高圧ケーブル金属シースの修理
I. 金属护套の機能と修復の必要性
高電圧ケーブルの金属護套は、絶縁層の外側に配置された金属製のシールド構造であり、鉛護套、アルミニウム護套、鋼線アーマーなどの種類があります。その主要な機能には、機械的保護（外部からの衝撃や圧力への抵抗）、電気化学的腐食保護（湿気や土壌汚染物質からの隔離）、電磁シールド（環境への電磁干渉の減少）、接地パスの提供（故障電流の安全な放電確保）が含まれます。一度損傷すると、金属護套は絶縁層への湿気の侵入、局所的な電界の歪み、さらにはケーブルの破断やショートサーキットといった深刻な事故を引き起こす可能性があります。したがって、異なる種類の損傷に対する正確な修復は、ケーブルシステムの長期的な安全な運転を確保するために重要です。
II. 修復前の故障診断と評価
(A) 損傷タイプの識別
機械的損傷：設置時に機械的なローリングや鋭利な物体による突き刺し、または長期的な基礎沈下による引張り破断により、護套にへこみ、亀裂、または穿孔が生じることが特徴です。
電気化学的腐食：土壌中の迷走電流や酸性・アルカリ性の環境により、護套が電気化学的に腐食され、局所的な膨らみ、錆、穿孔、白色または緑色の腐食生成物（アルミニウム護套の場合）または黒色の硫化物（鉛護套の場合）が見られます。
熱老化による損傷：長期的な過負荷運転により、護套材料が脆くなり、亀裂や剥離が生じます。これは特に接続部や熱放出が不十分な領域で見られます。
(B) 検出技術の応用
視覚検査：内視鏡や赤外線熱画像カメラを使用して護套表面を観察し、明らかな損傷点やホットスポットを特定します。
護套耐電圧試験：直流耐電圧（1分間10kV）を適用して護套絶縁の完全性をテストします。リーク電流が異常に増加する（＞10μA）場合、損傷があることを示します。
部分放電検出：高周波電流センサー（HFCT）を使用して損傷点での部分放電信号をキャプチャします。位置精度は±0.5m以内です。
土壌腐食性評価：ケーブル敷設環境から土壌サンプルを採取し、pH、塩素イオン濃度、迷走電流密度を測定し、修復材料の選択の基準を提供します。
III. 修復材料と工具の選択
(A) 核心的な修復材料
金属護套交換材料：
アルミニウム合金圧縮スリーブ：アルミニウム護套の修復に適しており、延性と耐食性に優れています。ケーブル外径との適合（許容差≤±0.5mm）が必要です。
鉛-スズ合金テープ：鉛護套の修復に使用され、低融点（約183℃）で熱溶接が容易です。GB/T 12706.2純度要件（鉛含有量≥99.9％）を満たします。
ステンレス鋼波形チューブ：鋼アーマー損傷に使用され、304ステンレス鋼で作られ、壁厚さ≥0.8mmで、衝撃と土壌ストレスに耐えます。
絶縁および密封材料：
クロスリンクトポリエチレン（XLPE）ヒートシュリンクチューブ：120～140℃で収縮し、収縮比≥2:1、耐電圧強度≥25kV/mm、熱硬化性接着剤による密封が必要です。
シリコーンゴムコールドシュリンクチューブ：弾性回復により密封し、加熱不要で狭い空間に適しています。ショア硬度60±5 Shore A、tanδ≤0.003（20℃、50Hz）。
ブチルゴム密封テープ：補助密封層として使用され、引張強度≥3MPa、断裂伸度≥400％、100℃×168時間の熱老化後の性能保持率≥80％。
防食材料：
亜鉛-アルミニウム合金犠牲陽極：高腐食性土壌環境に適しており、陽極純度≥99.5％、電流密度≥15mA/m²、設計寿命≥20年。
ポリ塩化ビニル（PVC）防食テープ：厚さ≥0.4mm、引張強度≥18MPa、環境ストレスクラック抵抗（ESCR）≥1000時間。
(B) 専用工具
準備工具：角研磨機（80番アルミナ研磨砥石付き）、ワイヤブラシ、無水エタノール清掃剤、ステンレス鋼スクレーパー（腐食生成物の除去用）。
成形工具：油圧圧着工具（圧着範囲60～200mm²）、ヒートガン（温度範囲50～600℃）、鉛密封専用トーチ（フレーム温度≤300℃）。
テスト工具：メガオームメータ（2500V、範囲0～10000MΩ）、ダブルアームブリッジ（接触抵抗測定、精度±0.1μΩ）、超音波厚さ計（分解能0.01mm）。
IV. 損傷タイプ別の詳細な修復手順
(A) 機械的損傷の修復（アルミニウム護套の例）
損傷部位の準備
角研磨機を使用して損傷した護套を軸方向に切り開きます。切長は損傷直径の5倍（最小≥100mm）で、清潔な絶縁シールドを露出させます。
