(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己融着性絶縁テープの巻き付けによる絶縁補強層を有した接続部を有し、ケーブルがゴム、プラスティックスによって絶縁された電力ケーブル線路の前記接続部を診断するケーブル接続部の診断方法において、
複数相の前記電力ケーブル線路のうち、いずれか１相の前記電力ケーブル線路の前記接続部を解体して該接続部の前記絶縁補強層を回収し、
回収した前記絶縁補強層を対象として、酸化度合、残留酸化防止剤の量、酸化誘導期によって制定される測定項目の少なくとも１つを測定し、測定した結果と前記測定項目のそれぞれに予め定められている判定基準を比較して、前記電力ケーブル線路全体の接続部の耐用寿命を判定することを特徴とするケーブル接続部の診断方法。
【請求項２】
前記酸化度合に基づく前記耐用寿命の判定は、フーリエ変換赤外分光計で吸光度を測定したとき、内層、中層及び外層を有する前記絶縁補強層のうち、いずれかの層の（カルボニル基の吸光度）／（メチレン基の吸光度）が０．０３以上で、いずれかの層の（二重結合の吸光度）／（メチレン基の吸光度）が０．２以上のときを寿命とすることを特徴とする請求項１項記載のケーブル接続部の診断方法。
【請求項３】
前記残留酸化防止剤の量に基づく前記耐用寿命の判定は、内層、中層及び外層を有する前記絶縁補強層のうち、いずれかの層が含む酸化防止剤の量が初期値に比べて５０％以下に低下したときを寿命とすることを特徴とする請求項１項記載のケーブル接続部の診断方法。
【請求項４】
前記酸化誘導期に基づく前記耐用寿命の判定は、示差走査熱分析器で２００℃において測定したとき、内層、中層及び外層を有する前記絶縁補強層のうち、いずれかの層の酸化誘導期が１００分以下のときを寿命とすることを特徴とする請求項１項記載のケーブル接続部の診断方法。
【請求項５】
自己融着性絶縁テープの巻き付けによる絶縁補強層を有した接続部を有し、ケーブルがゴム、プラスティックスによって絶縁された電力ケーブル線路の前記接続部を診断するケーブル接続部の診断方法において、
複数相の前記電力ケーブル線路のうち、いずれか１相の前記電力ケーブル線路の前記接続部を解体して該接続部の前記絶縁補強層を回収し、
一定速度で昇温させられる前記回収した絶縁補強層の熱分解開始温度を熱重量分析器で測定したとき、熱分解開始時のピーク温度以外に熱分解開始温度に至る過程で他のピーク温度が生じたときを寿命とすることを特徴とするケーブル接続部の診断方法。
【請求項６】
自己融着性絶縁テープの巻き付けによる絶縁補強層を有した接続部を有し、ケーブルがゴム、プラスティックスによって絶縁された電力ケーブル線路の前記接続部を診断するケーブル接続部の診断方法において、
複数相の前記電力ケーブル線路のうち、いずれか１相の前記電力ケーブル線路の前記接続部を解体して該接続部の前記絶縁補強層を回収し、
回収した前記絶縁補強層の酸化誘導期を、示差走査熱分析器を使用して複数の異なる所定の温度において測定し、
測定した酸化誘導期と前記複数の異なる所定の温度に基づいてアーレニウスプロットによる酸化開始時間および温度の関係グラフを作成し、
前記関係グラフの温度軸に前記絶縁補強層の運転時の温度を当てはめたとき、前記関係グラフの酸化開始時間軸が示す時間を前記電力ケーブル線路全体の接続部の耐用寿命と判定することを特徴とするケーブル接続部の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブル接続部の診断方法に関し、特に、架橋化ポリエチレン絶縁電力ケーブル等のケーブル線路における接続部の耐用寿命を判定するのに好適なケーブル接続部の診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に、架橋化ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部の構成例を示す。
１ａ、１ｂは、導体２の上に半導電層３、架橋化ポリエチレンの絶縁体４、外部半導電層５およびシース６を順に形成した架橋化ポリエチレン電力ケーブルを示し、圧縮スリーブ７により導体２が接続されている。
【０００３】
８は圧縮スリーブ７から内部半導電層３にかけて巻き付けられた内部半導電テープ、９は一方のケーブル１ａの絶縁体４から他方のケーブル１ｂの絶縁体４にかけて形成された絶縁補強層を示し、エチレン・プロピレンラバー等をベース材とした自己融着性絶縁テープの巻き付けによって構成されている。１０は絶縁補強層９の上に巻き付けられた外部半導電テープ、１１は外部保護層を示す。
