電気は強力な力であり、精密に制御する必要があります。最小のデータ回線から最高電圧の伝送リンクまで、あらゆるケーブルの心臓部には、しばしば目に見えない重要な部品、つまり絶縁体があります。絶縁体の唯一の役割は、完璧に制御されたバリアとして機能することです。導体間や接地への電流の流れを防ぎながら、同時に膨大な電気的、熱的、そして機械的ストレスに耐えなければなりません。効果的な絶縁体がなければ、ケーブルはショートし、エネルギーを漏洩し、危険な状態になります。したがって、絶縁材料の科学は現代のケーブル工学の基礎科学であり、ケーブルの定格電圧、効率、寿命、そして安全な動作環境を決定づけるものです。
コア機能:絶縁強度とその先
絶縁材は、その誘電強度、つまり電界に耐えて絶縁破壊(アーク放電)を起こさない能力によって定義されます。しかし、これはほんの始まりに過ぎません。高性能絶縁材は、複雑な要件を満たす必要があります。
高い電気抵抗率: 漏れ電流とエネルギー損失を最小限に抑えます。
低誘電率および低誘電正接: 通信ケーブルでの効率的な信号伝送を確保し、特に高周波数または高電圧での電力ケーブルでの発熱を最小限に抑えます。
熱安定性: 冷間始動から過負荷状態まで、広い動作温度範囲にわたってすべての特性を維持します。
機械的完全性: 取り付けに十分な柔軟性がありながら、摩耗、圧縮、切断に耐えられるほど頑丈であること。
環境耐性: 湿気、化学物質、オゾン、および(一部の材料では)放射線にさらされても劣化しない。
材料の進化:天然ポリマーから人工ポリマーへ
ケーブル絶縁の歴史は材料科学の進歩の物語です。
初期の絶縁体: ゴムと油浸紙は数十年にわたって標準でした。PILC(紙絶縁鉛被覆)ケーブルに使用されていた紙は優れた電気特性を有していましたが、吸湿性があり、密閉された鉛被覆が必要でした。
熱可塑性プラスチック革命:ポリ塩化ビニル(PVC)は、電気特性、難燃性(塩素系)、柔軟性、そして低コストのバランスに優れていたため、低電圧配線に広く使用されるようになりました。ポリエチレン(体育)は、通信ケーブルにおいて優れた誘電特性を発揮しました。
熱硬化性樹脂革命: 架橋の発見は業界に革命をもたらしました。ポリマー鎖間に分子結合を形成することで、材料は永続的な三次元ネットワークを獲得しました。
架橋ポリエチレン(XLPE): 現在、中電圧・高電圧電力ケーブルの主流となっている絶縁体です。架橋により、PEの最高動作温度が約70℃から90℃に上昇し、過負荷および短絡耐性が飛躍的に向上し、環境応力割れに対する耐性も向上します。従来の紙ベースのシステムよりも軽量で、設置も容易です。
エチレンプロピレンゴム(EPR/EPDM): もう一つの熱硬化性樹脂で、優れた柔軟性、耐熱性、耐湿性、耐トラッキング性が高く評価されています。携帯用コード、鉱業用ケーブル、そして高い柔軟性が求められる用途に広く使用されています。
極限の負荷に耐える特殊絶縁体
最も要求の厳しい用途には、高度な材料が採用されています。
シリコンゴム: 優れた高温性能(最高180℃)、優れた柔軟性、そして低毒性の煙による難燃性を備えています。高温エリア、船舶配線、一部の耐火ケーブルなどに使用されます。
フッ素ポリマー(FEP、PFA): 極めて高い耐熱性、ほぼ普遍的な化学的不活性、そして優れた電気特性を備え、過酷な環境に最適なプレミアムな選択肢です。航空宇宙、軍事、高性能データケーブルに使用されています。
鉱物断熱材(酸化マグネシウム - 酸化マグネシウム): ミドルネーム(無機絶縁)ケーブルに使用されます。MgOは完全な無機粉末で、優れた耐火性(1000℃以上)を備え、火災時でも誘電体の完全性を維持するため、生命安全に関わる重要な回路に最適です。
見えない敵:部分放電と水トリー
最も優れた断熱材であっても、微視的な現象により時間の経過とともに劣化する可能性があります。
部分放電(PD): 中電圧・高電圧ケーブルでは、絶縁体内の微細な気孔や不純物が局所的な絶縁破壊を引き起こし、マイクロスパークを発生させることがあります。このPD(部分放電)は、小さな電気シロアリのように、絶縁体を内側からゆっくりと、しかし容赦なく侵食し、最終的には完全な故障に至ります。現代のXLPEは、超クリーンな条件下で製造されており、PDフリーです。
ウォーターツリーイング: 湿気と電界が存在すると、PE絶縁体、さらにはXLPE絶縁体内部に、樹枝状の微細チャネルがゆっくりと成長します。こうした水トリーは誘電損失を増加させ、電気トリーの前兆となり、故障につながる可能性があります。これが、ケーブル設計において堅牢な防湿バリアが求められる重要な理由です。
テストと品質保証:障壁を証明する
絶縁の完全性は厳格なテストを通じて検証されます。
こんにちは-ポット(高電位)テスト: 定格電圧よりも大幅に高い電圧を印加して、即時の破壊や過剰な漏れ電流の有無を確認します。
部分放電試験: 内部の PD 活動の大きさを測定し、絶縁体に有害な空隙や汚染物質がないことを確認します。
タンデルタ/誘電正接テスト: 絶縁体内の誘電損失を測定します。日焼け delta値の上昇は、老朽化、汚染、または水トリーの存在を示します。
絶縁抵抗(IR)テスト: ひどい汚染や湿気の侵入についての基本的なチェック。
ケーブル絶縁体は"エンジニアリングされた無効"安全で効率的な伝導を可能にする、精密に設計された非導体。シンプルな天然素材から、洗練された架橋フッ素ポリマーへと進化してきたその進化は、私たちの電化社会全体の進歩を反映しています。絶縁材の選択は、ケーブルの性能を決定づける最初の、そして最も重要な決定であり、電圧クラス、動作環境、そして想定される耐用年数を左右します。目に見えないながらも不可欠な役割を担う絶縁材は、電気の力を確実かつ安全に利用し、方向づけるための守護者としての役割を果たしています。
しーっ、しーっ、しーっ、しーっ、しーっ、しーっ、しーっ、瑞陽 グループの競争力のある製品範囲には以下が含まれます。
LVおよびHV XLPE絶縁電力ケーブル
PVC絶縁電力ケーブル
低煙、低ハロゲン難燃性ケーブル
耐火ケーブル
アルミニウム合金ケーブル
フレキシブルキャブタイヤケーブル
架空ケーブル
制御ケーブル
シリコンゴムケーブル