ケーブル 蓋 の 欠陥: 原因,危険,検出 方法,解決策

ケーブル 蓋 の 欠陥: 原因,危険,検出 方法,解決策

紹介

現代の電力システムでは 電源ケーブルが エネルギー伝送の支柱として機能します 都市配送ネットワークから 産業公園,再生可能エネルギー発電所から 鉄道輸送システムまでケーブルアプリケーションは様々なシナリオで拡大し続けています中国では2025年末までに10kV以上の電源ケーブル線の総長が150万キロメートルを超えました.ケーブルが古くなって 操作環境が複雑になるにつれて電源供給の信頼性に影響を与える重要な要因として出現しました.

常々 見過ごされる現実は,ケーブル 主要隔熱障害のほとんどは,シャット損傷に遡ることができるということです.破られたら水分や化学物質や微生物がケーブル内側に侵入し,金属シールドと主要隔熱層を徐々に侵食します最終的に地故障や相間短回路を引き起こす中国電力研究所のデータによると,10kV~35kVの配送ケーブルの故障の約42%が,シート損傷と直接関連しています.

この記事では,ケーブル蓋の故障の原因,危険,検出方法,予防戦略の体系的なエンジニアリング分析を提供します.電源システムの保守スタッフに,シートヘルス管理に関する包括的な知識枠組みを備える.

第 一 部:ケーブル の 蓋 を 理解 する

1.1 基本ケーブル建設

一般的なYJV22 10kV XLPE断熱電源ケーブルを例として,内側から外側までの構造は以下のとおりである.

• 指揮者: 銅またはアルミのコア,電流の伝送を担当する
• 導体シールド: 電気フィールド分布を均一化する半導体層
• 主な隔熱: 交差式ポリエチレン (XLPE),稼働電圧に耐える
• 隔熱シールド:金属シールドと結合して働く半導体層
• メタリックシールド: 銅テープまたはワイヤの帯,短回路電流を運び,接地回路を形成する
• 中身: 金属のシールド層を保護する
• 装甲層: 鉄鋼テープまたはワイヤー,機械的保護を提供する
• 外殻: 外部環境の危険からケーブル全体を保護する最外層

1.2 外殻の基本機能

外層は,ケーブルの保護皮質として機能し,以下の3つの基本機能を果たします.

機械的保護: 設置中に磨き,バックフィール石による圧縮,運用中に土壌のストレスに対する保護.覆い が 完全 で ない ケーブル は,金属 の 盾 と 装甲 層 を 地下 の 腐食 的 な 環境 に 直接 晒す.

防水 防水 防水 防水: 水や水分がケーブル内側に侵入するのを防ぎます.XLPE隔熱材料は水吸収性が非常に低いものの,水分が損傷したシートを通ってケーブルに入ると,隔熱層内で水木を形成することができます徐々に電解強度が低下する

化学隔離: 土壌内の酸性,アルカリ性,塩性物質が金属の盾と装甲層に直接接触するのを防ぐ.この機能は,地下水の水位が高い地域や土壌汚染が大きい地域では特に重要です..

1.3 共通カバー材料

第2部:ケーブル蓋の欠陥の主な原因

殻の欠陥は,単一の要因によるものではほとんどありません. 通常は,長期間中に複数のメカニズムの累積的な相互作用から生じます. 欠陥症例の統計分析に基づいて,主な原因は以下の通りに分類できます:

2.1 機械的損傷 (症例の約35%)

メカニカルダメージは カーネルの欠陥の主な原因です

設置 の 間 の 損傷: 過剰な引力張力,最小仕様以下の屈曲半径,または導管の開口と支架の縁に対する摩擦は,すべてシート・スコアリングまたは撕裂を引き起こす可能性があります.ある 州 の 首都 で の 地下鉄 建設 プロジェクト の 間敷設後,2.3kmの110kVのケーブル段は,蓋の隔熱テストを受け,3つの損傷点を明らかにしました.引く作業中にケーブル支架の鋭い縁と接触する全ての痕跡.

