報告書番号

GD24032

タイトル（和文）

三層同時押出方式の高経年6.6 kV CVケーブルにおける水トリー劣化特性評価

タイトル（英文）

Evaluation of Water-tree Degradation Characteristics in Aged Extruded Three-layer 6.6 kV XLPE Cables

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
一般送配電事業者の配電系統で多用されている三層同時押出方式（E-E方式）の6.6 kV CVケーブルは導入開始から40年が経過している。このような高経年ケーブルでは，一般的に水トリーが劣化の主要因と考えられており，これによる絶縁性能低下特性を明らかにするため，経年と絶縁性能の関係注１）が取得されている。しかし，30年を超える高経年ケーブルの絶縁性能は取得されておらず，絶縁性能低下要因となる水トリーの様相も明確にはなっていない。また，6.6 kV CVケーブルでは，水トリーが絶縁体を橋絡しても直ちに絶縁破壊しないため，橋絡水トリーの発生を診断するための各種水トリー劣化診断法が開発され，二層同時押出方式（E-T方式）の6.6 kV CVケーブルを用いて判定基準が確立された。これらの劣化診断法や判定基準はE-E方式のケーブルにも適用可能と考えられるが，実系統での運転中に発生した橋絡水トリーでの確認ができていない。

目　　的
高経年のE-E方式6.6 kV CVケーブルの絶縁性能やその低下要因となる水トリーの様相を明らかにし，水トリー劣化判定基準の適用可能性を検証するためのデータを取得する。

主な成果
1. 高経年CVケーブルの交流絶縁性能と水トリー様相の把握
経年20～38年の撤去ケーブル注２）に対して前駆遮断試験注３）および交流破壊試験を行った。得られた交流絶縁性能注３）はいずれも電気設備技術基準に定められた交流耐電圧試験値10.35 kVを上回り，浸水があり導体サイズが小さい場合に最も低い傾向を示した（図1）。7本のケーブルの前駆遮断試験と3本の交流破壊試験により絶縁性能低下要因となる内外導水トリーやボウタイ状水トリーを確認した。このうち，2本のケーブルではこれまでE-E方式のケーブルでは確認事例がほとんどない橋絡水トリーであった（図2）。また，交流絶縁性能は水トリーの長さとともに低下する傾向にあった（図3）。

2.橋絡水トリーが発生したケーブルに対する水トリー劣化判定基準の適用性評価
橋絡水トリー（図4）が確認された経年約30年の撤去ケーブルに対し，一般的に使われる劣化診断法（直流漏れ電流法，絶縁抵抗法，交流重畳法）を適用した結果，既存の判定基準値により要注意判定となった（表1）。一方で，交流絶縁性能は20 kVであり，10.35 kVに対して十分な裕度があった。これより，既存の判定基準値により，E-E方式のケーブルにおける橋絡水トリーの発生を診断できる見込みが得られた。

注１）栗原隆史, 佐藤智之, 万木剛, 野呂友樹. 乾式架橋・三層同時押出方式6.6kV CVケーブルの交流破壊電圧や劣化診断データに及ぼす絶縁厚と浸水有無の影響と未橋絡水トリー検知の可能性に関する検討. 電気学会論文誌B. 2020, vol. 140, no. 4, pp. 243-252.
注２）導体サイズ38～150 mm2，経年21～36年のケーブルを38試料（浸水あり：17試料，浸水なし：21試料），導体サイズ200～400 mm2，経年23～37年のケーブルを10試料（浸水あり：2試料，浸水なし：8試料）供試した。
注３）交流高電圧をステップ的に昇圧課電し，絶縁破壊の前駆現象である部分放電を検出後，直ちに課電を停止する試験。部分放電が最初に検出されたときの印加電圧を前駆遮断電圧と定義し，交流破壊電圧と同等に扱う。これは，部分放電の発生後に課電を停止しなかった場合，長くとも数秒程度で絶縁破壊に至ることが想定されるためである。本報告ではこれらを交流絶縁性能とする。

概要 （英文）

One of the main causes of degradation of extruded three-layer (E-E type) 6.6 kV cross-linked polyethylene (XLPE) cable is water trees in the insulator. Approximately 40 years have passed since its introduction, and it is important to clarify the degradation characteristics of its insulation performance for the long-term operation of 20 years or more and to establish the degradation judgment criteria in degradation diagnosis methods through the investigation on the aged and decommissioned cables. Here, it is expected that a water tree causing the degradation of the insulation performance of aged XLPE cables can be confirmed by conducting the pre-breakdown discharge detection test. In this study, we investigated the insulation performance of a number of aged E-E type 6.6 kV XLPE cables using the pre-breakdown discharge detection test and AC breakdown test, and evaluated the relationship between the operating year and the insulation performance. Also, we found water trees that caused the degradation of their insulation performance through the pre-breakdown discharge detection test. Furthermore, we applied the degradation diagnosis methods such as the DC leakage current method to the E-E type 6.6 kV XLPE cable with bridging water trees, and found that the detected signals were significantly larger than the degradation judgment criteria. This result suggests that bridging water trees in E-E type 6.6 kV XLPE cables can be detected by using these degradation diagnosis methods and the degradation judgment criteria.

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