【０００４】
２２〜７７ｋＶクラスの高電圧ケーブルにおいて、この構成の接続部は広く普及しており、定期的に接続部の点検が行われている。従来、この種の接続部の劣化診断は、ケーブルと一括した状態のもとで直流耐圧、直流漏れ電流を測定したり、あるいはｔａｎδを測定することによって行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のケーブル接続部の診断方法によると、ケーブルと接続部の複合評価となるために、ケーブルからの影響を排除することが難しく、このため、接続部の劣化だけを対象とした診断を行うことは困難であった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、電力ケーブル線路における接続部の診断をケーブルからの影響を受けずに行うことのできるケーブル接続部の診断方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、自己融着性絶縁テープの巻き付けによる絶縁補強層を有した接続部を有し、ケーブルがゴム、プラスティックスによって絶縁された電力ケーブル線路の前記接続部を診断するケーブル接続部の診断方法において、複数相の前記電力ケーブル線路のうち、いずれか１相の前記電力ケーブル線路の前記接続部を解体して該接続部の前記絶縁補強層を回収し、回収した前記絶縁補強層を対象として、酸化度合、残留酸化防止剤の量、酸化誘導期によって制定される測定項目の少なくとも１つを測定し、測定した結果と前記測定項目のそれぞれに予め定められている判定基準を比較して、前記電力ケーブル線路全体の接続部の耐用寿命を判定することを特徴とするケーブル接続部の診断方法を提供するものである。
【０００８】
また、本発明は、上記の目的を達成するため、自己融着性絶縁テープの巻き付けによる絶縁補強層を有した接続部を有し、ケーブルがゴム、プラスティックスによって絶縁された電力ケーブル線路の前記接続部を診断するケーブル接続部の診断方法において、複数相の前記電力ケーブル線路のうち、いずれか１相の前記電力ケーブル線路の前記接続部を解体して該接続部の前記絶縁補強層を回収し、一定速度で昇温させられる前記回収した絶縁補強層の熱分解開始温度を熱重量分析器で測定したとき、熱分解開始時のピーク温度以外に熱分解開始温度に至る過程で他のピーク温度が生じたときを寿命とすることを特徴とするケーブル接続部の診断方法を提供するものである。
【０００９】
さらに、本発明は、上記の目的を達成するため、自己融着性絶縁テープの巻き付けによる絶縁補強層を有した接続部を有し、ケーブルがゴム、プラスティックスによって絶縁された電力ケーブル線路の前記接続部を診断するケーブル接続部の診断方法において、複数相の前記電力ケーブル線路のうち、いずれか１相の前記電力ケーブル線路の前記接続部を解体して該接続部の前記絶縁補強層を回収し、回収した前記絶縁補強層の酸化誘導期を、示差走査熱分析器を使用して複数の異なる所定の温度において測定し、測定した酸化誘導期と前記複数の異なる所定の温度に基づいてアーレニウスプロットによる酸化開始時間および温度の関係グラフを作成し、前記関係グラフの温度軸に前記絶縁補強層の運転時の温度を当てはめたとき、前記関係グラフの酸化開始時間軸が示す時間を前記電力ケーブル線路全体の接続部の耐用寿命と判定することを特徴とするケーブル接続部の診断方法を提供するものである。
【００１０】
上記のいずれか１相に複数の接続部が存在する場合には、多くの場合、そのうちの１つの接続部が解体の対象となる。従って、１個の接続部によって線路全体の診断が行われ、診断の結果に問題がなければ、絶縁補強層を回収された接続部は再度組み立てられ、ケーブル線路を構成する１相として復帰させられる。
測定項目は、最低１つということになるが、できるだけ多くの項目を測定して総合的に判定することが好ましい。
【００１１】
上記に言う自己融着性絶縁テープとは、対象物に巻き付けたときに巻き付け層間の界面が消失して融着一体化する性質を有したテープのことであり、たとえば、エチレン・プロピレンラバー、あるいはエチレン・プロピレン・ジエンラバー等のゴム類によって構成される。
【００１２】
診断の対象となる電力ケーブルは、主として架橋化ポリエチレンを絶縁体として有するケーブルとなるが、エチレン・プロピレンラバーなどの他のゴム、プラスティックスを絶縁体とするケーブルであっても差し支えない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるケーブル接続部の診断方法の実施の形態を説明する。
