EPR 絶縁の説明: 特性、定格、およびケーブル選択ガイド

15 kV の給電線が川の交差点の下の湿ったダクト堤内を走っているところを想像してください。 12 年後にその回路が故障した場合、導体が問題になることはほとんどありません。湿気が絶縁体に侵入して水トリーに成長したか、部分放電サイトが誘電体を内側から外側へゆっくりと侵食しました。 EPR 絶​​縁は主に、これらの両方の故障モードの可能性を低くするために存在します。

最初に結論を述べます。EPR (エチレン プロピレン ゴム) は、湿気、繰り返しの屈曲、過酷な熱負荷サイクルが設計の大半を占める場合、価格が割高になります。通常は最大約 35 kV の電圧で仕様化されていますが、少数の設計では 69 kV に達します。架橋ポリエチレンを全面的にアップグレードするものではありません。同じ電圧帯の乾燥した定常負荷ルート、および 69 kV を超える電圧では、XLPE が安価で技術的に強力な解決策であり続けます。

そのようなことは、EPR をニッチな製品にするものではありません。これは単に、仕様の決定は、他のプロジェクトから借用した材質のランキングではなく、ケーブルが実際に使用される環境によって決定されるべきであることを意味します。

EPR 断熱材の構築方法とその動作が異なる理由

単一のポリマーではなく化合物

EPR はエチレンとプロピレンのコポリマーであり、EPDM バリアントでは材料を適切に架橋できるように 3 番目のモノマーが追加されます。しかし、押出機に到達するのはポリマーだけではありません。このコンパウンドには、誘電体グレードの粘土フィラー、酸化防止剤、過酸化物硬化システムも含まれています。フィラーは、ほとんどの人が見落としている詳細です。フィラーはゴムをわずかに硬くしますが、水トリーに発展する微細なチャネルもブロックし、放電に対する表面の反応を変化させます。

実際の仕様を推進する 4 つの特性

コロナ耐性は、高速スイッチングエッジが繰り返しの電圧スパイクと局所的な放電活動を生成するインバータ給電駆動回路にゴムベースの構造が使用される理由も説明します。すべてのプロジェクトがその義務に対する EPR プレミアムを吸収できるわけではありません。適切に構築された XLPE 代替品は、それに基づいて建設が設計されていれば依然として機能します。対称シールド コアを備えた定格電圧 1kV 可変周波数電力ケーブルは、そのアプローチの典型的な例です。

定格電圧 1kV 可変周波数電力ケーブル 製品名：定格電圧1kV可変周波数電力ケーブル 製品を見る→

実践的なテストは簡単です。放出リスクが環境に起因し、除去できない場合は、ゴムの代金を支払います。コンバーターから供給され、構造とシールドによって管理できる場合、コストの議論では通常、熱可塑性プラスチックが有利になります。

EPR 対 XLPE: それぞれの立場が得られる場所

2 つの材料は別のページで比較されているため、データシートではトレードオフが明らかになることはほとんどありません。以下の比較では、仕様関連の違いを並べて示しています。

負荷が予測可能な乾式のダクト付き都市部の 10 kV フィーダーでは、プレミアムを擁護するのは難しく、標準的な架橋ポリエチレン構造が賢明なベースラインです。配電用の 635kV 架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルは、その作業の大部分を担うタイプの好例です。

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隠れた指標: 2 つの誘電体が使用中にどのように経年変化するか

臨床検査タイプの検査では、15 年目についてはあまりわかりません。以下の相対指標は、標準文献やメーカーのテクニカル ノートで説明されている経年劣化の挙動を、基準が高いほどケーブル所有者にとって好ましい挙動を意味するスケールでまとめたものです。

小数点ではなく、方向性についてチャートを読んでください。この論文の要点は、EPR の利点は水、放電、移動によって引き起こされる経年劣化メカニズムに集中しているのに対し、XLPE の利点は電圧と回路長が増加するにつれて決定的になる誘電効率にあるということです。

EPR断熱材が実際に使用される場所

EPR 需要は系統全体に均等に分散されていません。ケーブルが濡れている、動いている、またはその両方のアプリケーションで発生します。以下の分布は、EPR ベースの建設が世界中で指定されている場所を示す図であり、市場調査としてではなくオリエンテーションのために提供されています。

ドラグラインの牽引ケーブル、船舶積込機の巻き取りケーブル、水中ポンプフィーダー、採掘物流はすべて同じプロファイルを共有しています。つまり、絶え間ない動き、頻繁な濡れ、礼儀正しさを保つことを拒否する積荷です。恒久的に設置された供給フィーダは異なる動作をします。たとえば、路面電車の電源供給ルートは固定されており、通常はダクトまたは埋設されており、屈曲することはほとんどないため、路面電車の電源システムにはゴム絶縁設計ではなく、10kV XLPE 絶縁電源ケーブルが標準的に選択されています。

