるが、その場合、接地極１０２ａ、１０２ｂの施工費用が高くなるというデメリットがある。そのため、本実施形態では、接地極１０２ａ、１０２ｂの施工費用を抑えるために、パイプライン３を埋設する際に、接地極１０２ａ、１０２ｂの延長方向がパイプライン３の延長方向に沿うようにして接地極１０２ａ、１０２ｂを設置するようにしている。このようにして設置する接地極１０２ａ、１０２ｂの場合、パイプライン３の延長方向に沿う方向の長さが長いほど接地抵抗が小さくなる。このため、接地極１０２ａ、１０２ｂとしては、パイプライン３の延長方向に沿う方向に長くなるような施工が比較的容易に実現できるものを採用するのが好ましい。例えば、金属板、ケーブル、ケーブルを埋め込んだ導電性コンクリート等を接地極１０２ａ、１０２ｂとして採用するが望ましい。また、接地抵抗低減剤等を使用することも効果的である。尚、本実施形態では、接地極１０２ａ、１０２ｂとして金属板を採用している。
【００１８】
本発明者らは、電磁誘導低減導体１０１を流れる誘導電流と、パイプライン３に発生する電磁誘導電圧の低減値との関係について実験による調査を行った。この実験では、電磁誘導低減導体１０１として、内部導体が銅製の被覆ケーブルを使用した。この実験の結果、長さ１ｋｍの電磁誘導低減導体１０１に１Ａの誘導電流が流れたとき、数十〜百数十mmの離隔で併設したパイプライン３に発生する電磁誘導電圧は０．４Ｖ〜０．９Ｖ低減することが分かった。すなわち、電磁誘導低減導体１０１によるパイプライン３への電磁誘導電圧の低減値は０．４Ｖ／Ａ・ｋｍ〜０．９Ｖ／Ａ・ｋｍ（＝０．４Ω／ｋｍ〜０．９Ω／ｋｍ）となる。
電磁誘導低減導体１０１に大きい誘導電流を流すためには、電磁誘導低減導体１０１の接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗を含めた抵抗値が小さいほど良い。しかしながら、電磁誘導低減導体１０１の抵抗を小さくしようとすると、接地極１０２ａ、１０２ｂの表面積を大きくしたり、電磁誘導低減導体１０１の断面積を大きくしたりする必要があり、施工費用が増大することになる。そのため、電磁誘導低減導体１０１の抵抗値については、費用対効果を考えた上で必要十分な値を設定することが求められる。電磁誘導低減導体１０１の抵抗値を決定する方法として、電磁誘導低減導体１０１に発生する電磁誘導電圧と必要な誘導電流から求める方法が挙げられる。電磁誘導低減導体１０１に誘導電流を流す起因となる送電線２から電磁誘導低減導体１０１への電磁誘導電圧の値は、電磁誘導低減導体１０１の周囲の磁束密度や電磁誘導低減導体１０１と送電線２との離隔距離に依存して様々に変化するが、この電磁誘導低減導体１０１への電磁誘導電圧の値がパイプライン３への電磁誘導電圧の低減値相当であると仮定すると、１ｋｍ当たり１Ａの誘導電流を流すのに必要な抵抗値Ｒは、Ｒ＝０．４Ｖ〜０．９Ｖ÷１Ａ＝０．４Ω〜０．９Ωとなる。このことから、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値（電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂの１ｋｍ当たり合成抵抗の値）は、０．４Ω／ｋｍ〜０．９Ω／ｋｍ程度であることが望ましいと求めることができる。ただし、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値を、必ずしもこの範囲の値とする必要はない。例えば、施工費用の増大を考慮しなければ、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値が０．４Ω／ｋｍを下回ってもよい。また、これとは逆に、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値が０．９Ω／ｋｍを上回ってもよい。
【００１９】
＜接地極１０２による大地電位の上昇＞
接地極１０２ａ、１０２ｂから大地４に電流が流れると、接地極１０２ａ、１０２ｂの周囲の大地電位（無限遠方点を０（ゼロ）としたときの接地極１０２ａ、１０２ｂの周囲の電位）が上昇する。そのため、接地極１０２ａ、１０２ｂの近くにパイプライン３があると、パイプライン３は、接地極１０２ａ、１０２ｂから大地４に流れる電流による大地電位の上昇の影響を受け、接地極１０２ａ、１０２ｂの周辺におけるパイプライン３の管対地交流電位が大きくなる。
図２は、パイプライン３と接地極１０２との位置関係の一例を示す図である。図２は、パイプライン３と接地極１０２とを横方向から見た図である。尚、ここでは、接地極１０２が棒状である場合を例に挙げて説明する。
棒状の接地極１０２をパイプライン３の下に設置した場合、接地極１０２に電流が流れたときに接地極１０２の直上に発生する大地電位（上昇電位）Ｖは、（式２）のように表される。ここで、ρは、土壌抵抗率（Ω・ｍ）であり、Ｉは、接地極１０２を流れる電流（Ａ）であり、Ｌgは、接地極１０２の延長方向（パイプライン３の延長方向に沿う方向）の長さ（ｍ）であり、Ｄは、接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離（ｍ）であり、ｌｎは自然対数を表している。尚、（式２）では、接地極１０２の太さ（高さ方向の長さ）は無視している。
Ｖ＝（ρＩ／２πＬg）ｌｎ（２Ｌg／Ｄ） ・・・（式２）
【００２０】
図３は、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌg（ｍ）と、接地極１０２の直上の上昇電位Ｖ（Ｖ）との関係の一例を示す図である。図３では、土壌抵抗率ρを１００Ω・ｍ、接地極１０２を流れる電流Ｉを１０Ａ、接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離Ｄを０．５ｍとした場合の、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌgと、接地極１０２の直上の上昇電位Ｖとの関係をグラフにしている。
図３に示すように、接地極１０２の延長方向の長さが長いほど、接地極１０２の直上に発生する電位は小さくなる。これは、接地極１０２の延長方向の長さが長いほど、接地極１０２から大地４に流れる電流が広い範囲に分散され、流れる電流の接地極１０２の単位面積あたりの電流密度が小さくなるためである。図３に示した例では、例えば、パイプライン３の近傍に発生する大地電位を５Ｖ以下に低減したい場合は、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌgを９５ｍ以上にすることが必要となることが分かる。