図３のように、エチレン・プロピレンラバーの自己融着性絶縁テープの巻き付けによる絶縁補強層９を有し、６６ｋＶ×３２５ｍｍ2 （１ａ側）と６６ｋＶ×２５０ｍｍ2 （１ｂ側）の架橋化ポリエチレン絶縁電力ケーブルを接続した接続部１２をケーブル１ａ、１ｂとともに布設現場より撤去し、回収した。
【００１４】
次に、このケーブル１ａ、１ｂと接続部１２を実験場に布設し、１０５℃において４２ｋＶの電圧を課電して長期通電試験を実施したところ、２，８７７時間経過後に接続部１２に絶縁破壊が発生した。接続部１２を解体して、絶縁破壊が絶縁補強層９において発生しているのを確認した後、絶縁補強層９を接続部１２から切り離し、切り離した絶縁補強層９と新しいエチレン・プロピレンラバーの自己融着性絶縁テープ（以下、新テープという）を対象として、以下の測定を実施した。
【００１５】
１．酸化度合
フーリエ変換赤外分光計による全反射法で絶縁補強層の酸化度合を測定した結果を表１に示す。メチレン基（吸光帯２，９２０ｃｍ-1）とカルボニル基（１，７３０ｃｍ-1）と二重結合（１，６００ｃｍ-1）の吸光度に基づき、メチレン基を基準としたカルボニル基の比率と二重結合の比率を求めたものである。
【００１６】
【表１】
0004001439.tif 000002
【００１７】
この表によれば、新テープに比べて絶縁補強層の劣化が進んでいることが認められる。内層、中層、外層においてカルボニル基の比率に差はないが、新テープの０．０１＞に比較すると平均で０．０３以上と比率が高く、さらに、内層の二重結合の比率も高い数値を示している。
【００１８】
従って、これらのことから言えることは、（カルボニル基の吸光度）／（メチレン基の吸光度）が０．０３以上で、（二重結合の吸光度）／（メチレン基の吸光度）が０．２以上になると、絶縁破壊を起こす危険があるということであり、接続部１２の耐用寿命の判定をこれに基づいて行うことが可能となる。そして、この判定を電力ケーブル線路全体の接続部の寿命判定とすることができる（以下、各測定項目とも同じ）。
【００１９】
２．残留酸化防止剤の量
試料を有機溶剤に入れ、含有物を抽出し、抽出液を濃縮したものをガスクロマトグラフィーにかけ、定量評価を行った。表２に、その結果を示す。この表によれば、絶縁補強層中の酸化防止剤の量は新テープに比較して大きく減少しており、特に、内層の量は新テープに比べ、５０％以下に減少している。従って、この結果から言えることは、酸化防止剤が半減した状態になると、絶縁破壊の危険性が高まることであり、この点は、接続部の耐用寿命を知るうえにおいて重要な判断基準となる。
【００２０】
【表２】
0004001439.tif 000003
【００２１】
３．酸化誘導期
示差走査熱分析器を使用して酸化吸光度を測定した。評価は、２００℃（一定）の空気中において発熱が開始する温度を求めることによって行った。表３はその結果をまとめたもので、これによれば、絶縁補強層の外層は、新テープと同程度の酸化誘導期を示しているが、中層、内層と短くなっており、特に、内層においては、一段と短い１００分を示している。従って、これによって言えることは、絶縁補強層の酸化誘導期が１００分以下になると、絶縁破壊が近いということであり、このことは、耐用寿命を判定するうえにおいて重要な基準となる。
【００２２】
【表３】
0004001439.tif 000004
【００２３】
４．熱分解開始温度
熱重量分析器を使用し、５℃／分の速度で昇温させたときの熱分解開始温度を測定した。絶縁補強層と新テープの対比において特徴的なことは、絶縁補強層の場合には、熱分解開始温度、つまり測定におけるピーク温度（メインピークと表示）以外に、熱分解開始温度に至る過程で他のピーク温度（サブピークと表示）が認められることである。新テープにはこれがない。
【００２４】
表４は、測定の結果を示したもので、絶縁補強層には顕著なサブピークが確認されるのに対して、新テープにはこれが顕著に現れない。従って、熱分解開始温度の測定においてサブピークが顕著に現れた場合には、絶縁破壊の恐れがあるということであり、このことは、ケーブル接続部の耐用寿命を判定する場合に重要な基準となる。
【００２５】
【表４】
0004001439.tif 000005
【００２６】
５．破断時の伸び
