高電圧ケーブルコンパウンド: 電力ケーブルメーカーの絶縁要件

132 kV ケーブルが 5 pC でのルーチンの部分放電スクリーニングに合格しない場合、最初に押出ラインが検査され、最後に配合物が検査されます。通常、順序は逆になります。高電圧ケーブルの部分放電、ホットセット、絶縁破壊の原因は、化合物証明書には示されていない 3 つの特性、すなわち清浄度、湿気、架橋の完全性に遡ります。産業用電力ケーブルメーカーの場合、最初のメーターが押し出される数か月前に、これら 3 つすべてが購入仕様で決定されます。

高電圧ケーブルコンパウンドが提供すべきもの

高電圧ケーブル用の絶縁コンパウンドは、4 つの要件を同時に満たさなければなりません。それは、低誘電損失、標準 AC およびインパルス試験に耐える絶縁耐力、設計導体温度での熱的および機械的耐久性、そして押出成形中に欠陥を追加しない加工特性です。これらのいずれかが欠けているグレードは、複合段階ではなく、ケーブルテスト段階で不合格となります。

誘電損失: 損失は電圧範囲の上限で絶縁体の厚さと電流定格を支配するため、損失は使用温度範囲全体にわたって低く安定している必要があります。
絶縁耐力: 硬化した絶縁体は、AC 電圧テストとケーブル規格の雷インパルスレベルを維持し、IEC 60502-2 に基づく日常的な部分放電制限 (たとえば 10 pC) をサポートする必要があります。
熱的および機械的耐久性: 導体温度連続 90 ℃、短絡時 250 ℃、変形は IEC 60811-507 のホットセット試験でチェック。
加工性: コンパウンドは、適格な溶融温度と生産量で適格なライン上で稼働し、搬送、乾燥、保管を通じて汚染を受けないようにする必要があります。

90℃ XLPE 絶縁電力ケーブルの連続導体温度

250℃ IEC 60502-2 に基づいて許容される短絡導体温度

175% 硬化した XLPE の荷重下での最大ホットセット伸び、IEC 60811-507

作業定義

高電圧ケーブルコンパウンドは、定格 30 kV (Um 36 kV) を超えるケーブルの絶縁層または半導電層として認定された配合物であり、清浄度、含水率、架橋挙動および脱ガスが電気的特性と同じ重みで指定されています。

電圧クラスにより化合物のグレードが決まります

ケーブル規格により、市場は 3 つの絶縁方式に分割されます。IEC 60502-2 は 1 kV ～ 30 kV をカバーし、IEC 60840 は 30 kV ～ 150 kV をカバーし、IEC 62067 は 150 kV ～ 500 kV をカバーします。複合資格レベルは境界ごとに変化し、サプライヤーが提供する必要がある証拠も変化します。

36 kV 未満では、絶縁壁は比較的薄く、電気的ストレスは中程度であるため、シラン架橋 XLPE が依然として実用的な選択肢となります。 36 kV を超えると、スクリーン界面の壁厚と応力が上昇し、副生成物レベルが制御された超高純度の過酸化物グレードのみが設計に適合します。

定格電圧範囲および絶縁化合物の期待値は、該当するケーブル規格によって定義されます。
定格電圧範囲	ケーブル規格	断熱材の期待値
1 kV ～ 30 kV (Um 1.2 ～ 36 kV)	IEC 60502-2	過酸化物またはシラン XLPE;ローエンドの熱可塑性 PVC と LSZH
30 kV ～ 150 kV (Um 36 ～ 170 kV) 以上	IEC 60840	半導電性スクリーンが接着されたスーパークリーン過酸化物 XLPE、硬化後に脱気
150 kV ～ 500 kV (Um 170 ～ 550 kV) 以上	IEC 62067	スーパークリーンな低損失過酸化物 XLPE、より厳しい部分放電および水分制限

XLPE ベースラインとシラン架橋が停止する場所

過酸化物架橋 XLPE は、30 kV を超えるデフォルトの絶縁です。シラン架橋 XLPE は 35 kV 以下で動作しますが、この場合は水浴硬化で十分であり、設備コストが誘電マージンよりも高くなります。

違いはマーケティングではなく化学です。ジクミルペルオキシドは硬化中にアセトフェノン、クミルアルコール、メタン、α-メチルスチレンに分解します。これらの残留物は誘電正接を上昇させるため、電圧クラスの最高点のタンデルタ制限に達する前に、脱ガスによって除去する必要があります。そのルートの信頼性は配合だけでなく硬化条件にも依存します。これについてはこのノートで説明します。過酸化物 XLPE コンパウンドが電力ケーブルに信頼できる理由 .