第三者による建築損害: 道路掘削,ガスパイプラインの改造,電信路線の設置都市配送ケーブルの覆い損傷の主な原因である掘削機のバケツからの衝撃力は 蓋の機械的耐性をはるかに超えています

土壌 の 圧力と 安定: 柔らかい土壌やバックフィールエリアでは,不均等な土壌堆積がケーブルに局所的な屈曲ストレスを発生させ,長期にわたる負荷でシートが割れる可能性があります.ストレスの濃度効果は,ケーブルが異なる地質界面を横切る場所において特に顕著である.軟土から岩層への移行などです

2.2 環境要因 (症例の約28%)

紫外線分解: 外部の端末で地上に暴露されたケーブルセクションでは,紫外線はPVCシート老化を加速し,脆さと裂け目を引き起こします.長期にわたる紫外線曝露は表面微小裂けを誘発するのに十分である.

熱循環: 日間および季節間の気温変動により,覆い材料の熱膨張と収縮が繰り返し起こります. 北部の地域では冬の気温は -30°Cまで下がります.特定のPVC材料が破れ点に近づき,機械的ストレスの下では非常に易く裂けやすいとき.

湿気 の 入り込み と 水 の 木 の 形成地下水位が変動すると 圧力差は 微小な殻の欠陥を通って 水分をケーブル内側へと 送ります水木は 電気の影響で 微細なダントリティック・チャネルを 徐々に形成します耐電圧を大きく損なう.

2.3 化学腐食 (症例の約20%)

土壌 化学環境: 酸性土壌 (pH < 5),塩分・アルカリ性地域,産業汚染土壌には高濃度に腐食イオン (Cl,SO) が含まれており,PE/PVC材料の老化と劣化を加速させる.

流電の腐食: 地下鉄システムや直流電路の近くでは,流れる電流が地下ケーブルの金属シールドに流れ,シート欠陥で外出し,出口点で電気化学腐食を引き起こす.この腐食メカニズムは自然腐食よりも著しく速く進行します時には数週間以内に金属シールドが ひどく破損する可能性があります

2.4 設置と運用要因 (症例の約17%)

バックフイル の 質 が 劣る: 鋭い石や建築物残骸を含むバックフィール材料,またはケーブルの周りに指定された細砂保護層を設置しなかった場合.上海 の 工業 公園 で の 欠陥 調査 の 間断層の位置のシールドは 鋭い縁のコンクリート破片で 突き刺されたことが判明しました3年以上に渡って 徐々に被害を深めた.

長期的 運用 年齢化: ケーブル設計寿命は通常30年ですが,実際に老化する速度は,運用環境に依存します.高温,高湿度のある沿岸地域では,高濃度塩のスプレー表面膜の有効使用寿命は15〜20年まで短縮される.

第3部:ケーブル蓋の欠陥による危険性

表面的に見えますが ケーブルシステム全体を脅かす 鎖反応を引き起こします

湿気 の 浸透 が 主要 な 隔熱 を 低下 さ せる覆いが破られたら,水は金属シールドに接触し,ケーブルに沿って長さで広がります.水の木は電気の場の下で形成されます断熱抵抗が低下する実験データによると,水中木を含むXLPEケーブルは,電源周波数断断電電圧の4倍の値から1未満に低下することがあります..5回

金属盾の腐食が接地システム障害につながる: 銅製 シールド は,湿気 や 腐食 性の 環境 で 電気 化学 腐食 に 晒さ れ ます.シールド が 腐食 し て 薄く なる と,短回路 の 電流 容量 が 減少 し ます.重症の場合 盾が破裂するこの状態では,単相の固定障害は間に合わない.

断熱装置の破裂につながる部分放出: 銅の腐食産物 (verdigris,銅酸化物) は,シート損傷点では,地方電場分布を歪め,表面放電を引き起こす半導体層を形成する.持続 的 な 部分 放出 は 主要 な 隔熱 装置 を 徐々に 侵食 する最終的に電解分解を起こす

キャベルの使用寿命の削減: 蓋が整っていないケーブルは,設計寿命が30年に達できます.しかし,蓋の損傷が解決されない場合,実際の使用寿命は8〜12年まで縮小します.資産管理の観点からこれは投資需要の倍増を意味します.

第4部:ケーブル蓋の欠陥をどのように検出する?

4.1 伝統的な検出方法

視覚検査直接埋もれたケーブルでは,視覚検査のために掘削が必要である.このアプローチは非効率で費用がかかる.検出が遅れる傾向があります.

