ブログ について 新技術が、高電圧ケーブル絶縁のオンライン検出を強化

このシナリオを想像してください。海底深く、高電圧ケーブルが、重要な動脈のように大陸を結び、何百万もの家庭や企業に電力を供給しています。そして突然、この重要なライフラインが微細な不純物によって故障し、都市を暗闇に陥れ、経済的混乱を引き起こします。その結果は深刻です。海底ケーブルの修理には非常に費用と時間がかかり、損失は時間単位で増加します。

この競争の激しい市場で、ケーブルメーカーはどのようにして自らを差別化し、安定した電力伝送を確保しながら顧客の信頼を得ることができるでしょうか？その答えは、妥協のない一つの原則、つまり絶縁材料の純粋さを徹底的に追求することにあります。

高電圧ケーブル、特に中電圧および高電圧ケーブルは、電力配電システムの心臓部のように機能します。絶縁材料は、それらの保護層として機能し、非常に重要なコンポーネントです。現在、架橋ポリエチレン（XLPE）が、中電圧および高電圧ケーブルの主要な絶縁材料として主流を占めています。

架橋ポリエチレン（XLPE）は、架橋プロセスを通じてポリエチレンから派生した熱硬化性材料です。高圧下で有機過酸化物を使用すると、ポリエチレンは熱可塑性樹脂から弾性材料に変化し、XLPEに高電圧ケーブル絶縁に最適な優れた特性を与えます。

• 最小の誘電損失： XLPEの低い誘電損失は、伝送中のエネルギー損失が少ないことを意味し、より高い効率を保証します。
• 優れた電気的特性： 優れた電気的強度、コロナ耐性、およびアーク耐性により、XLPEは高電圧場に耐えることができます。
• 優れた物理的特性： 高い機械的強度、耐熱性、および耐薬品性により、過酷な環境下での信頼性の高い動作が可能です。
• 熱変形と経年劣化に対する耐性： XLPEは、高温下でも安定した性能を維持します。
• より高い電流容量： XLPEケーブルは、同じサイズの従来の代替品よりも多くの電流を流すことができます。
• 簡単な設置： 軽量で柔軟なXLPEケーブルは、展開を簡素化し、建設期間を短縮します。

最近、Prysmianは高性能熱可塑性エラストマー（HPTE）を使用した革新的なケーブルを導入しました。XLPEの性能に匹敵する一方で、HPTEは明確な製造上の利点を提供します。

• 架橋が不要： 架橋プロセスからの副産物を排除し、環境に優しくなります。
• リサイクル可能性： HPTEケーブルは再利用可能で、廃棄物を削減します。
• 短い生産サイクル： 市場の需要へのより迅速な対応を可能にします。
• フットプリントの削減： より少ない生産スペースを必要とし、コストを削減します。
• 互換性： 既存のネットワークコンポーネントとシームレスに連携し、グリッドのアップグレードを容易にします。

XLPEとHPTEはどちらも、高電圧ケーブルの「心臓部」として機能し、電力伝送の信頼性を保護します。

高電圧および超高電圧ケーブルにとって、絶縁材料の純度は不可欠です。純度が高いほど、故障のリスクが直接的に低くなります。わずか50ミクロンの金属不純物でさえ、最終製品を損なう可能性があり、法外なフォローアップコストにつながる可能性があります。

数十年間問題なく動作していた海底ケーブルを考えてみましょう。電気的ストレス下で微細な金属粒子が部分放電を引き起こすまで。時間の経過とともに、これらの放電は激化し、絶縁破壊と壊滅的なケーブル故障につながります。

• 天文学的な修理費用： 汚染による海底ケーブルの故障は、数週間のダウンタイムを引き起こし、深刻な経済的および社会的な影響をもたらす可能性があります。
• 業界全体の生産への影響： 汚染された材料または欠陥のあるケーブルが放電試験に不合格になると、製造効率が妨げられ、コストが上昇します。

超高電圧ケーブルは、定格電圧の2.5倍の厳格な耐電圧試験を受けます。これは、絶縁の完全性を徹底的に検査するものです。

• 故障の結果： 典型的な生産施設では、試験中に年間5〜6回の故障が発生し、それぞれが納品前に15万ユーロの費用がかかる可能性があります。
• スケジュールの混乱： 故障は納品を遅らせ、契約上の複雑さを生み出します。
• 評判の低下： 未承認のスプライスは、メーカーの品質イメージを損ない、ペナルティ条項を引き起こす可能性があります。

ケーブルの信頼性を確保するために、業界標準は厳格な純度要件を課しています。

• 高電圧ケーブルの規格では、75ミクロンを超える汚染物質の排除が義務付けられることがよくあります。
• AEICガイドラインでは、ケーブルの設計が少なくとも40年間持続することが要求されており、100％の材料純度検査が必要となります。サンプルテストでは、すべての汚染物質を確実に排除することはできません。