過酸化物XLPE

電圧範囲: 30 kV ～ 500 kV
加硫：加圧連続加硫ライン
残留物：アセトフェノン、クミルアルコール、メタン
制約: 脱ガス時間は壁の厚さに応じて変化します

シランXLPE

電圧範囲: 最大 35 kV
硬化: ウォーターバスまたは周囲の湿気
残留物: 低沸点副生成物
制約: 湿気へのアクセスにより壁の厚さが制限されます

産業および配電プロジェクトを対象とした絶縁ポートフォリオは、通常 35 kV の上限に達しているため、メーカーが購入するグレードリストは標準範囲が示すよりも狭いです。代表的な例は、最大 35 kV のケーブル絶縁用の過酸化物 XLPE グレードです。このグレードでは、主要な誘電率の数値ではなく、架橋挙動とホットセット値が購入基準となります。

ML-YJ35 Peroxide XLPE Insulation Compound for 35 kV Cables

ML-YJ35 35 kV ケーブル用過酸化物 XLPE 絶縁化合物過酸化物XLPE insulation compound for power cables up to 35 kV, listed to JB/T 10437-2004; a representative grade when crosslinking and hot-set values guide specification. 製品を見る→

汚染、湿気、脱ガス: データシートで省略されているもの

準拠コンパウンドが準拠ケーブルになるかどうかは、残留汚染、吸収された水分、不完全な脱ガスという 3 つの欠陥原因によって決まります。これらはいずれも一般的なデータシートには記載されていないため、3 つすべてを購入仕様書に書き込む必要があります。

汚染: 合意されたサイズを超える粒子は応力集中を引き起こし、樹木や部分放電を引き起こします。高電圧グレードは最大粒子サイズによって指定され、平均個数ではなくペレットまたはテープ検査によってチェックされます。
水分: 吸収された水分は押出中に空隙を形成し、使用中に水のトリーニングに供給されます。カールフィッシャーの湿気制限を仕様に設定し、湿気を遮断した包装を要求します。これは、湿気の多い床の上で開封されたホイル袋はすぐに平衡状態に戻るためです。
脱ガス: 硬化後に残留過酸化物副生成物を除去する必要があり、許容レベルは電圧クラスと絶縁体の厚さによって異なります。ペレットではなく、完成したケーブルで検証されます。

隠れた失敗経路

化合物は、証明書に記載されているすべての電気的特性に合格しても、ペレットが湿った空気中に保管されたり、開放システムを通って輸送されたりした場合、5 pC の日常テストに合格しない可能性があります。取り扱いは仕様の一部であり、オペレーターの裁量の一部ではありません。

半導電性スクリーンが断熱システムの半分を占める

導体スクリーンと絶縁スクリーンは、両方の絶縁界面での電気ストレスを制御します。 30 kV を超えると、絶縁化合物自体と同様に、スクリーンの平滑性、接着性、剥離性が衝撃および部分放電の性能に影響を与えます。

スクリーンコンパウンドは、カーボンブラックを配合した架橋性配合物です。購入する際に重要なのは黒色の内容ではなく、仕上げ面です。絶縁界面の突起は応力点として機能し、体積抵抗率は導体に沿った電界を均一にするのに十分な低さでなければならず、絶縁スクリーンはその下の絶縁体を引き裂くことなく接合部で剥離可能でなければなりません。三層同時押出が標準的な手法であるのには、後で滑らかな界面を作成できないためです。

ML-PSD Semi-Conductive Conductor Screen for 10 kV XLPE Cables

ML-PSD 10 kV XLPE ケーブル用半導電性導体スクリーン最大 10 kV の XLPE 電力ケーブル用の半導電性架橋可能な導体スクリーン、JB/T 10738 にリストされています。スクリーンコンパウンドと受信チェックを指定するときに関係します。製品を見る→

