ケーブル障害の分析

Thread Content

さまざまな電気機器を接続し、電力を伝送・分配するための電力ケーブルとして、その安全性、メンテナンスの手間が少ないこと、安定性が高いこと、電力品質の向上に寄与するといった利点から、ますます広く利用されている。現在、電力ケーブルが原因で発生する障害は、全ての供給障害の中でかなり大きな割合を占めています。故障点の位置を迅速かつ正確に特定し、故障の種類を判断する方法は、電力ケーブルの使用および運用において非常に重要な技術の一つとなっている。 1. ケーブル故障の原因　ケーブル故障の最も直接的な原因は、絶縁性が低下して絶縁破壊を起こすことです。絶縁性が低下する要因は多数ありますが、実際の運用経験に基づき、大まかに以下のような状況に分類されます。1.1 機械的損傷　施工時の損傷：施工中に不注意でケーブルを傷つけたり、機械的な牽引力が強すぎてケーブルが引き裂かれたり、またはケーブルが過度に曲げられて損傷したりする；直接的な外力による損傷：設置後にケーブルの通路上やその周辺で都市建設工事が行われ、ケーブルが直接的な外力によって損傷を受ける。間接的な外力による損傷：走行する車両の振動や衝撃的な負荷が、地下にあるケーブルの鉛（アルミ）被覆を破壊する；自然現象による損傷：例えば、中間接続部や端子内部の絶縁剤が膨張し、ケースやケーブルの被覆が破裂すること；ケーブルの自然な伸縮により、管口や支持具に取り付けられたケーブルの外被が擦り傷を負う；地盤沈下による過大な引っ張り力で、中間接続部や導体が切断される。 1.2 絶縁体の吸湿　絶縁体が吸湿すると故障を引き起こす。ケーブルが湿気を帯びる主な原因は、接続箱や端子箱の構造にシール性がなく、または取り付けが不適切であるために水が侵入することです；ケーブルの製造が不良で、金属被覆に小さな穴やひび割れがある；金属シースが外来物によって突き破られたり、腐食で穴が開いたりする； 1.3 絶縁の老化劣化　ケーブルの絶縁媒体内部の気隙が電界の作用により遊離を生じ、絶縁性能が低下する。絶縁媒体が電離すると、気隙内にオゾンや硝酸などの化学生成物が発生し、絶縁体が腐食される；絶縁体中の水分により絶縁繊維が加水分解され、絶縁性能が低下する。過熱は絶縁体の老化や劣化を引き起こします。ケーブル内部の気隙における電気放電が局部的な過熱を引き起こし、絶縁体が炭化する。ケーブルの過負荷は、ケーブルの過熱において非常に重要な要因です。ケーブルが密集している場所や、ケーブルトレンチ、ケーブルトンネルなど換気の悪い場所に設置されているケーブル、乾燥管内を通っているケーブル、またはケーブルが熱源となる配管の近くにある部分などは、過度な発熱によって絶縁体が急速に損傷してしまいます。 1.4 過電圧 過電圧とは、主に大気過電圧（雷撃）とケーブル内部の過電圧を指す。実際の故障に対する分析によると、多くの屋外端子の故障は大気過電圧が原因であることがわかっている。過電圧によってケーブルの絶縁層が破壊され、障害が発生します。破壊箇所は通常、材料の欠陥がある場所です。 1.5 設計および製造工程の不備により、中間接続部や端子の防水性能や電界分布の設計が不十分であり、使用される材料も適切でない。さらに工程が不良で規定に従って製造されない場合、ケーブル端子に故障が生じる。 1.6 材料の欠陥　材料の欠陥は主に3つの側面で現れる。一つ目はケーブル製造の問題で、鉛（アルミニウム）被覆に残る欠陥です；巻き付け絶縁の過程で、紙絶縁にしわ、亀裂、破れ、重なり隙間などの欠陥が生じる；二つ目は、ケーブルアクセサリーの製造上の欠陥で、例えば鋳鉄部品に砂眼がある、磁器部品の機械的強度が不足している、その他の部品が規格を満たしていない、または組み立て時に密封されていないなどです；三つ目は、絶縁材料の保守管理が不十分であることにより、ケーブルの絶縁体が湿気を帯びたり汚れたり老化したりすることです。 1.7 規制層の腐食：地下の酸・アルカリによる腐食や雑散電流の影響で、ケーブルの鉛被が腐食し、斑点や亀裂、穿孔が生じ、障害を引き起こす。 1.8 ケーブルの絶縁油の流出：浸漬紙絶縁ケーブルを敷設する際、溝がでこぼこしている場合や、電柱上にある屋外端末では、勾配や高低差が大きくなるため、高い位置にある絶縁油が低い位置へ流れてしまい、高い位置にあるケーブルの絶縁性能が低下し、故障が発生する。 2. 故障の分類 2.1 故障抵抗と芯線の状態による分類 • 開路（断線）故障 開路故障、または断線故障とも呼ばれ、ケーブルの相間または対地の絶縁抵抗が規定値を満たしていても、動作電圧が端子まで伝達されない故障です；または、端子に電圧はあっても負荷容量が低い。絶縁抵抗が∞の場合、それは断線故障です。• 低抵抗（短絡）故障　低抵抗故障は短絡故障とも呼ばれ、ケーブルの相間または対地絶縁が損傷し、その絶縁抵抗が低圧パルス法で測定可能なほど小さくなる一種の故障です。絶縁抵抗が100kΩの場合、低電圧パルス法では測定できない故障の一種であり、低抵抗故障に対比されるものです。漏れ性高抵抗故障とフラッシュオーバー性高抵抗故障の2種類がある。上記の故障分類は、テスト方法を選択しやすくするためのものです。現在普及している故障位置特定技術に基づけば、開路故障や低抵抗故障には低電圧パルス反射法が適用され、高抵抗故障にはインパルスフラッシオーバ法が用いられ、フラッシオーバ性故障には直流フラッシオーバ法でテストが行われます。 2.2 表面現象による分類・開放系故障・閉鎖系故障 2.3 接地現象による分類・単相接地故障・相間故障・多相接地混合故障 2.4 故障位置による分類・接続部故障・ケーブル本体故障