以上の知見と、パイプライン３の延長方向に沿って接地極１０２ａ、１０２ｂを設置する施工方法とを踏まえ、例えば、接地極１０２の延長方向（パイプライン３の長手（延長）方向に沿う方向）の長さを、接地極１０２におけるパイプライン３と対向する面に沿う方向のうち、接地極１０２の延長方向に垂直な方向（図１、図２に示す例では、横方向（接地極１０２の延長方向に垂直且つ水平な方向、すなわち横方向））における接地極１０２の長さよりも長くすることで、接地極１０２による大地電位の上昇を抑えることができる。ただし、接地極１０２の各方向の長さは、土壌抵抗率ρ等の環境条件や、送電線２に流れる交流電流の大きさ等、現地の状況に応じて定まるものであるので、必ずしもこのような関係になっている必要はない。
【００２１】
また、（式２）から、パイプライン３と接地極１０２の間の距離（接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離Ｄ）が大きくなるほど、パイプライン３の近傍の電位は小さくなることが分かる。したがって、パイプライン３と接地極１０２とは十分な離隔を確保して設置することが望ましい。尚、接地極１０２の周囲の大地電位は、土壌抵抗率ρ等の環境条件や、送電線２に流れる交流電流の大きさ等によって様々に変化するので、パイプライン３と接地極１０２との離隔距離は、現地の状況に応じて設計を行う必要がある。
【００２２】
以上のように本実施形態では、送電線２とパイプライン３とが並行している区間において、パイプライン３の延長方向に沿うように電磁誘導低減導体１０１を埋設する。その際、接地抵抗が１０Ω以下となるように、電磁誘導低減導体１０１の一端に接地極１０２ａを、その他端に接地極１０２ｂを、電気的にそれぞれ接続する。このようにすることによって、送電線２に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用により、電磁誘導低減導体１０１の周囲に、送電線２から発生している交流磁界を相殺するような交流磁界を発生させることができる。したがって、従来のように、送電線２から発生する磁界を検出する装置や、発信器等を使用しなくても、パイプライン３に生じている電磁誘導電圧、すなわち、管対地交流電位を低減することが可能となる。また、接地抵抗を１０Ω以下としているので、パイプライン３に発生している電磁誘導電圧を低減するのに必要な誘導電流を可及的に確実に電磁誘導低減導体１０１に流すことができる。したがって、パイプライン３に発生する電磁誘導電圧を従来よりも確実に低減することができる。よって、パイプライン３に発生する電磁誘導電圧、すなわち、管対地交流電位を従来よりも簡単な構成で確実に低減することができる。
また、本実施形態では、パイプライン３の延長方向に沿う方向に長い接地極１０２を埋設し、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値を０．４Ω／ｋｍ以上０．９Ω／ｋｍ以下の範囲にすることで、電磁誘導低減導体１０１及び接地極１０２の施工費用が増大することを可及的に抑制しつつ、管対地交流電位をより効果的に低減することができる。
【００２３】
尚、本実施形態では、パイプライン３の延長方向に沿って設置する電磁誘導低減導体１０１の数が１つの場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、パイプライン３が送電線２と並行する区間に、電磁誘導低減導体１０１と接地極１０２の組を複数設けてもよい。
また、本実施形態では、パイプライン３が送電線２の近傍に埋設されている場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのような場合に限定されない。例えば、パイプライン３が交流式電気鉄道のき電線等、交流電流が流れる電線の近傍に埋設されている場合についても、前述したのと同様にしてパイプライン３に発生する電磁誘導電圧を低減することができる。
また、本実施形態では、電磁誘導低減導体１０１と、接地極１０２ａ、１０２ｂとが、パイプライン３よりも下側にある場合を例に挙げて説明した。しかしながら、パイプライン３の延長方向に沿って電磁誘導低減導体１０１が大地４中に埋設され、電磁誘導低減導体１０１の両端に接地極１０２ａ、１０２ｂが電気的に接続されていれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、電磁誘導低減導体１０１と、接地極１０２ａ、１０２ｂとが、パイプライン３よりも上側或いは横側にあってもよい。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、パイプライン３の延長方向に沿う方向に長い形状の接地極１０２を埋設することができない場合やパイプライン３から十分な離隔を確保して接地極１０２を埋設することができない場合を想定し、接地極１０２とパイプライン３との間に絶縁体を設けるようにしている。このように本実施形態は、第１の実施形態に対し、接地極１０２とパイプライン３との間に絶縁体を設けることが主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図３に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【００２５】
＜絶縁体による電位遮蔽＞
図４は、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。図４（ａ）は、延長方向（軸方向）から見た断面図を示し、図４（ｂ）は、横方向から見た図を示す。
接地極１０２の設置に当たり、パイプライン３の延長方向に沿う方向に十分な長さを有する接地極１０２を大地４中に埋設することができず、接地極１０２の周辺の電位の上昇を抑えることができない場合がある。この場合、図４に示すように、パイプライン３と接地極１０２との間に絶縁体４０１を設置することで、接地極１０２から発生する上昇電位Ｖを遮蔽することができる。このようにすることで、接地極１０２の延長方向（パイプライン３の延長方向に沿う方向）の長さＬgが長くない場合や、接地極１０２がパイプライン３の近傍に配置されている場合（接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離Ｄが短い場合）でも、パイプライン３の周辺における上昇電位Ｖを抑制し、パイプライン３の対地交流電位を抑制することができる。絶縁体４０１は、その抵抗率が大きく施工性のよい材料で形成するのが好ましい。具体的に、例えば、ゴムや塩化ビニル等を用いて絶縁体４０１を構成することができる。
