高圧ケーブル線路の定期的な試験

1. 高圧ケーブル線路定数試験の定義

高圧ケーブル線路定数試験とは、専用の計測機器を使用して、ケーブル線路が運転開始前または大規模なメンテナンス後に、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス、導電度などの電気的パラメータを系統的に測定することを指します。この試験の目的は、ケーブルの電磁特性を特徴付ける基本的なデータを得ることであり、電力システムの潮流計算、リレー保護設定、短絡電流分析、ケーブルの運転状態評価に正確なパラメータのサポートを提供する重要な試験段階です。

その核心的な価値は2つあります。まず、設計値と実測値との偏差を確認することで、パラメータの不一致による保護装置の誤動作やシステムの安定性問題を回避すること。次に、ケーブル線路の「基準パラメータデータベース」を確立し、その後の運転変化（絶縁劣化や接続部の接触不良など）を識別するための参照データを提供することです。DL/T 596「電気設備予防試験規程」とGB 50217「電力工事ケーブル設計標準」によれば、220 kV以上のケーブル線路は運転時にすべての定数試験を完了しなければならず、110 kV以下の線路はシステムの重要性に基づいて選択的に実施することができます。

2. 高圧ケーブル線路定数試験の全工程

2.1 試験前の準備段階

2.1.1 技術データの収集と現場調査
ケーブル線路の設計パラメータを包括的に取得する必要があります。これには、電圧レベル（例えば220 kV、500 kV）、ケーブルモデル（例えばYJV22-220 kV-1×2500 mm²）、設置方法（直埋、管内、ケーブルトレイ）、長さ（0.1 km単位で正確）、導体材料（銅またはアルミニウム）、絶縁種類（XLPE、油浸紙）、金属シールド構造（銅テープ、銅線）、接地方法（直接接地、クロスボンディング接地）などが含まれます。現場調査では、主試験場所（通常はケーブル端末局）と補助場所（対向変電所）での通信条件、接地システムの完全性、近くの電動設備からの安全距離（試験電圧に対応する安全距離の1.5倍以上）、および静電気電圧計を使用した誘導電圧の測定（電動線路近くのケーブルでは数十ボルトに達することがあり、感電防止措置が必要）を確認する必要があります。

2.1.2 試験計画の策定と機器選定

「ケーブル線路パラメータ試験ガイドライン」に基づき、試験項目（正相抵抗、零相キャパシタンスなど）、計測器モデル、配線方法、安全対策を含む詳細な計画を策定する必要があります。主要な機器には以下があります：

• 線路パラメータ試験器（精度クラス0.2、周波数範囲45–65 Hz、出力電流≥10 A）；

• 三相電圧調整器（容量≥5 kVA、調整範囲0–400 V）；

• 絶縁トランス（1:1比、グリッド干渉防止）；

• 補助ツール：温度計/湿度計（パラメータの温度補正のために環境温度と湿度を記録する必要がある）、放電棒（25 kVクラス、放電時間≥5分）、ショートワイヤー（断面積≥25 mm²の銅線、現場でカスタマイズされた長さ）、および絶縁ポール（3 m、絶縁抵抗≥1000 MΩ）。

2.1.3 安全対策の展開

試験エリアは安全バリアで囲まれ、「高電圧危険」警告標識を設置する必要があります。主試験場所と補助試験場所には、無線機（通信範囲≥1 km）と緊急停止ボタンを装備する必要があります。すべての試験担当者は、絶縁手袋（35 kVクラス）、絶縁靴（耐電圧≥15 kV）、高所作業時のダブルフック安全ベルトを着用しなければなりません。ケーブルの遠端は他の設備から切断し、一時的な接地線を設置して逆送電を防ぐ必要があります。

2.2 現場試験実施段階

2.2.1 試験配線と相検証
正相パラメータ試験を例に、配線手順は以下の通りです：
(1) 遠端で三相導体（A、B、C）をショート回路し接地します。一方の端で金属シールドを接地します（クロスボンディングシステムの場合、クロスボンディングボックス内のボンディングリンクを切断し、各セクションを個別に試験します）。
(2) メイン試験側で、電圧調整器と絶縁トランスを介してA相に交流電圧（通常380 V）を適用します。B相とC相は開放します。線路パラメータ試験器の電圧と電流サンプリングリードを接続します。
相検証：マルチメーターを使用して各相の電圧位相を測定し、同じ名前の相が正しく接続されていることを確認し、相順序の誤りによる測定誤差を避ける。

2.2.2 パラメータ測定手順
正相抵抗（R1）とリアクタンス（X1）：A相に試験電流（通常5～10 A）を適用し、電圧と電流の振幅および位相差を測定し、R1 = U/I·cosϕとX1 = U/I·sinϕの公式を使用して計算します。試験を3回繰り返し、平均値を取ります。試験間隔は少なくとも1分間隔を保ち、導体の発熱による抵抗値の影響を防ぎます。
零相キャパシタンス（C0）：A、B、C相をショート回路し、試験器の高電圧端子に接続します。金属シールドを接地し、100 Vを適用し、シェアリングブリッジ原理を使用してキャパシタンスを測定します。異なる電圧レベル（50 V、100 V、200 V）での直線性を確認し、偏差は≤2%以内に保つ。
絶縁抵抗（Rins）：2500 Vメガオームメーターを使用して導体とシールド間の絶縁抵抗を測定します。電圧を適用して1分後の読み取り値と同時に環境温度を記録します。R20 = Rt × 10^(0.004(t−20))（tは測定温度）の公式を使用して20°C基準値に換算します。

2.2.3 データ記録と有効性評価
各パラメータ試験終了後すぐに、計測器の読み取り値、環境温度と湿度、試験時間、異常（例えば電圧の揺れ、異音など）を記録します。データの有効性基準は以下の通りです：

• 同一パラメータの3回の反復測定の相対偏差≤5%；

• 設計値からの正相インピーダンスの偏差≤10%（設置長さの誤差を考慮）；

• 温度補正後の絶縁抵抗は≥1000 MΩ·km（XLPEケーブルの標準）。

2.3 試験後の処理段階

2.3.1 安全な放電と配線の撤去
試験後、最初に電圧調整器への電源供給を切断します。次に、放電棒を使用してケーブル導体とシールドに対して「複数回の放電」を行います（各放電は≥1分間、30秒間隔）。残存電圧が≤50 Vであることを確認した後、ショートワイヤーと試験リードを撤去します。クロスボンディングシステムの場合、クロスボンディングボックス内のボンディングリンクを再接続し、連続性を測定して適切な接続を確認します。

2.3.2 データ補正と報告書作成
GB/T 3048.4「電線・ケーブルの電気試験方法」に基づき、測定パラメータは温度と周波数で補正する必要があります：
抵抗の温度補正：
銅導体の場合：R₂₀ = Rₜ / [1 + α(t − 20)]（α = 0.00393/°C）；
キャパシタンスの周波数補正：
試験周波数が50 Hzから逸脱する場合、C₅₀ = Cf × (1 + 0.002∣f − 50∣)を使用して補正します。
試験報告書には、試験基準（例えばDL/T 475）、計測器の校正証明書番号、パラメータ比較表（設計値 vs 測定値）、および結論的な評価（例えば「合格」、「再試験推奨」）を含める必要があります。