断熱耐性試験: メガオムメーターは,金属シールドと地面との間の隔熱抵抗を測定するために使用されます.シールドが損傷すると,隔熱抵抗値は大幅に低下します.DL/T 596-2021 "電気機器の予防試験コード"この方法は,シート損傷が存在するかどうかを判断できるが,損傷位置を特定することはできない.

地面試験: ケーブル金属シールドの接地抵抗を測定し,接地システムの整合性を評価します.しかし,この方法では故障位置も特定できません.

4.2 プロの検出方法

DC 電圧試験に耐える: 漏れ電流をモニタリングしながら,電線蓋に直流高電圧 (典型的には5〜10kV) を適用します.漏れ電流が限界を超えたり突然変化した場合,厚板の隔熱機能が欠陥していることを示していますこの方法は,統合された検出と位置付けを達成するために,シート欠陥ロケータと組み合わせることができます.

ステップ電圧方法: 試験信号 は,ケーブル路線 の 上 の 地面 に 注入 さ れ ます.断層 点 で,電流 が 地面 に 流れ,断層 位置 を 中心 に し て 潜在 的 な 傾斜 を 形成 し ます.Aフレームと受信機を使用して,ケーブル経路に沿って検出障害点の直上を操作者が横断するときに,電位差の指示が偏差を逆転させる. ステップ電圧法では,通常0.5m以内の位置付け精度を達成する.

音声信号の位置付け方法: 特定の周波数 の 音声 信号 は,ケーブル の 蓋 と 接地 の 間 に 挿入 さ れ て い ます.故障 点 で は,信号 の 電流 が ケーブル から 接地 に 漏れ て い ます.高感度探査機は,地表で信号の強さと方向の変化を検出します最も強い信号が表示される位置が 欠陥点を示します

4.3 精密な位置と粗略な評価

単純な隔熱耐性試験は 損傷の位置ではなく 覆蓋層の損傷を 示すだけです blind excavation to locate the fault is not only prohibitively expensive—urban road excavation costs can reach tens of thousands of RMB per occurrence—but may also cause traffic disruption and damage to adjacent municipal utilities.

精密な位置の価値は,掘削範囲を数百メートルから0.5mに絞り,修理時間を数日から数時間に短縮し,修理コストを80%以上削減することにある.

部分V:ケーブル蓋の故障検出装置の動作原理

現在の主流のステップ電圧ベースのシート欠陥位置位置システムの例を挙げると,運用プロセスは4つの段階に分けることができます.

5.1 信号生成

信号発生器 (通常は高電圧パルス電源に組み込まれている) は,ケーブル金属シールドと接地の間に低周波パルス電圧信号を注入する.信号の周波数は通常0から.1〜10Hz,電圧振幅はシールド損傷の重さに応じて0〜15kVから調整できる.低周波信号の選択は,ケーブルメイン隔離システムに不要な電気ストレスを回避しながら,より厚い土壌層を通過することを保証します.

5.2 欠陥電流経路

挿入された信号電流は,ケーブル金属シールドに沿って流れます.シールドが不傷のままの部分では,電流はシールド内にとどまります.信号を地表でほとんど検出できないようにする電流がシート破裂点に達すると 損傷した部分から 周囲の土壌に流れ込み 断層点から外へ放射する電流場を形成します

5.3 表面の潜在的変動

断層点から流出する電流は,地球に電圧のグラデーションを生み出します.断層点に近づくほど,潜在的なグラデーションは大きくなります.この物理的特徴は,地表の2つの点間の潜在差を測定することによって,ステップ電圧位置方法論の基本的な基盤を形成します., 欠陥点の方向が決定できます.

5.4 受信と位置付けのプロセス

操作者は受信機とAフレームをケーブル路線に沿って運びます.Aフレームの2つの探査機が地面に挿入されます (約1mの距離),そして受信機は,リアルタイムで潜在的な差の大きさと方向を表示します.

典型的な位置付けプロセスは,操作者が故障点から約15mで検出を開始し,その段階で受信機は弱い正容差を示します.操作者が欠陥点に近づくときAフレームが故障点直上に横切ると,潜在差の方向が逆転し,値は急に変化します.Aフレームを繰り返し前後へと移動することで操作者は 0.5m以内の故障位置を特定できます.