また、絶縁体４０１の大きさ及び位置は、接地極１０２とパイプライン３との離隔距離や土壌抵抗率ρ等の環境条件等に基づいて決定する必要があるが、絶縁体４０１におけるパイプライン３と対向する面に沿う方向のうち、パイプライン３の延長方向に垂直な方向における絶縁体４０１の長さ（図４に示す例では、横方向（パイプライン３の延長方向に垂直且つ水平な方向）の長さ）Ｗを、概ね、パイプライン３の直径Φよりも大きくするのが望ましい（図４（ａ）を参照）。また、絶縁体４０１の延長方向の長さＬiを、概ね、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌgよりも大きくするのが望ましい（図４（ｂ）を参照）。このようにすれば、パイプライン３が、接地極１０２のパイプライン３側の領域の全体と絶縁体４０１を介して対向するように絶縁体４０１を大地４中に埋設することができ、絶縁体４０１により、接地極１０２から発生する上昇電位Ｖをより確実に遮蔽することができるからである。
【００２６】
以上のように本実施形態では、接地極１０２とパイプライン３との間に絶縁体４０１を設けるようにしたので、第１の実施形態で説明した効果に加えて、接地極１０２をパイプライン３の近傍に配置しなければならなかったり、接地極１０２の延長方向の長さＬgを十分に長くすることができなかったり（すなわち、接地極１０２の表面積を大きくすることができなかったり）する場合でも、パイプライン３の対地交流電位を低減することができるという効果が得られる。
尚、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００２７】
尚、以上説明した本発明の各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 送電鉄塔
２ 交流架空送電線
３ パイプライン
１００ パイプラインの電磁誘導電圧低減装置
１０１ 電磁誘導低減導体
１０２ 接地極
４０１ 絶縁体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置に関し、特に、電線に流れている交流電流に起因してパイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス、石油、上水、工業用水、海水等の輸送手段として、パイプラインが多く敷設されている。多くのパイプラインは、地中に埋設して敷設されているが、用地の制約等により、パイプラインの一部が、交流架空送電線（以下の説明では必要に応じて「送電線」と略称する）或いは交流式電気鉄道の交流き電線（以下の説明では必要に応じて「き電線」と略称する）に近接して埋設される場合がある。
【０００３】
鋼製パイプライン等のような導電性のパイプラインが、送電線或いは交流式電気鉄道のき電線に近接し、且つ、送電線或いは交流式電気鉄道のき電線と並行するようにして埋設されると、パイプラインは送電線或いは交流式電気鉄道のき電線から電磁誘導を受けることとなる。特に、送電線に大きな交流電流が流れている場合には、送電線から１００ｍ〜２００ｍ程度離して埋設されたパイプラインでも、電磁誘導を受けることとなる。
【０００４】
このような電磁誘導によりパイプラインには、その軸方向（延長方向）に沿って電磁誘導電圧が発生し、この電磁誘導電圧が、パイプラインの大地に対する交流電位（以下の説明では、必要に応じて「管対地交流電位」と称する）を発生させる。この管対地交流電位が高いレベルにまで上昇すると、現場作業の際に作業者が感電したり、パイプラインが交流腐食によって腐食したりするといった、種々の障害が懸念される。したがって、この管対地交流電位を低減する必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減する技術が提案されている。この特許文献１に記載の技術では、まず、パイプラインと送電線とが並行している範囲において、パイプラインに沿って誘導起電力発生用導体を地中に埋設する。この際に、誘導起電力発生用導体の一端と発信器の出力端子の一端とを相互に接続し、誘導起電力発生用導体の他端と発信器の出力端子の他端とをそれぞれ接地する。また、送電線から発生する磁束密度の信号を検出する検出器を設置（又は用意）する。このようにした状態で、送電線から発生する磁束密度の信号を検出し、この磁束密度の信号の周波数及び位相を求める。そして、この信号の周波数及び位相に基づいて、同一の周波数及び所定の位相差を付加した相殺信号を発信器にて生成し、その相殺信号を誘導起電力発生用導体に流すことで、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を打ち消すような誘電起電力をパイプラインに発生させる。このようにすることによって、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減し、管対地交流電位を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３２８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、送電線から発生する磁界を検出する装置（検出器等）や、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を打ち消す誘電起電力を発生させる装置（発信器等）を設けなければならない。したがって、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減するための構成を簡素化することが困難であるという問題点があった。
また、誘導起電力発生用導体の両端の接地極の接地抵抗が十分に小さくないと、誘導起電力発生用導体に流れる電流が小さくなり、十分な誘導起電力をパイプランに発生させることができず、管対地交流電位を十分に低減することができない。したがって、特許文献１に記載の技術では、この接地抵抗が大きい場合、管対地交流電位を十分に低減させるには、発信器で高い電圧を印加して十分な電流を誘導起電力発生用導体に流す必要がある。そのために、発信器の容量が大きくなり、発信器のサイズが大きくなったり、設置費用が高くなったり等の問題点があった。