押出前の受入検査

4 つの受信チェックにより、高電圧コンパウンドのリスクのほとんど (ホットセット、湿気、汚染、ペレットの一貫性) がカバーされます。それぞれに定義された方法があり、発注書に書き込んで商品の受領時に繰り返すことができます。

受信小切手、その参照方法、およびターゲットは、通常、HV 複合購入仕様書に書き込まれます。
チェックする	方法	代表的な仕様目標
荷重下でのホットセット伸び	IEC 60811-507、200℃、0.2MPa、15分	硬化サンプルで最大 175%
永久変形	IEC 60811-507	冷却後最大15%
水分含有量	カールフィッシャー滴定	合意された制限、HV グレードは数百 ppm 前半
汚染	ペレットやプレステープの光学検査	グレードで合意されたサイズを超える粒子は存在しない
密度	ISO1183	XLPE グレードの公称 0.92 g/cm3

テストデータだけでなく、レポートパックとその背後にある機器の校正ステータスも求めてください。発行しているサプライヤーその実験室試験装置また、実稼働環境は、追跡可能な方法を使用せずに証明書を送信する環境よりも監査が簡単です。

産業ルートでのシースと火炎のパフォーマンス

オーバーシースには誘電義務はありませんが、ケーブルが水の浸入、摩耗、げっ歯類、火災に耐えられるかどうかが決まります。シース化合物は、絶縁グレードではなく、設置基準と完成したケーブルの防火クラスに基づいて選択されます。

工業用地では、3 つの鞘ファミリーが優勢です。難燃性ポリエチレンは、柔軟性よりも耐湿性と低い水蒸気透過率が重要となる高電圧ルートで使用されます。 70 ℃ および 90 ℃ の PVC グレードは依然として一般的であり、コストと機械的靭性が決定要因となります。ハロゲンフリーのシースは、コンパウンドではなくケーブル上で煙の密度と腐食性が制御される場所に現れます。いずれの場合も、指定する配合量は図面に記載されている量、つまりシースの厚さ、スクリーンへの接着力、および完成したケーブルの耐火試験クラスです。

ML-ZRPE-H Flame-Retardant Polyethylene Sheath for High-Voltage Cables

ML-ZRPE-H 高圧ケーブル用難燃性ポリエチレンシース GB/T 11017 ST12 およびバンドル燃焼 A/B に準拠した、高電圧ケーブル用のハロゲンフリー、低煙難燃性 PE シースコンパウンド。シース火災性能が指定されている場合に関連します。製品を見る→

ケーブルメーカーからの実際的な質問

33 kV 工業用フィーダーに適合する化合物はどれですか?

33 kV フィーダは IEC 60502-2 内にあり、定格 30 kV および Um 36 kV まで動作します。このレベルでは、過酸化物とシラン架橋 XLPE の両方が使用されます。部分放電マージンが狭い場合は過酸化物、硬化装置が水ベースの場合はシランです。絶縁グレードだけではテスト結果が決まるわけではないため、ホットセット、湿気、スクリーンの特性を 1 つのパッケージとして指定します。

脱ガスは想定ではなくどのように検証されますか?

電圧クラス全体に適用される単一の数値制限はありません。完成したケーブルの脱ガスは、電源周波数および高温での散逸率測定に加え、顧客と合意した残留副生成物またはガス発生テストによって検証されます。壁の厚さと硬化温度によって必要な脱気時間が設定されるため、スケジュールはプロセス仕様に含まれます。

B2ca または Cca 評価は絶縁化合物に適用されますか?

B2ca や Cca などの No. EN 13501-6 クラスは、耐火試験結果に基づいて完成したケーブルに割り当てられ、主にシースと全体の構造によって決定されます。絶縁はハロゲン含有量、煙、酸性度によって決まりますが、このクラスはケーブルの特性であり、複合特性ではありません。

購入仕様には絶縁耐力以外に何が含まれますか?

少なくとも: 試験方法による水分制限、汚染制限および検査方法、IEC 60811-507 に基づくホットセット値、半導電性スクリーンの体積抵抗率および表面平滑度、梱包および保管条件、納品ごとのテストレポートパック。これらは、化合物が 10 pC での日常的な部分放電試験に耐えられるかどうかを決定する項目です。

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