すべてのメーターが最高の品質基準を満たしていることを保証するのは、包括的な検査のみです。

現在、ケーブルメーカーは通常、XLPEおよびHPTEメルト内の不純物をケーブルに入る前に捕捉するためにメッシュフィルターを使用しています。これらのフィルターは、押出機と架橋ヘッドの間に配置され、運用上の課題に直面しています。

• 目詰まり： 時間の経過とともに、フィルターは焦げ付き材料または過剰な汚染物質を蓄積し、押出機の圧力スパイクを引き起こします。
• 生産停止： 頻繁なフィルター交換には、生産停止とそれに続くスプライシングが必要です。
• スプライスのリスク： 手作業で作られたスプライスは、特に海底用途において、重要な弱点となります。したがって、メーカーは長いケーブルでのスプライスを最小限に抑えることを目指しています。

フィルターの目詰まりは生産性を低下させ、より信頼性の高い不純物検出と選別ソリューションを必要とします。

現在の粒子検出システムは、主に実験室または生産ラインの監視に役立ちます。ほとんどは、表面汚染物質を検出するために光学技術に依存していますが、内部の不純物を特定することはできません。

透明または半透明の材料の表面欠陥には有効ですが、光学技術は粒子を貫通して内部汚染を検出することはできません。

X線技術の浸透能力により、内部欠陥の検出が可能になります。X線が材料を通過すると、その減衰は密度、厚さ、および原子組成によって変化し、正確な不純物の識別が可能になります。

最新の検出システムは、100％のオンライン品質保証のために、X線と光学技術を組み合わせています。画像処理ソフトウェアは、50ミクロンという小さな汚染物質を識別、分類し、自動的に除去します。

XLPEは主に炭素（6つの陽子）で構成されていますが、一般的な鋼鉄汚染物質には鉄（26個の陽子）が含まれています。この20個の陽子の違いは、鮮明なX線コントラストを生み出し、正確な金属検出を可能にします。

高度なカメラ技術と照明システムは、工業的な速度で材料の流れをキャプチャします。次に、強力なアルゴリズムが、定義済みのしきい値を超える表面欠陥を特定します。

この二重のアプローチは、以下を含む内部および表面の汚染物質の両方を検出します。

• X線：透明、着色、または半導電性材料中の金属、有機汚染物質、および不均一性（例：TiO2）
• 光学：黒点、異物、異種材料などの表面欠陥

供給ホッパー（オクタビン、バッグ、またはサイロを含む）と押出機ホッパーの間に設置され、これらのシステムは、押出が開始される前に重力供給を介して材料を浄化します。

オンラインシステムに加えて、モジュール式ソリューションは、ペレット、フレーク、およびテープのオフライン検出と分析を提供します。これは、スループットが少ない場合、サンプリング、または入荷材料の検査に最適です。

• オンライン検出： 生産中のリアルタイムの不純物除去
• オフライン検出： サンプル品質評価

システムは、アプリケーションのニーズに基づいてX線または光学センサーを展開し、生産またはサンプリング中に50ミクロンを超える汚染物質を検出します。

X線ラボ機器は、数秒で3,000個のペレット（200ml）を分析し、汚染物質を光学的に強調表示して簡単に除去できます。これは、品質の改善に最適です。

主要メーカーは、包括的なプロセス最適化のために、オンラインおよびオフラインシステムを組み合わせています。

• オンライン： 大量の不純物を迅速に除去
• オフライン： 除去された汚染物質の詳細な分析

この相互作用により、データベースの作成を通じて汚染源を追跡し、将来の品質問題を防止できます。

この検査は、中電圧および高電圧ケーブル絶縁におけるXLPEおよびHPTEの純度の重要性を強調しています。最新の品質管理システムは、原材料に由来するものであれ、取り扱い中に導入されたものであれ、押出前に汚染物質を検出し、除去します。

従来のフィルターを使用しても、この技術は汚染されたペレットを除去することにより目詰まりを防ぎ、安全性を確保しながら生産を延長します。X線/光学の組み合わせは、内部および表面の欠陥の両方を検出することにより、100％の品質管理を保証します。

除去された汚染物質のオフライン分析は、純度監視と予防分析を通じて、生産プロセスをさらに強化します。

• 品質基盤： 高純度材料は、優れた絶縁性と長期的な信頼性を備えたケーブルを可能にします
• コスト効率： 高価な放電試験の失敗をなくし、生産ラインの効率を向上させます
• 市場の差別化： プレミアム品質で信頼性の高いケーブルを提供することで、顧客の信頼と競争力を構築します

海底送電という高いリスクの世界では、純度は単なる仕様ではなく、究極の差別化要因です。