また、誘導起電力発生用導体の両端の接地極をパイプラインの遠方に設置することができずパイプラインの近傍に設置した場合、接地極から大地に電流が流れることにより、接地極の周辺の大地電位が上昇してしまう。したがって、特許文献１に記載の技術では、誘導起電力発生用導体の両端の接地極をパイプラインの近傍に設置した場合、接地極の周辺におけるパイプラインの管対地交流電位を増加させてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、パイプラインに発生する電磁誘導電圧を従来よりも容易に且つ確実に低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のパイプラインの電磁誘導電圧低減装置は、電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によって地中に埋設されたパイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって、前記電線と前記パイプラインとが並行している区間において前記パイプラインの延長方向に沿うように地中に埋設された電磁誘導低減導体と、前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における一端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における他端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、を有し、前記電磁誘導低減導体は、絶縁物で被覆されており、前記接地極の接地抵抗の大きさは、１０Ω以下であり、前記電磁誘導低減導体は、前記電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によって、前記パイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する交流磁界を発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、交流電流が流れている電線とパイプラインとが並行している区間において、パイプラインの延長方向に沿うように電磁誘導低減導体を埋設する際に、接地抵抗が１０Ω以下となるように、その両端に接地極を電気的に接続した。このようにすることによって、電線からの電磁誘導を起因とする交流の誘導電流が電磁誘導低減導体の内部を流れると、電磁誘導低減導体の周囲に、電線から発生している交流磁界を低減する（打ち消す）交流磁界が発生する。したがって、従来のように、電線から発生する磁界を検出する装置や、発信器等を使用しなくても、パイプラインに生じている電磁誘導電圧を低減することが可能となる。また、接地抵抗を１０Ω以下としているので、パイプラインに発生している電磁誘導電圧を低減するのに必要な量の誘導電流を可及的に確実に電磁誘導低減導体に流すことができる。したがって、パイプラインに発生する電磁誘導電圧を従来よりも確実に低減することが可能になる。
また、本発明の他の特徴では、電磁誘導低減導体と接地極との間に絶縁体を設けるようにしたので、接地極をパイプラインの近傍に配置しなければならなかったり、接地極の表面積を大きくすることができなかったりする場合でも、パイプラインに発生する電磁誘導電圧を従来よりも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、パイプラインと接地極との位置関係の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、接地極の延長方向の長さ（接地極長）と、接地極の直上の上昇電位との関係の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
まず、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。尚、図１では、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置を横方向から見た図を示している。
図１において、送電鉄塔１ａ、１ｂには、送電線２が張られている。この送電線２には交流電流が流れている。パイプライン３は、大地４中に埋設して敷設されている（大地４中に埋設して敷設されているパイプライン３を埋設パイプラインと称する）。図１では、地点Ｐ１から地点Ｐ２の間において、パイプライン３と送電線２とが並行（パイプライン３の延長方向と送電線２の延長方向とが略平行）となっている。
送電線２を流れる交流電流に起因する電磁誘導の作用により、パイプライン３には、（式１）で表される電磁誘導電圧Ｅが、パイプライン３の軸方向（延長方向）に沿って発生する。
Ｅ＝ｊωＭＩＬc ・・・（式１）
ここで、ｊは、虚数単位、ωは、送電線２を流れる交流電流の角周波数［rad/sec］、Ｍは、送電線２とパイプライン３との相互インダクタンス［Ｈ］、Ｉは、送電線２を流れる交流電流［Ａ］、Ｌcは、パイプライン３と送電線２とが並行している距離（地点Ｐ１と地点Ｐ２との間の距離）［ｍ］である。
パイプラインの電磁誘導電圧低減装置（以下の説明では、必要に応じて「電磁誘導電圧低減装置」と略称する）１００は、このようなパイプライン３に生じる電磁誘導電圧を低減する装置であり、電磁誘導低減導体１０１と、接地極１０２ａ、１０２ｂとを有している。
【００１３】
＜電磁誘導低減導体１０１＞
電磁誘導低減導体１０１は、導体と、その導体の表面に形成された絶縁体とを有する。具体的に電磁誘導低減導体１０１は、銅線等のケーブルと、当該ケーブルの表面に形成された絶縁体（塩化ビニル、ポリエチレン等）とを有し、ケーブルの表面が絶縁体で被覆された構成となっている。尚、導体と、その導体の表面に形成された絶縁体とを有していれば、電磁誘導低減導体１０１の構成は、このようなものに限定されない。例えば、銅線等のケーブルの代わりに、鉄板等の構造物等を用いてもよい。
このような電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３と送電線２とが並行している区間（地点Ｐ１から地点Ｐ２の間の距離Ｌcの区間）全体に亘ってパイプライン３に沿って大地４中に埋設している。
