報告書番号

GD25035

タイトル（和文）

ポリマーがいし外被材の劣化診断手法の開発－携帯型測定機器による定量評価と現場適用性の検討－

タイトル（英文）

Development of degradation diagnosis methods for polymeric insulator housings - Investigation of quantitative evaluation and field applicability using portable measurement instruments -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
ポリマーがいしは軽量で耐汚損性能に優れることから、送変電設備で広く用いられている。一方、屋外で長期間使用されることで、外被材（シリコーンゴム）表層には白亜化注1）や微細クラックなどの経年変化注2）が生じ、その進行が著しい場合には絶縁性能の低下につながるおそれがある。現状では主に目視観察やスプレー法注3）により経年変化を定性的に把握しているが、現場点検への適用を考えると外被材の状態を非破壊かつ簡便に定量評価できる手法が求められている。
目　　的
実使用環境から撤去されたポリマーがいしを対象に、携帯型測定機器（色差計注4）、FTIR注5））による経年変化の定量評価手法の有効性を検証するとともに、これらの手法の現場点検への適用性を比較・評価する。
主な成果
　従来の目視観察やスプレー法に加え、携帯型色差計および携帯型FTIRを用い、使用年数8年～27年のメーカー2種のポリマーがいし注6）における外被材表層の状態注7）を評価した。その結果、以下の知見を得た。
1. 携帯型色差計による外被材表層の色調変化の定量評価手法の有効性
携帯型色差計による測定結果から、使用年数の増加とともに外被材表層の色差が大きくなる傾向を確認した（図1）。この結果は目視観察で確認された経年に伴う白亜化の進行と整合しており、色差により白亜化に伴う色調変化を評価できることが示された。
2. 携帯型FTIRによる外被材表層の化学構造変化の定量評価手法の有効性
携帯型FTIRによる分析結果から、使用年数の増加とともに外被材表層の主鎖骨格（Si-O-Si）に対する側鎖基（Si-CH3）注8）のスペクトルピーク強度比が低下する傾向を確認した（図2）。このことから、外被材表層における側鎖基の減少に伴う撥水性の低下を反映した化学構造変化を評価できることが示された。

以上の結果から、現状の目視観察やスプレー法による外被材表層の劣化状態や撥水性の定性的評価に加え、携帯型色差計および携帯型FTIRを用いることで、白亜化の進行や化学構造の変化などの傾向を定量的に把握できるとともに、その傾向から外れる劣化挙動の把握にも活用できる可能性が示唆された（表1）。
注1）紫外線等の環境要因により外被材表層の化学構造が変化し、充填剤が露出することで粉をふいたように白色化する現象のこと。
注2）長期屋外使用に伴い外被材表層に生じる表面性状および化学構造の変化のこと。
注3）外被材表面に水を噴霧し、水滴の形状や広がり方を目視で確認することで、表面の撥水性を評価する簡易手法であり、IEC TS 62073で規定されている。
注4）携帯型色差計。表面の色の違い（色差）を数値として測定し、外被材の色調変化の評価に用いた。
注5）携帯型フーリエ変換赤外分光光度計。赤外線により材料表面の化学構造を分析し、外被材表層の化学構造変化の評価に用いた。
注6）供試したポリマーがいしは、製造元が異なる2種類（メーカーX、Y）を用いた。
注7）白亜化が認められる箇所を中心に測定した。
注8）シリコーンゴムの化学構造において、主鎖骨格に結合している撥水性に寄与する官能基である。

概要 （英文）

Polymeric insulators are widely used in power transmission systems because of their light weight and anti-pollution performance. Long-term outdoor exposure leads to aging of silicone rubber housing, including chalking and micro-cracks, which can affect insulation performance. Field inspections have mainly relied on visual inspection and qualitative hydrophobicity evaluations, and quantitative evaluation has remained difficult. In this study, polymeric insulators removed from service were examined to assess the applicability of portable evaluation tools. Surface condition was evaluated by visual inspection, portable colorimetry, three-dimensional surface measurement, static contact angle measurement, dynamic wetting observation, and portable FTIR. Color difference and surface roughness increased with service age. FTIR showed a decrease in the relative peak intensity ratio of methyl side groups (Si-CH3) to the siloxane backbone (Si-O-Si), suggesting chemical structural changes. Static contact angle did not clearly correlate with degradation, whereas dynamic wetting behavior differed in chalked areas. These results indicate that degradation cannot be represented by a single parameter. A stepwise application of portable colorimetry and FTIR, together with visual and hydrophobicity evaluations, provides a practical method for on-site assessment.

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