引張試験機によって破断時の伸びを測定した。表５がその測定結果である。新テープの場合には、９００〜１，０２５％の伸びを示すのに比べ、絶縁補強層の伸びは外層、中層および内層の順に低下し、特に、内層は４４０％という低い水準に低下している。
【００２７】
従って、この事実から言えることは、絶縁補強層の破断時の伸びが、初期値に対して５０％以下の水準に減少しているときには、絶縁破壊の危険が高いということであり、この点も接続部の耐用寿命の判定において重要な基準となる。
【００２８】
【表５】
0004001439.tif 000006
【００２９】
６．異なる温度における酸化誘導期
表６は、２００℃、２１０℃および２２０℃において測定した酸化誘導期のデータである。
図１は、これらのデータに基づくアーレニウスプロットの結果を示したものである。温度と酸化開始時間（寿命）の関係が示され、従って、このグラフの温度軸に絶縁補強層の運転時における常用温度と最高予想温度（図の場合９０℃と１０５℃）を当てはめれば、酸化開始時間軸から接続部の寿命を知ることができる。  グラフに引かれた斜めの線と９０℃および１０５℃の交点における酸化開始時間が寿命となる。従って、このグラフに基づけば、接続部の耐用寿命を容易に判定することができ、それに基づいて電力ケーブル線路全体の接続部の寿命を判定することができる。
【００３０】
【表６】
0004001439.tif 000007
【００３１】
７．異なる昇温速度における熱分解開始温度
表７は、試料の重量を１０％減少させるのに要する加熱時間の算出結果を示したものである。熱重量分析器を使用し、昇温速度を５℃／分、１０℃／分および２０℃／分に設定して熱分解開始温度を測定した結果から、重量減少を１０％と設定したときの活性化エネルギーを求め、その結果をもとに重量を１０％減少させるのに要する加熱時間を算出したものが表７である。
【００３２】
【表７】
0004001439.tif 000008
【００３３】
図２は、表７のデータをアーレニウスプロットしたグラフを示す。時間（寿命）と温度の関係を示したもので、このグラフの温度軸に絶縁補強層の運転時における常用温度と最高予想温度を当てはめれば、時間軸から寿命を知ることができる。
従って、このグラフに基づけば、接続部の耐用寿命を容易に判定することが可能となる。
図１および図２のグラフを函数化し、これをパーソナルコンピュータ等のプログラムに投入して耐用寿命の判定を自動化することは可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるケーブル接続部の診断方法によれば、電力ケーブル線路の接続部を解体することをベースとしているため、ケーブルからの影響を受けることなく接続部の診断を行うことができ、しかも、線路を構成する複数の相のうちの１相の接続部だけを診断の対象としているので、接続部の数に関係なく最低の損失で電力ケーブル線路全体の耐用寿命を判定することができる。
【００３５】
また、絶縁補強層を自己融着性絶縁テープによって構成したケーブル接続部が対象であるため、接続部からの絶縁補強層の回収が容易であるとともに、診断結果が良好な場合の接続部の再構成も容易に行うことができ、さらに、耐用寿命の判定を、回収した絶縁補強層の酸化度合、残留酸化防止剤の量、酸化誘導期、あるいは酸化誘導期と複数の異なる所定の温度に基づくアーレニウスプロットによる酸化開始時間と温度との関係グラフに基づいて行うため、正しい判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるケーブル接続部の診断方法の実施の形態において、酸化誘導期の測定に基づいて作成された寿命時間と温度との関係を示すグラフ。
【図２】本発明によるケーブル接続部の実施の形態において、熱分解開始温度の測定に基づいて作成された寿命時間と温度との関係を示すグラフ。
【図３】ケーブル接続部の構造を示す説明図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ        架橋化ポリエチレン電力ケーブル
４        絶縁体
９        絶縁補強層
１２        接続部
【図１】
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【図２】
0004001439.tif 000010
【図３】
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