【００１４】
電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３に誘導起電力を発生させることで、送電線２を流れる交流電流に起因してパイプライン３に発生している電磁誘導電圧を打ち消す役割を果たす。電磁誘導低減導体１０１の両端を大地４に接地すると、送電線２からの電磁誘導に起因する交流の誘導電流が電磁誘導低減導体１０１の内部を流れる。その結果、電磁誘導低減導体１０１の周囲に交流磁界が発生する。この交流磁界の位相は、送電線２から発生する交流磁界と位相が１８０度異なる。すなわち、電磁誘導低減導体１０１からは、送電線２から発生している交流磁界を相殺するような交流磁界が発生する。したがって、電磁誘導低減導体１０１に沿って併設されたパイプライン３に発生している電磁誘導電圧は、電磁誘導低減導体１０１からの誘導起電力により低減・相殺される。
尚、電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３と送電線２とが並行している区間全体に亘ってパイプライン３に沿って大地４中に埋設させるのが最も効果的であるが、パイプライン３と送電線２とが並行している区間の一部に埋設させた場合でも、パイプライン３に発生している電磁誘導電圧を低減・相殺する効果がある。
【００１５】
＜接地極１０２＞
接地極１０２ａ、１０２ｂは、導体を用いて構成されており、それぞれ、電磁誘導低減導体１０１の一端、他端と（電気的に）接続された状態で大地４中に埋設されている。本実施形態では、このようにして接地極１０２ａ、１０２ｂを埋設するに際し、接地極１０２ａ、１０２ｂの延長方向に沿う面がパイプライン３と対向するようにしている。また、本実施形態では、前述したように、電磁誘導低減導体１０１は、パイプライン３と送電線２とが並行している区間（地点Ｐ１と地点Ｐ２との間の距離Ｌcの区間）全体に亘って埋設されるので、接地極１０２ａ、１０２ｂは、この区間外に埋設されることになる。しかしながら、接地極１０２ａ、１０２ｂを、必ずしもこの区間外に埋設する必要はない。例えば、パイプライン３と送電線２とが並行している区間の一部に電磁誘導低減導体１０１が埋設されている場合には、接地極１０２ａ、１０２ｂの少なくとも一部がこの区間内に埋設されることがある。
【００１６】
電磁誘導低減導体１０１に大きい誘導電流を流すためには、電磁誘導低減導体１０１自体の抵抗を小さくするのはもちろんのこと、電磁誘導低減導体１０１の両端に接続する接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗も小さくする必要がある。そのため、本実施形態では、電磁誘導低減導体１０１と接続された接地極１０２ａ、１０２ｂの接地はＡ種接地とする。すなわち、接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗の大きさは１０Ω以下、好ましくは１Ω以下、より好ましくは０．１Ω以下とする。
【００１７】
接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗は、接地極１０２ａ、１０２ｂの表面積と土壌抵抗率とに大きく依存しており、接地極１０２ａ、１０２ｂの表面積が大きいほど接地抵抗を小さくすることができる。一般的に接地抵抗の小さい接地極を設置する場合、表面積が大きな接地極を地下数十ｍの地点に埋設することがあるが、その場合、接地極１０２ａ、１０２ｂの施工費用が高くなるというデメリットがある。そのため、本実施形態では、接地極１０２ａ、１０２ｂの施工費用を抑えるために、パイプライン３を埋設する際に、接地極１０２ａ、１０２ｂの延長方向がパイプライン３の延長方向に沿うようにして接地極１０２ａ、１０２ｂを設置するようにしている。このようにして設置する接地極１０２ａ、１０２ｂの場合、パイプライン３の延長方向に沿う方向の長さが長いほど接地抵抗が小さくなる。このため、接地極１０２ａ、１０２ｂとしては、パイプライン３の延長方向に沿う方向に長くなるような施工が比較的容易に実現できるものを採用するのが好ましい。例えば、金属板、ケーブル、ケーブルを埋め込んだ導電性コンクリート等を接地極１０２ａ、１０２ｂとして採用するが望ましい。また、接地抵抗低減剤等を使用することも効果的である。尚、本実施形態では、接地極１０２ａ、１０２ｂとして金属板を採用している。
【００１８】
本発明者らは、電磁誘導低減導体１０１を流れる誘導電流と、パイプライン３に発生する電磁誘導電圧の低減値との関係について実験による調査を行った。この実験では、電磁誘導低減導体１０１として、内部導体が銅製の被覆ケーブルを使用した。この実験の結果、長さ１ｋｍの電磁誘導低減導体１０１に１Ａの誘導電流が流れたとき、数十〜百数十mmの離隔で併設したパイプライン３に発生する電磁誘導電圧は０．４Ｖ〜０．９Ｖ低減することが分かった。すなわち、電磁誘導低減導体１０１によるパイプライン３への電磁誘導電圧の低減値は０．４Ｖ／Ａ・ｋｍ〜０．９Ｖ／Ａ・ｋｍ（＝０．４Ω／ｋｍ〜０．９Ω／ｋｍ）となる。
電磁誘導低減導体１０１に大きい誘導電流を流すためには、電磁誘導低減導体１０１の接地極１０２ａ、１０２ｂの接地抵抗を含めた抵抗値が小さいほど良い。しかしながら、電磁誘導低減導体１０１の抵抗を小さくしようとすると、接地極１０２ａ、１０２ｂの表面積を大きくしたり、電磁誘導低減導体１０１の断面積を大きくしたりする必要があり、施工費用が増大することになる。そのため、電磁誘導低減導体１０１の抵抗値については、費用対効果を考えた上で必要十分な値を設定することが求められる。電磁誘導低減導体１０１の抵抗値を決定する方法として、電磁誘導低減導体１０１に発生する電磁誘導電圧と必要な誘導電流から求める方法が挙げられる。電磁誘導低減導体１０１に誘導電流を流す起因となる送電線２から電磁誘導低減導体１０１への電磁誘導電圧の値は、電磁誘導低減導体１０１の周囲の磁束密度や電磁誘導低減導体１０１と送電線２との離隔距離に依存して様々に変化するが、この電磁誘導低減導体１０１への電磁誘導電圧の値がパイプライン３への電磁誘導電圧の低減値相当であると仮定すると、１ｋｍ当たり１Ａの誘導電流を流すのに必要な抵抗値Ｒは、Ｒ＝０．４Ｖ〜０．９Ｖ÷１Ａ＝０．４Ω〜０．９Ωとなる。このことから、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値（電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂの１ｋｍ当たり合成抵抗の値）は、０．４Ω／ｋｍ〜０．９Ω／ｋｍ程度であることが望ましいと求めることができる。ただし、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値を、必ずしもこの範囲の値とする必要はない。例えば、施工費用の増大を考慮しなければ、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値が０．４Ω／ｋｍを下回ってもよい。また、これとは逆に、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値が０．９Ω／ｋｍを上回ってもよい。