10kV XLPE は路面電車の電源システム エンジニアリングのための絶縁された電力ケーブル 製品名: 路面電車電源システムエンジニアリング用 10kV XLPE 絶縁電源ケーブル 製品を見る→

同じ論理がプロセス プラントにも当てはまります。プロセス プラントでは、柔軟で可動性のある湿ったセクションはゴム寄りで、長い固定ランは XLPE のままです。回路が危険な場所にある場合、絶縁自体と同じくらい周囲の設計ルールが重要になり、その注意事項も重要になります。 危険な工業地帯の計装および制御回路 材料の選択と併せて読む価値があります。

7 段階の選考プロセス

断熱材の選択に失敗する場合、ほとんどの場合、間違った材料が選択されたためではなく、義務が適切に記録されていないことが原因です。これらの手順を順番に実行することで、費用のかかるやり直し作業のほとんどを防ぐことができます。

1. 誘電体の前のデューティを定義します。 連続電流、周囲温度、過負荷プロファイル、短絡レベル、およびそのルートで実際に予想される故障モード。
2. 水と放出のリスクをスコアリングします。 濡れたルート、ダクトで囲まれたルート、水没したルートの場合、EPR の決定が後押しされます。乾燥した屋内ランニングでは、プレミアムが正当化されることはほとんどありません。
3. 温度クラスを正直に比較してください。 105 °C と 90 °C の絶縁間のギャップは、多くの場合 8 ～ 12 パーセントの範囲にある電流増加に変換されますが、これは負荷プロファイルが実際に使用する場合に限ります。
4. インストール封筒を確認してください。 最小曲げ半径、最大引っ張り張力、および作業員がケーブルを引っ張る最低温度。
5. 事前にテスト体制を修正します。 発注書が発行される前に、定期的な部分放電および電圧テスト、サンプリング頻度、および誰がそれらを立会するかについて合意します。
6. ジョイントシステムを固定します。 ケーブルとアクセサリは 1 つの設計ファミリーからのものである必要があり、接続者はその特定の構造に関する検証可能な経験を持っている必要があります。
7. コンプライアンス ファイルを収集します。 規格適合性、鉛フリー配合に関する声明、およびドラムごとの定期テスト証明書は、現場でドラム番号に対してファイルされます。

ステップ 4 と 6 は、プロジェクトが最も時間をロスする箇所です。すべての電気要件を満たしていても、最後の曲がり部分でケーブルを引っ張ったり、現場で作業員が接続したりできないケーブルは、購入としては成功しません。仕様を凍結する前に、仕様を確認することも役立ちます。 全ケーブル範囲 単一のサプライヤーから入手できるため、無関係な供給元から組み立てられるのではなく、電圧クラスと付属品が一致します。

メンテナンス、テスト、およびコンプライアンス

EPR 断熱材は耐性がありますが、メンテナンスフリーではありません。部分放電活動は、EPR と XLPE の両方の劣化に関する最も早い信頼性の高い警告であり、定期的な PD モニタリングまたは適切に実行されたオフライン測定により、通常、障害が発生するずっと前に問題が明らかになります。誘電損失の傾向は、2 番目の遅い指標を追加します。これは、すでに 10 年間にわたってウェット サービスが行われている回路で特に役立ちます。

• フィールド受け入れテストは、直流ではなく交流または非常に低い周波数で行ってください。押し出された誘電体の DC テストでは、後の電界分布を歪める空間電荷が残る可能性があります。
• 保管中はケーブルの端を密閉し、ドラムが長時間直射日光に当たらないようにし、断熱材が冷えているときは急激に曲げないようにしてください。
• 一部の市場における従来のゴムコンパウンドは、もはや受け入れられなくなった添加剤に依存しているため、コンパウンドが最新の鉛フリー配合であり、関連する RoHS および REACH 宣言を保持していることを確認してください。
• 電圧クラスの管理規格を確認してください。6 ～ 30 kV 帯域の場合は IEC 60502-2、その上の IEC 60840、北米の中電圧実務の場合は AEIC CS8 または ICEA S-93-639、太陽光発電 DC ケーブルの場合は EN 50618 です。

次回の仕様会議に持ち込む価値のあるルールは簡単です。濡れた環境、移動環境、熱ストレスを受ける環境には EPR を選択してください。乾式、固定、高電圧には XLPE を選択してください。そして、誰もチェックしない絶縁線を決して放置しないでください。