ステンレス鋼スクレーパーを使用して護套の端部のバリを取り除き、金属光沢まで研磨し、エタノールで油を洗浄し、15分以上乾燥させます。
金属護套の修復
ケーブル外径より1mm大きい内径のアルミニウム合金圧縮スリーブを選択し、内部に導電グリース（ニッケルベースフィラー、体積抵抗率≤5×10⁻⁴Ω·cm）を均一に塗布します。
スリーブを損傷部位に滑らせ、中心から端に向かって段階的に圧着します。圧着後、六角対向偏差≤±0.1mm、接触抵抗≤20μΩ。
密封と防食処理
ブチルゴム密封テープを50％重ねて巻き、厚さ≥3mmの密封層を作ります。両端の未損傷護套からは≥50mm超出します。
ヒートシュリンクチューブを設置し、中心から端に向かって徐々に加熱します（120℃→140℃）バブルを避けるためです。冷却後、均一な収縮を確認します（収縮後の壁厚さ≥2mm）。
PVC防食テープを半重ね螺旋状に外部に巻き、ステンレス鋼バンド（トルク15～20N·m）で両端を固定します。
(B) 電気化学的腐食の修復（鋼アーマー＋鉛護套複合護套）
腐食生成物の除去
サンドブラスト（石英砂80～120メッシュ、圧力0.4～0.6MPa）を使用して鋼アーマーの錆を取り除き、灰色の金属基底を露出させます。表面粗さSa2.5グレード。
鉛護套の腐食部位を鉛平面で整え、斜度≥1:5の滑らかな移行を形成してストレス集中を避ける。
犠牲陽極保護
修復セクションの両側に対称的に2つの亜鉛-アルミニウム合金陽極（100mm × 50mm × 10mm）を設置し、銅編組線（断面積≥16mm²）を介して鋼アーマーに接続し、溶接します（重なり長さ≥30mm、溶接電流120～150A）。
陽極とケーブル護套の間にペトロジュームを充填し、外部を高密度ポリエチレン（HDPE）ハウジングでカプセル化して完全な土壌接触を確保します。
二重密封構造
内層：冷縮シリコーンゴムチューブ、内部に半導体防水ゲル（体積抵抗率10～100Ω·cm）を塗布します。回復後室温で24時間放置して硬化させます。
外層：エポキシ樹脂（E-51型、硬化剤T-31、比率100:25）を注ぎ込み、0.2MPaの圧力でモールド密封し、25℃で48時間以上硬化させます。硬化後のショア硬度≥85 Shore D。
(C) 熱老化による亀裂の修復（XLPE絶縁ケーブル）
亀裂部位の補強
亀裂方向にV字溝を切ります（深さは護套厚さの1/3、角度60°）、耐熱シリコーンゴム（耐熱温度≥180℃、引き裂き強度≥15kN/m）で満たし、スクレーパーで平らにし、室温で2時間硬化させます。
ガラス繊維布（厚さ0.2mm、16×16本/cm）を巻き、エポキシ樹脂（固形分含量≥70%）で浸漬して補強層を作ります。硬化後の引張強度≥200MPa。
熱放出の最適化
修復セクションの外部にアルミニウムヒートシンク（厚さ1.5mm、フィン間隔5mm）を設置し、熱伝導グリース（熱伝導率≥1.5W/(m·K)）を介して護套に接続して局所的な温度上昇（≤5℃）を減らします。
赤外線熱画像カメラを使用して動作温度を監視し、未損傷部位との温度差が2℃以下であることを確認します。
V. 品質管理と受け入れ基準
(A) 主要パラメータのテスト
電気性能：護套絶縁抵抗≥1000MΩ（2500Vメガオームメータ）、部分放電≤5pC（1.73U₀電圧時）。
機械性能：修復部位の衝撃抵抗力≥10J（-30℃時）、曲げ半径≥ケーブル外径の20倍（明確な変形なし）。
密封性能：浸漬試験（常温、24時間）後、護套のリーク電流変化率≤10％、泡や水漏れなし。
(B) 長期的な信頼性の検証
加速老化試験：修復サンプルを熱老化チャンバー（135℃×1000時間）に置き、取り出し後に絶縁抵抗保持率≥80％、引張強度劣化≤20％。
土中埋設試験：実際の敷設環境を模擬し、埋設深度1m、期間1年、腐食貫通や密封不良がないことを確認します。
VI. 安全操作規程
停電作業要件：修復前に「停電 - 電圧試験 - 接地線設置」の手続きを遵守します。ケーブル端子に「閉じないで」という警告表示を掲示し、作業半径内で安全障壁（距離≥8m）を設置します。
火気管理：トーチや溶接を使用する際は、粉末消火器（ABC型、容量≥4kg）を装備し、3m以内の可燃物を撤去し、専任の監督者を配置します。
個人保護具（PPE）：絶縁手袋（35kV等級）、ゴーグル、難燃性作業服を着用します。高所作業（≥2m）では、安全帯（静的負荷試験力2205N、3分間持続して破れない）を使用します。
