設置時に最小曲げ半径をわずか2cm超えた場合、ケーブル内部でどのような物理的変化が発生しますか
本当の話をしましょう。
先月、オーストラリアの古い顧客から欠陥のあるケーブルが返送されました。それは 35 平方ミリメートル、4 コア、スチールテープで外装されており、太陽光発電所の電力回路で使用されていました。障害の説明は単純で、電流が不安定であるというものでしたが、目に見える問題はありませんでした。
私たちは品質管理と生産の数人の同僚と一緒に作業場でそれを分解しました。
防具は普通でした。外皮は正常でした。ただし、XLPEある相の絶縁体には、幅わずか約 0.5 ミリメートルの非常に細かい亀裂がありました。断熱層を光に当てて見なければ気づかないほどです。
お客様から現場の写真が送られてきました。ケーブルは、設置中に I ビームの曲げ部分を通して引っ張られていました。曲げ半径を測ってもらいました。
実際の取り付け曲げ径：10D 設計上の最小曲げ径：12D
ほんの２センチの差です。
最初は「ちょっと大したことないな」と思っていたんです。 3 か月も経たないうちにケーブルがトリップして過熱し始めました。
よくある誤解に対処しましょう。
多くの人は、「十分に近い」曲げ半径で十分だと考えています。
いいえ、ケーブルはスチール製の補強材ではありません。これらは純粋な構造コンポーネントではありません。
ケーブルには 3 つの異なる素材が含まれています。
銅導体（変形します）
絶縁層（耐電気性、耐熱性、耐クラック性）
鎧/鞘 (保護を提供します)
曲げ半径が小さすぎると、これら 3 つのコンポーネントに均等な応力がかかりません。
曲がりの内側ではすべてが圧縮されています。
カーブの外側では、すべてが引き伸ばされます。
引張応力が特定の値（「破壊限界」ではなく、「永久的な損傷が始まる」というより微妙な限界）を超えると、問題が発生し始めます。
では、その2センチは実際にどのような変化をもたらすのでしょうか？
顕微鏡で見る過程をわかりやすく説明します。
ステップ 1: 銅線格子スリップ
銅は完全に均質な弾性体ではありません。曲げ半径が小さすぎると、曲げの外側の銅線が伸びて塑性変形ゾーンに入ります。つまり、手を放しても元に戻ることはありません。
これにより、次の 2 つのことがわかります。
銅線の断面積が若干減少 → 局所抵抗が増加
銅線間に微小な隙間が発生 → 接触抵抗が不安定
不安定な電流の発生源はここから始まります。
ステップ 2: 絶縁層の亀裂 (最も致命的なステップ)
XLPE (架橋ポリエチレン) は耐熱性と耐老化性に優れていますが、局所的な鋭い引張応力には耐性がありません。
銅線が塑性変形すると、絶縁層が銅線によって異常な方向に「押され」ます。曲がりの外側では断熱材が薄くなります。内側は絞られてしわが寄っています。
最終的には、プラスチックの定規を曲げたときのように、ある時点で微小な亀裂が発生します。
この亀裂は高電圧下ではすぐには破壊されませんが、熱サイクル中にゆっくりと広がります。
水分や塵埃が侵入すると、部分放電の起点となります。
ステップ3：鎧は「刃」になる
スチールストリップの装甲は本来、耐圧性とげっ歯類からの保護を目的として設計されています。
ただし、曲げ部では、スチールストリップの内側の端が刃のように内側のライニングと断熱材を切り裂く可能性があります。私たちが解剖したケーブルでは、スチールストリップが重なって内側のライニングをすり抜けており、絶縁体の外面に直接接触していました。
わずか2センチの違いで、保護層は有害な保護層に変わってしまったのです。
「元気そう」というのが一番危険だ。
ここで、多くの人が知らないエンジニアリングの常識について触れたいと思います。
曲げ付近に設置した後のケーブルの損傷の 90% は、直ちに障害を引き起こすわけではありません。
これはどういう意味ですか？
設置後の最初の数日間は、絶縁抵抗は正常です。
電源を入れてから最初の 1 週間は、電流も正常です。
数十、場合によっては数百の熱サイクルの後、日中の熱により断熱材が膨張します。夜間の冷房により断熱材が収縮します。
この「膨張と収縮」によって、その微小な亀裂はどんどん大きく広がっていきます。
ついに、ある日の午前3時にサーキットブレーカーが落ちました。
長時間にわたる現場検査の結果、外観は無傷で、コネクタの両端に問題はありませんでした。
「わずか2センチ」の真ん中が曲がっているとは誰も思わないでしょう。
だからこそ、曲げ半径は「推奨値」ではなく「寿命保証値」です。
それを 1 cm 超えても何も危険はありません。ケーブルがいつ故障するかは正確に決まります。
これを 3 つの文で覚えてください。曲げ半径が 2 cm ずれると、銅線に不可逆的な塑性変形が生じ、局所的な抵抗が増加します。
さらに大きな隠れた危険は、絶縁体に微小亀裂が発生することです。これは熱サイクル中にゆっくりと破壊経路に広がります。
私たちが調査した廃棄ケーブルのすべてのケースで、曲げ半径の制限を超えた人は最初に同じことを言いました。「ほぼ大丈夫です」。
ケーブルの寿命が気になる場合は、これが私の実践的なアドバイスです。不安を煽りたいわけではありません。私はこれまで、「外側は完璧でも内側がひどい」ケーブルをあまりにも多く徹底的に解剖してきました。
実際のインストールでは、次のことをお勧めします。
「見積もり」に頼らないでください。定規またはテンプレートを使用して実際の曲げ直径を測定します。
スペースが本当に限られている場合は、曲げ直径を小さくしようとしないでください。代わりに、より柔軟なケーブル (例: 細い導体のより線、または装甲用の鋼線編組) を使用してください。
最も重要なことは、曲げ半径はケーブルの外径ではなく、ケーブルの中心線に基づいているということです。多くの人が間違って測定しています。
特定のケーブルの曲げ直径が許容できるかどうかわからない場合は、敷設経路とケーブルの種類の簡略図を送ってください。図を作成してお手伝いいたします。自分で 3 か月間試して失敗するよりも費用対効果が高いかもしれません。
