電線の経年劣化：隠れた電気的危険をテストして阻止する方法

1. 電線の経年劣化の6つの主な原因

電線の経年劣化は、単なる時間の経過の兆候ではなく、複数の破壊的な要因が絡み合った複雑なプロセスです。

• 外的損傷の目に見えない脅威：急速に発展している上海の浦東地区では、機械的損傷がケーブル故障の主な原因です。直接埋設されたケーブルに対する不規則な建設および土木工事は、ケーブルに「内部損傷」を引き起こします。これらの損傷は、数ヶ月または数年潜伏し、最終的には絶縁破壊または短絡故障に発展する可能性があります。人体の内部出血のように、外見は無傷に見えても、内部は危険に満ちています。
• 湿潤環境における「水トリー」の浸食：直接埋設または排水管内のケーブルジョイントは、湿気浸食の突破口になる可能性が非常に高いです。不適格なジョイントが湿潤な気候で作られ、水が浸入すると、電界の作用下で樹木状の浸食チャネルが形成されます。専門用語では「水トリー」と呼ばれます。これらの「枝」は、絶縁層に開かれた導電路のようなもので、ケーブルの絶縁強度を継続的に弱めます。
• 化学腐食の静かな攻撃：酸性およびアルカリ性地域に埋設されたケーブルは、化学腐食の致命的な脅威に直面します。鎧装、鉛、または外被は、化学腐食または電解腐食により徐々に故障し、保護されていないケーブルの絶縁強度が急激に低下します。化学ゾーンのケーブルの腐食事例は特に憂慮すべきものであり、腐食速度は通常の環境よりもはるかに高くなっています。
• 過負荷運転による熱損傷：電流が設計容量を超えると、導体の加熱、鋼製鎧装の渦電流損失、および絶縁媒体の損失が連携して、ケーブル温度が異常に上昇します。過負荷運転が長時間行われると、高温により絶縁材料の分子鎖の破損が加速され、絶縁が脆化します。暑い夏には、この熱損傷が特に顕著になり、ケーブルの故障率が大幅に増加します。
• ケーブルジョイントの脆弱なリンク：ケーブルラインの最も脆弱な部分はジョイントであり、ケーブル故障の約40％がこれによって引き起こされます。ジョイントがしっかりと圧着されていないか、加熱が不十分な場合、ケーブルヘッドの絶縁性能が大幅に低下します。建設作業員の技術的な誤りは、このリンクに大きな隠れた危険を埋め込むことがよくあります。
• 周囲温度の触媒効果：外部環境と熱源により、ケーブル温度が安全閾値を超える可能性があります。動作温度が8〜10℃上昇すると、絶縁材料の寿命は半分になります。高温環境では、この熱老化効果が指数関数的に加速し、最終的には絶縁破壊や爆発、火災につながります。

2. 電線の経年劣化の科学的な検出方法

経年劣化の隠れた脅威に直面して、現代の電気技術はさまざまな正確な検出方法を開発しました。

• 絶縁抵抗試験-基本的な健康診断：絶縁抵抗計（メガー）を使用して絶縁抵抗を測定することは、最も基本的な検出方法です。測定するときは、測定対象の電源を切断し、「E」端子を接地線に接続し、「L」端子を測定対象に接続する必要があります。測定対象の表面に漏れ電流がある場合は、保護リング端子「G」を使用してエラーを排除する必要があることに注意してください。これは、ケーブルコアとシェル間の絶縁試験にとって特に重要です。
• 接地抵抗試験-安全バリア検出：環境特性に応じて、2線式、3線式、または4線式を接地抵抗試験に選択します。人口密集地域では、2線式は既知の接地ポイント（PENなど）を測定に使用します。また、4線式は、その高精度特性により、測定ケーブル自体の抵抗の影響を排除でき、接地抵抗測定のゴールドスタンダードとなっています。
• 熱老化および湿熱老化試験-加速寿命試験：STT Set Testingなどの専門機関は、ケーブルを通常の動作温度よりも高い環境に配置して熱老化試験を実施し、絶縁層が硬化して脆くなる現象を観察します。湿熱老化試験は、高温多湿の環境をシミュレートし、ケーブルを高温多湿のボックスに配置し、絶縁層の吸水、膨張、剥離、ブリスターなどの劣化現象を監視します。
• 光老化およびオゾン老化試験-環境適応性検証：紫外線照射は、ケーブルの外被に対する自然太陽光の影響をシミュレートします。オゾン老化試験はゴムケーブルを対象としており、外被の亀裂を観察することにより、材料の耐オゾン性を評価します。これらのテストは、屋外に露出したケーブルにとって特に重要です。
• 機械的特性と化学分析-微細構造の探求：引張試験は、経年劣化後のケーブルの破断伸びの変化を検出し、絶縁材料の脆化の程度を評価するための直接的な証拠となります。フーリエ変換赤外分光法（FTIR）は、カルボニル指数などの指標を分析することにより、絶縁材料の分子鎖の酸化と破断の程度を明らかにします。
• 水トリー観察と誘電スペクトル試験-目に見えないキラーの解明：専門の研究室は、顕微鏡を通して水トリーの成長を直接観察し、誘電スペクトル試験を使用して絶縁媒体損失の変化を分析します。上海交通大学の研究チームは、300本以上の経年劣化ケーブルの分析を通じて、水トリー含有量と引張強度の間に有意な相関関係があることを確認し、包括的な診断のための科学的根拠を提供しました。