エンジニアリング ケース スタディ省電力会社は2024年に 35kVの都市配電ケーブル (YJV32-26/35kV,長さ3.8km) のシート欠陥を調査していました.隔熱抵抗は0でしか測定されていない.02M,規制の要求をはるかに下回る.ケーブルシート欠陥検出器を使用して,ケーブル路線全体を調査し,チームはシート損傷点を1に位置付けました.ケーブルターミナルから7km,約2km掘削の検証により 建設中に残された鉄筋が 蓋を貫通し 金属シールドに 固有の腐食が現れていることが判明しましたプロセス全体敷地から修理の完了まで 6 時間未満でした.従来の断面掘削方法を使用していたら,推定 2-3 日が必要でした.

第6 部: ケーブル 蓋 の 欠陥 を 防ぐ 方法

標準化 設置 方法:ケーブルの敷設と設置は,シート保護のための第一防衛線である.以下の措置は厳格に実施されるべきである.引力張力がケーブルの定数値を超えてはならない.折りたたみの半径が標準規格を満たすか超えるか,管の開口には保護用カーブが装備され,バックフィールには鋭い石がない必要があります.そして,ケーブルの周りに10cmの細砂の保護層を設置する必要があります.

設置後の試験: ケーブルを敷いた後,バックフィールする前に,電流電圧耐圧試験と隔熱抵抗測定を施す必要があります.装置による損傷を検出する最後の機会です.

定期的な検査と状態評価: 使用中のケーブルでは,3〜5年ごとにシート隔熱試験を推奨します.老朽化したケーブル,重要な供給回路,または厳しい環境で動作するケーブルの場合,試験間隔は1〜2年まで短縮する必要があります..

ケーブル 医療 記録 の 作成:各ケーブルのライフサイクル管理ドキュメントを導入し,インストール日程,ルーティング経路,過去のテストデータ,修理記録を記録する.データ分析は,シート老化傾向を特定することができます代替や修理を積極的に計画できるようにする.

第7部: シェート衛生管理におけるプロフェッショナル検出機器

ケーブルシート欠陥の正確な位置は,基本的に専門的な検出機器に依存します.例えば,ケーブルシート欠陥検出器またはピンポインタを例として,これらの手段は,次の基本要件に対応します.:

応用シナリオ: 10kV~220kVの電源ケーブルのシート隔離欠陥位置に適しており,直接埋葬,チャクトバンク,ケーブル溝,トンネル,その他の設置構成をカバーします.

基本機能: ステップ電圧と音声信号の組み合わせにより,これらの装置は,シート損傷があるかどうかを判断し,破裂の地理的位置を正確に示すことができます.特定のモデルには,ルート追跡機能も搭載されています.ケーブル路線を同時に地図化できるようにする.

技術 的 利点: 通常0.5m以内での位置付け精度で,不要な掘削を最小限に抑える.典型的な都市配送ケーブルの全線調査を2〜4時間以内に完了できる単一のオペレーターによる運用波形保存のタッチスクリーン操作により,現場のドキュメント化と分析後処理が容易になります.

効率の向上: 実用的な工学アプリケーションでは,シート欠陥検出器の使用は,欠陥検索時間を70%以上短縮することができます.電力網会社の統計によると,精密位置付け機器の導入後,平均的な発掘数は 3.2 から 1 に減少しました.1平均的な修理時間は14時間から4.5時間に短縮され,停電期間と運用コストを大幅に削減しました

結論

ケーブル 蓋 は ケーブル 構造 の 中 で 最も 目立た ない 層 と 見える か も しれ ませ ん.しかし,それ は 外部 の 危険 から ケーブル 全体 を 保護 する 極めて 重要な 責任 を 担っ て い ます.キャベルの稼働寿命と電源の信頼性を直接決定します電気システムがインテリジェントとデジタル化に向けて進歩するにつれて,予防的な保守の哲学はしっかりと受け入れられなければなりません.より効率的で 迅速な修理が可能です障害が発生したときに反応的な緊急対応よりも効率的で安全です.

すべてのケーブル整備技術者, カーボン欠陥検出技術をマスターし, プロのテスト機器を効果的に利用,そして科学的なケーブル健康管理システムを確立する 電気網の安全で安定した運用を保証するための堅牢な基盤です.

この記事は,電力産業の専門家向けで,ケーブル試験と保守の分野におけるエンジニアリングと技術知識の普及を目的としています.本書で引用された技術パラメータとエンジニアリングケースは,公に利用可能な電力業界標準と実際の運用経験から得られたものです..