部分放電とは何か
中電圧ケーブルでは、XLPE絶縁が二つの半導電層の間にあります。内側の導体半導電層と外側の絶縁半導電層であり、その外を銅テープまたは銅線のシールドが覆います。この間の電界は高く、良好なケーブルでは滑らかです。絶縁中のボイド、異物粒子、またはシールドがXLPEと接する部分の突起は、電界を集中させます。電界が十分に強くなると、絶縁全体を橋絡するには至らない小さな放電が欠陥部分で発生します。これが部分放電（PD）です。
PDは即時の破壊を引き起こしません。だからこそ重要なのです。放電のたびに欠陥周辺の絶縁が侵食され、時間とともに損傷が成長し、ついには運転中にケーブルが絶縁破壊します。耐電圧試験は小さな欠陥を持つケーブルを通してしまうことがあります。PD試験はそれを見つけるために設計されたものです。そのためPD測定は、シールド付き中電圧ケーブルのルーチン試験であり、製造されたすべての長さに実施されます。IEC 60502-1準拠の低圧ケーブルには同じ要求はありません。制御すべきシールド付き電界を持たないからです。
IEC 60502-2のルーチン試験
IEC 60502-2は、3.6/6 kVから18/30 kVの電圧クラスにわたる押出絶縁電力ケーブルを対象とします。そのルーチンPD試験は、IEC 60885-3の方法で測定します。試験電圧を2 U0まで上げて短時間保持した後、1.73 U0まで下げ、そこで宣言された感度を超える放電があってはなりません。ルーチン試験でのその感度は10 pC以下です。U0は導体とシールド間の公称電圧で、8.7/15 kVケーブルでは8.7 kVです。
PDと並行して、ルーチン耐電圧試験は3.5 U0を5分間、絶縁破壊なしで加えます。下表はその倍率を各クラスについて概算値として示したものであり、目安です。試験計画は常に規格と注文から値を採ります。
| 電圧クラス | U0 | 1.73 U0でのPD測定 | 3.5 U0・5分間の耐電圧試験 |
|---|---|---|---|
| 3.6/6 kV | 3.6 kV | 約6.2 kV | 約12.6 kV |
| 6/10 kV | 6 kV | 約10.4 kV | 21 kV |
| 8.7/15 kV | 8.7 kV | 約15.1 kV | 約30.5 kV |
| 12/20 kV | 12 kV | 約20.8 kV | 42 kV |
| 18/30 kV | 18 kV | 約31.1 kV | 63 kV |
当サイトの中電圧電力ケーブルのページの基になっているパートナーカタログは8.7/15 kVまでのクラスをカバーし、基準構造として8.7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2を示しています。より高いクラスは、試験設備を備えた別の工場に割り当てます。
注目すべき数値は感度
「放電なし」というPD結果は、それ単体では何の意味もありません。それは、その時点でシステムが検出できた水準を超える放電がなかっただけの意味です。試験室の電気的ノイズが多い場合や、システムの校正が不十分な場合は、検出しきい値が10 pCを大きく上回り、本物の欠陥が見逃されて通過します。だからこそ規格は要求を宣言された感度に結び付け、優れた報告書はその値を明記するのです。
ドラムごとの使えるPD記録には次の内容が示されます。
- ドラム番号、ケーブル型式、試験した長さ。
- 試験前の既知電荷による校正と、pC単位の得られた感度。
- 試験中のバックグラウンドノイズ水準。
- 電圧プロファイル。2 U0のステップと1.73 U0での測定。
- 測定されたPD水準、および宣言感度に対する合格・不合格の判定。
- 試験日、設備の識別、責任者の署名。
PD不合格にも明確な手順があってしかるべきです。工場は、試験用終端の清掃や作り直しの後に再試験することがあります。準備が不十分な試験終端での放電は、ケーブル内部の放電に見えることがあるためです。それ自体は正当ですが、記録には両方の結果と再試験の理由を示すべきです。放電が続くなら、その長さは不合格とするか、欠陥区間を位置特定して切り取り、残りの長さを新しいドラム番号で再試験し記録します。PDで不合格になる長さの頻度と扱い方を工場に尋ねてください。記録を伴う信頼できる答えは、カタログより絶縁ラインについて多くを語ります。
PD欠陥はどこから来るか
PDの発生源の大半は生産段階で生まれます。だからこそ中電圧工場の監査は絶縁ラインを重点的に見ます。XLPEコンパウンド中の異物、開放場所でのコンパウンドの乱れた取り扱い、シールドと絶縁の界面の乱れ、未完了な加工による水分やボイドは、いずれも典型的な原因です。生産後の損傷も問題です。最小曲げ半径を下回る曲げ、保管が悪いドラムでの圧壊、端末の封印を怠って水分がシールド内に入るなどは、工場試験を通過した後でも後から放電を生じさせます。工場監査チェックリストは現場での確認事項を列挙し、ドラム損傷の防止は保管面を扱っています。
立会いと現地試験
電力会社や設備系プロジェクトでは、出荷前に選定ドラムのPD試験と耐電圧試験に立会うのが一般的です。立会いが機能するのは、ドラムを当日購入者が選び、校正の工程を観察し、検査員が生の結果の控えを受け取るときです。日程には試験日を確保してください。PD試験の所要時間はドラム数と測定室に依存し、工場と計画します。
施工後、プロジェクトは接続部と終端を接続した状態で独自の試運転試験を行うことがあります。それは工場のルーチン試験とは別のもので、プロジェクトエンジニアと電力網の所有者が指定します。クリーンな工場PD記録は基準線になります。現地試験で後に放電が見つかった場合、問題はケーブル自体よりアクセサリまたは施工にある可能性が高い、と判断できるからです。中電圧ケーブルが配電プロジェクトにどう組み込まれるかは、当サイトの電力会社・送配電網のページで扱っています。
PDを注文条件にする
PD要求を仕様書に明確に書き込んでください。ドラムごとのIEC 60502-2準拠のルーチンPD試験、IEC 60885-3に従った測定、宣言感度の明記、そして出荷書類と一緒に納める完全な記録です。プロジェクトが必要とするなら立会いを加えます。中電圧ケーブルのリードタイムは銅の発注、絶縁ラインの日程、ルーチン試験に依存し、注文ごとに書面で確定します。MOQとリードタイムを参照してください。中電圧注文の範囲を定めるには、BOQを見積もりフォームからお送りください。