3. 予防と管理戦略

電線の経年劣化に対抗するには、体系的な防御戦略が必要です。

• 定期的な検出メカニズムを確立する：重要な施設は、1〜2年ごとに専門的に検査する必要があり、直接埋設や排水管などの隠れたセクションに特に注意を払う必要があります。検査には、絶縁抵抗や接地抵抗などの基本的なテスト、およびジョイントや端子などの脆弱なポイントの検査を含める必要があります。ラインの周囲の破片や植生を定期的に取り除き、押し出しによる損傷を防ぎます。
• 高性能ケーブル材料を選択する：WDZ-BYJ低煙ハロゲンフリーケーブルは、湿潤および化学産業などの特殊な環境で使用されます。その難燃性特性は、火災が発生した場合の火災の広がりを抑制し、燃焼時に有毒な煙を発生しません。耐熱ケーブル（105℃グレードなど）は、高温地域に適しています。
• 標準化された設置と保護対策：機械的損傷や化学腐食に耐えるために、ケーブルの外側に保護チューブを取り付けます。ジョイントは乾燥した環境で行う必要があり、規格に適合する防水処理を使用する必要があります。「高温多湿のスチーマー」環境の形成を避けるために、ケーブルチャネルを乾燥させてください。
• 負荷監視と温度制御：ライン負荷をリアルタイムで監視するためにスマートメーターを取り付け、長期的な過負荷運転を防ぎます。高温地域には温度センサーを追加し、ケーブル温度が65°Cを超えると自動的にアラームを発します。必要に応じて、ケーブルが密集している地域に冷却システムを設置します。
• 経年劣化部品をタイムリーに交換する：検出により、絶縁抵抗が30％以上低下するか、引張強度が25％以上失われたことが判明した場合は、直ちに交換する必要があります。15年以上稼働しているケーブルの場合は、テストデータが正常であっても、検出頻度を増やす必要があります。
• インテリジェント監視技術の応用：ファジー クラスタリング診断モデルに基づく状態評価システムを採用し、水トリー含有量、引張強度、活性化エネルギーなどの多次元データを統合します。上海で開発されたケーブル状態評価および経年劣化傾向管理システムは、絶縁経年劣化状態の正確な描写を実現し、試運転時間のみに依存する従来の判断の制限を打ち破りました。

30年前の建物を検査している間、電気技師の李明は、電気ボックス内のケーブルの絶縁層が薄い紙のように脆くなっていることに気づきました。メガーテストにより、絶縁抵抗値が0.5MΩに低下しました。これは安全基準をはるかに下回っています。彼は直ちにラインを交換するための緊急計画を開始しました。1週間後、同じブロックの同様の建物が、経年劣化ケーブルが原因で火災に見舞われました。

電線の経年劣化診断は、「経験的判断」から「多パラメータインテリジェント評価」の時代に入りました。上海交通大学の研究チームは、466本の現場の経年劣化ケーブルの分析を通じて、敷設方法が経年劣化モードに直接影響すること、つまり、パイプ内のケーブルは熱酸化の影響を受けやすく、直接埋設されたケーブルはより深刻な全体的な劣化に直面することを示しました。

絶縁抵抗試験、接地抵抗試験、材料分析などの多次元データがインテリジェント診断システムに収集されると、電気的安全は「点火」する前に真に防止できます。