【００１９】
＜接地極１０２による大地電位の上昇＞
接地極１０２ａ、１０２ｂから大地４に電流が流れると、接地極１０２ａ、１０２ｂの周囲の大地電位（無限遠方点を０（ゼロ）としたときの接地極１０２ａ、１０２ｂの周囲の電位）が上昇する。そのため、接地極１０２ａ、１０２ｂの近くにパイプライン３があると、パイプライン３は、接地極１０２ａ、１０２ｂから大地４に流れる電流による大地電位の上昇の影響を受け、接地極１０２ａ、１０２ｂの周辺におけるパイプライン３の管対地交流電位が大きくなる。
図２は、パイプライン３と接地極１０２との位置関係の一例を示す図である。図２は、パイプライン３と接地極１０２とを横方向から見た図である。尚、ここでは、接地極１０２が棒状である場合を例に挙げて説明する。
棒状の接地極１０２をパイプライン３の下に設置した場合、接地極１０２に電流が流れたときに接地極１０２の直上に発生する大地電位（上昇電位）Ｖは、（式２）のように表される。ここで、ρは、土壌抵抗率（Ω・ｍ）であり、Ｉは、接地極１０２を流れる電流（Ａ）であり、Ｌgは、接地極１０２の延長方向（パイプライン３の延長方向に沿う方向）の長さ（ｍ）であり、Ｄは、接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離（ｍ）であり、ｌｎは自然対数を表している。尚、（式２）では、接地極１０２の太さ（高さ方向の長さ）は無視している。
Ｖ＝（ρＩ／２πＬg）ｌｎ（２Ｌg／Ｄ） ・・・（式２）
【００２０】
図３は、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌg（ｍ）と、接地極１０２の直上の上昇電位Ｖ（Ｖ）との関係の一例を示す図である。図３では、土壌抵抗率ρを１００Ω・ｍ、接地極１０２を流れる電流Ｉを１０Ａ、接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離Ｄを０．５ｍとした場合の、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌgと、接地極１０２の直上の上昇電位Ｖとの関係をグラフにしている。
図３に示すように、接地極１０２の延長方向の長さが長いほど、接地極１０２の直上に発生する電位は小さくなる。これは、接地極１０２の延長方向の長さが長いほど、接地極１０２から大地４に流れる電流が広い範囲に分散され、流れる電流の接地極１０２の単位面積あたりの電流密度が小さくなるためである。図３に示した例では、例えば、パイプライン３の近傍に発生する大地電位を５Ｖ以下に低減したい場合は、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌgを９５ｍ以上にすることが必要となることが分かる。
以上の知見と、パイプライン３の延長方向に沿って接地極１０２ａ、１０２ｂを設置する施工方法とを踏まえ、例えば、接地極１０２の延長方向（パイプライン３の長手（延長）方向に沿う方向）の長さを、接地極１０２におけるパイプライン３と対向する面に沿う方向のうち、接地極１０２の延長方向に垂直な方向（図１、図２に示す例では、横方向（接地極１０２の延長方向に垂直且つ水平な方向、すなわち横方向））における接地極１０２の長さよりも長くすることで、接地極１０２による大地電位の上昇を抑えることができる。ただし、接地極１０２の各方向の長さは、土壌抵抗率ρ等の環境条件や、送電線２に流れる交流電流の大きさ等、現地の状況に応じて定まるものであるので、必ずしもこのような関係になっている必要はない。
【００２１】
また、（式２）から、パイプライン３と接地極１０２の間の距離（接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離Ｄ）が大きくなるほど、パイプライン３の近傍の電位は小さくなることが分かる。したがって、パイプライン３と接地極１０２とは十分な離隔を確保して設置することが望ましい。尚、接地極１０２の周囲の大地電位は、土壌抵抗率ρ等の環境条件や、送電線２に流れる交流電流の大きさ等によって様々に変化するので、パイプライン３と接地極１０２との離隔距離は、現地の状況に応じて設計を行う必要がある。
【００２２】
以上のように本実施形態では、送電線２とパイプライン３とが並行している区間において、パイプライン３の延長方向に沿うように電磁誘導低減導体１０１を埋設する。その際、接地抵抗が１０Ω以下となるように、電磁誘導低減導体１０１の一端に接地極１０２ａを、その他端に接地極１０２ｂを、電気的にそれぞれ接続する。このようにすることによって、送電線２に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用により、電磁誘導低減導体１０１の周囲に、送電線２から発生している交流磁界を相殺するような交流磁界を発生させることができる。したがって、従来のように、送電線２から発生する磁界を検出する装置や、発信器等を使用しなくても、パイプライン３に生じている電磁誘導電圧、すなわち、管対地交流電位を低減することが可能となる。また、接地抵抗を１０Ω以下としているので、パイプライン３に発生している電磁誘導電圧を低減するのに必要な誘導電流を可及的に確実に電磁誘導低減導体１０１に流すことができる。したがって、パイプライン３に発生する電磁誘導電圧を従来よりも確実に低減することができる。よって、パイプライン３に発生する電磁誘導電圧、すなわち、管対地交流電位を従来よりも簡単な構成で確実に低減することができる。
