典型的な故障解析：テストデータから問題の原因を突き止める

配電の世界では、ケーブルアクセサリはあらゆる電気ネットワークの中で最も脆弱な箇所です。故障が発生すると、予告なく発生することは稀で、テストデータに検出可能な痕跡が残ります。現代の故障解析は、厳密な法医学へと進化しており、専門家は電気の探偵のように、テスト結果の微妙な手がかりを解釈して根本原因を特定し、将来の故障を未然に防ぎます。この体系的なアプローチは、壊滅的な故障を、製品設計、設置方法、保守戦略を改善するための貴重な学習機会へと変換します。

故障解析方法論：体系的なアプローチ
効果的な故障解析は、異常が検出された瞬間から始まる厳格な調査プロトコルに従います。このプロセスは通常、4つの異なる段階で展開されます。包括的な現場記録による証拠収集、実験室での物理的・化学的検査、試験結果と観察された損傷パターンを照合するデータ相関、そして最終的な根本原因の特定です。この体系的なアプローチにより、重要な証拠を見逃すことなく、初期症状から根本原因までの因果関係を明確に把握できます。調査チームは完全な客観性を維持し、表面的な証拠に基づいて性急な結論に飛びつくのではなく、考えられるすべての故障メカニズムを検討する必要があります。

一般的な故障パターンとその診断シグネチャ

数十年にわたる体系的な分析を通じて、特徴的な診断シグネチャを持ついくつかの異なる障害パターンが明らかになりました。

部分放電による故障

この潜行性の故障メカニズムは、絶縁空隙内または界面における微小な放電から始まります。診断の手がかりは、定期保守試験における部分放電（PD）の測定値の上昇から始まり、多くの場合、時間の経過とともにその大きさが増加します。状態が悪化すると、日焼け デルタ（誘電正接）の測定値が徐々に増加し、絶縁品質の劣化を示します。最終的な故障段階では、特徴的な「電気トリーイング」パターンが現れます。これは、絶縁材全体に広がる分岐した炭化チャネルです。これらのトリーは通常、不適切に設置されたストレスコーンや絶縁システム内の汚染物質など、高い電気ストレスのかかる箇所から発生します。

水分の浸入と水トリーイング
水分の存在は、故障の兆候を劇的に変化させます。日常点検では、絶縁抵抗の測定値は着実に低下し、時間領域反射率測定（TDR）ではケーブル長に沿ったインピーダンスの変化が示される場合があります。進行段階では、力率試験で著しく上昇した値が確認されます。物理的検査で、決定的な証拠が浮かび上がります。特にXLPE絶縁体において、水分が集中した箇所から樹枝状の水トリーが成長しているのです。これらのトリーは、顕微鏡検査では羽毛状の模様として現れ、通常は損傷した外被、シール不良、または湿度の高い環境での敷設中に発生します。

インターフェースと追跡の障害
界面接触不良は、特有の診断パターンを形成します。負荷サイクル中の熱画像検査では、ストレスコーンとケーブルの界面に局所的なホットスポットが見られ、誘電分光法では特徴的な周波数依存応答が示されます。最終的な故障は、表面トラッキング（絶縁体表面を炭化した経路）と半導体終端点におけるコロナ損傷の証拠として現れます。これらの故障は、ケーブル表面の不適切な処理、敷設中の汚染、または不適切なシリコングリースの使用に起因することがよくあります。

熱劣化と過負荷
過電流や放熱不良は、紛れもない証拠を残します。定期的な温度モニタリングでは、動作温度が徐々に上昇していることが示され、液体充填システムにおける溶存ガス分析（DGA）では、特定の炭化水素分解生成物が検出されます。最終結果は、特徴的な絶縁体の炭化パターンを示し、断面分析では異なる温度勾配が確認できます。原因としては、導体の小ささ、過負荷状態、換気不足、放熱特性の不十分な配管への不適切な設置などが挙げられます。

診断ツールキット：検査結果の解釈
現代の障害解析では、さまざまな高度な診断ツールが採用されており、それぞれが調査パズルの重要なピースを提供します。

部分放電マッピング
高度な部分放電（PD）試験は、単純な振幅測定にとどまらず、位相分解部分放電（PRPD）パターンも測定します。故障メカニズムによって、特徴的なPDパターン（"指紋"）が出現します。ボイド放電は電圧位相全体にわたって対称的なパターンを示すのに対し、表面放電は特定の位相角に集中した非対称パターンとして現れます。PDマッピングはアクセサリ内の放電源の位置を特定し、内部絶縁欠陥とインターフェースの問題を区別するのに役立ちます。

誘電応答解析
周波数領域分光法（FDS）と分極/脱分極電流（PDC）測定は、絶縁体の状態に関する詳細な情報を提供します。これらの技術は、吸湿（特性周波数シフトを示す）と熱劣化（導電率曲線の変化として現れる）を区別するのに役立ちます。真の威力を発揮するのは、結果を経時的に比較し、残存耐用年数を予測する劣化軌跡を確立することです。

熱分析とイメージング
赤外線サーモグラフィは、単純なスポット測定から、差分解析を伴う高度な熱マッピングへと進化しました。最新のシステムは、アクセサリの温度を基準ケーブルや環境条件と比較し、予想値より2℃高いだけの異常も自動的に検出します。また、熱パターンは、内部発熱（均一な温度上昇を示す）と接触抵抗の問題（局所的なホットスポットを示す）を区別するのにも役立ちます。

高度な化学および材料分析
物理的証拠が利用可能な場合、実験室技術によって決定的な答えが得られます。フーリエ変換赤外分光法（FTIR）は、酸化生成物や架橋劣化など、ポリマー絶縁材の化学変化を特定します。走査型電子顕微鏡（SEM）とエネルギー分散型X線分光法（EDS）を組み合わせることで、微細な欠陥を明らかにし、汚染物質を特定できます。一方、熱機械分析（TMA）は、目に見える損傷に先立つ材料特性の変化を検出します。