また、本実施形態では、パイプライン３の延長方向に沿う方向に長い接地極１０２を埋設し、電磁誘導低減導体１０１の導体部分と接地極１０２ａ、１０２ｂのトータルの１ｋｍ当たりの抵抗値を０．４Ω／ｋｍ以上０．９Ω／ｋｍ以下の範囲にすることで、電磁誘導低減導体１０１及び接地極１０２の施工費用が増大することを可及的に抑制しつつ、管対地交流電位をより効果的に低減することができる。
【００２３】
尚、本実施形態では、パイプライン３の延長方向に沿って設置する電磁誘導低減導体１０１の数が１つの場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、パイプライン３が送電線２と並行する区間に、電磁誘導低減導体１０１と接地極１０２の組を複数設けてもよい。
また、本実施形態では、パイプライン３が送電線２の近傍に埋設されている場合を例に挙げて説明したが、必ずしもこのような場合に限定されない。例えば、パイプライン３が交流式電気鉄道のき電線等、交流電流が流れる電線の近傍に埋設されている場合についても、前述したのと同様にしてパイプライン３に発生する電磁誘導電圧を低減することができる。
また、本実施形態では、電磁誘導低減導体１０１と、接地極１０２ａ、１０２ｂとが、パイプライン３よりも下側にある場合を例に挙げて説明した。しかしながら、パイプライン３の延長方向に沿って電磁誘導低減導体１０１が大地４中に埋設され、電磁誘導低減導体１０１の両端に接地極１０２ａ、１０２ｂが電気的に接続されていれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、電磁誘導低減導体１０１と、接地極１０２ａ、１０２ｂとが、パイプライン３よりも上側或いは横側にあってもよい。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、パイプライン３の延長方向に沿う方向に長い形状の接地極１０２を埋設することができない場合やパイプライン３から十分な離隔を確保して接地極１０２を埋設することができない場合を想定し、接地極１０２とパイプライン３との間に絶縁体を設けるようにしている。このように本実施形態は、第１の実施形態に対し、接地極１０２とパイプライン３との間に絶縁体を設けることが主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図３に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【００２５】
＜絶縁体による電位遮蔽＞
図４は、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置の構成の一例を示す図である。図４（ａ）は、延長方向（軸方向）から見た断面図を示し、図４（ｂ）は、横方向から見た図を示す。
接地極１０２の設置に当たり、パイプライン３の延長方向に沿う方向に十分な長さを有する接地極１０２を大地４中に埋設することができず、接地極１０２の周辺の電位の上昇を抑えることができない場合がある。この場合、図４に示すように、パイプライン３と接地極１０２との間に絶縁体４０１を設置することで、接地極１０２から発生する上昇電位Ｖを遮蔽することができる。このようにすることで、接地極１０２の延長方向（パイプライン３の延長方向に沿う方向）の長さＬgが長くない場合や、接地極１０２がパイプライン３の近傍に配置されている場合（接地極１０２の上端とパイプライン３の下端との間の距離Ｄが短い場合）でも、パイプライン３の周辺における上昇電位Ｖを抑制し、パイプライン３の対地交流電位を抑制することができる。絶縁体４０１は、その抵抗率が大きく施工性のよい材料で形成するのが好ましい。具体的に、例えば、ゴムや塩化ビニル等を用いて絶縁体４０１を構成することができる。
また、絶縁体４０１の大きさ及び位置は、接地極１０２とパイプライン３との離隔距離や土壌抵抗率ρ等の環境条件等に基づいて決定する必要があるが、絶縁体４０１におけるパイプライン３と対向する面に沿う方向のうち、パイプライン３の延長方向に垂直な方向における絶縁体４０１の長さ（図４に示す例では、横方向（パイプライン３の延長方向に垂直且つ水平な方向）の長さ）Ｗを、概ね、パイプライン３の直径Φよりも大きくするのが望ましい（図４（ａ）を参照）。また、絶縁体４０１の延長方向の長さＬiを、概ね、接地極１０２の延長方向の長さ（接地極長）Ｌgよりも大きくするのが望ましい（図４（ｂ）を参照）。このようにすれば、パイプライン３が、接地極１０２のパイプライン３側の領域の全体と絶縁体４０１を介して対向するように絶縁体４０１を大地４中に埋設することができ、絶縁体４０１により、接地極１０２から発生する上昇電位Ｖをより確実に遮蔽することができるからである。
【００２６】
以上のように本実施形態では、接地極１０２とパイプライン３との間に絶縁体４０１を設けるようにしたので、第１の実施形態で説明した効果に加えて、接地極１０２をパイプライン３の近傍に配置しなければならなかったり、接地極１０２の延長方向の長さＬgを十分に長くすることができなかったり（すなわち、接地極１０２の表面積を大きくすることができなかったり）する場合でも、パイプライン３の対地交流電位を低減することができるという効果が得られる。
尚、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
【００２７】
尚、以上説明した本発明の各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ 送電鉄塔
２ 交流架空送電線
３ パイプライン
１００ パイプラインの電磁誘導電圧低減装置
１０１ 電磁誘導低減導体
１０２ 接地極
４０１ 絶縁体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によってパイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって、
前記電線と前記パイプラインとが並行している区間において前記パイプラインの延長方向に沿うように地中に埋設された電磁誘導低減導体と、
前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における一端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、
前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における他端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、を有し、
前記電磁誘導低減導体は、絶縁物で被覆されており、
前記接地極の接地抵抗の大きさは、１０Ω以下であり、
前記電磁誘導低減導体は、前記電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によって、前記パイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する交流磁界を発生することを特徴とする、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項２】
前記接地極の延長方向が前記パイプラインの延長方向に沿うように、前記接地極が地中に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項３】
前記接地極の延長方向の長さは、前記接地極における前記パイプラインと対向する面に沿う方向のうち、前記接地極の延長方向に垂直な方向における前記接地極の長さよりも長いことを特徴とする請求項２に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項４】
前記接地極は、前記区間外で地中に埋設されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項５】
前記電磁誘導低減導体の導体部分と前記接地極との１ｋｍ当たり合成抵抗の大きさが０．４Ω／ｋｍ以上、０．９Ω／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項６】
前記電磁誘導低減導体と前記接地極との間で地中に埋設された絶縁体を更に有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項７】
前記パイプラインと、前記接地極のパイプライン側の領域の全体とが、前記絶縁体を介して対向するように、前記パイプライン、前記接地極、及び前記絶縁体が、地中に埋設されていることを特徴とする請求項６に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項８】
前記絶縁体における前記パイプラインと対向する面に沿う方向のうち、前記パイプラインの延長方向に垂直な方向における前記絶縁体の長さは、前記パイプラインの直径よりも長いことを特徴とする請求項７に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項１】
電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によってパイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置であって、
前記電線と前記パイプラインとが並行している区間において前記パイプラインの延長方向に沿うように地中に埋設された電磁誘導低減導体と、
前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における一端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、
前記電磁誘導低減導体の前記延長方向における他端において、前記電磁誘導低減導体と電気的に相互に接続された接地極と、を有し、
前記電磁誘導低減導体は、絶縁物で被覆されており、
前記接地極の接地抵抗の大きさは、１０Ω以下であり、
前記電磁誘導低減導体は、前記電線に流れる交流電流に起因した電磁誘導の作用によって、前記パイプラインに発生する電磁誘導電圧を低減する交流磁界を発生することを特徴とする、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項２】
前記接地極の延長方向が前記パイプラインの延長方向に沿うように、前記接地極が地中に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項３】
前記接地極の延長方向の長さは、前記接地極における前記パイプラインと対向する面に沿う方向のうち、前記接地極の延長方向に垂直な方向における前記接地極の長さよりも長いことを特徴とする請求項２に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項４】
前記接地極は、前記区間外で地中に埋設されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項５】
前記電磁誘導低減導体の導体部分と前記接地極との１ｋｍ当たり合成抵抗の大きさが０．４Ω／ｋｍ以上、０．９Ω／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項６】
前記電磁誘導低減導体と前記接地極との間で地中に埋設された絶縁体を更に有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項７】
前記パイプラインと、前記接地極のパイプライン側の領域の全体とが、前記絶縁体を介して対向するように、前記パイプライン、前記接地極、及び前記絶縁体が、地中に埋設されていることを特徴とする請求項６に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【請求項８】
前記絶縁体における前記パイプラインと対向する面に沿う方向のうち、前記パイプラインの延長方向に垂直な方向における前記絶縁体の長さは、前記パイプラインの直径よりも長いことを特徴とする請求項７に記載の、パイプラインの電磁誘導電圧低減装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７２２４（Ｐ２０１１−７２２４Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９１６８（Ｐ２００９−１４９１６８）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（５００１７１８１１）日鉄パイプライン株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（５００１７１８１１）日鉄パイプライン株式会社 (34)
【Ｆターム（参考）】
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