一般的絶縁子の故障と予防措置

絶縁子は、空中送電線において導体を支持し、接地を防ぐという二つの目的を持つ特殊な絶縁部品です。これらの絶縁子は、電柱/鉄塔と導体の接続点、および変電所構造物と電力線との間で設置されます。絶縁材料に基づいて、絶縁子は磁器、ガラス、複合材の3種類に分類されます。一般的な絶縁子の故障とメンテナンス戦略の分析は、環境要因や電気負荷の変動によって生じる電磁機械的ストレスによる絶縁不良を防止し、電力線の性能と寿命を維持することを目指しています。

​故障分析​

絶縁子は大気中に常に露出しているため、落雷、汚染、鳥類の干渉、雪氷、極端な暑さや寒さ、標高差などにより様々な故障が発生する可能性があります。
• ​落雷:​​ 送電回廊はしばしば丘陵地、山岳地帯、開けた地域、または汚染された工業地域を通過しており、これらでは落雷による絶縁子の貫通または爆発が発生しやすいです。
• ​鳥類の干渉:​​ 研究によると、放電事故の多くは鳥類の活動によるものです。複合材の絶縁子は、磁器やガラス製のものよりも鳥類に関連する放電に対して脆弱性が高いことが示されています。このような事例は主に110 kV以上の送電線で発生し、都市配電網（≤35 kV）では鳥類の数が少ないこと、電圧レベルが低いこと、空気間隔が小さく、等級リングなしの絶縁子シェッドによる有効な予防があるため、比較的少ないです。
• ​等級リングの故障:​​ 絶縁子の端部金具近くでの高い電界集中を避けるために、220 kV以上のシステムには等級リングが必要です。しかし、これらのリングはクリアランス距離を減少させ、耐えられる電圧を低下させます。悪天候下では、リング取り付けボルトでの低コロナ発生電圧がコロナ放電を引き起こし、絶縁子列の安全性を損なうことがあります。
• ​汚染による放電:​​ 導電性の汚染物質が絶縁子表面に蓄積します。湿度が高い条件下では、この汚染は絶縁強度を大幅に低下させ、通常運転中に放電を引き起こします。
• ​不明な原因:​​ 多くの放電事故には明確な説明がありません。例えば、ゼロ抵抗の磁器絶縁子、割れたガラス絶縁子、または複合材絶縁子のトリップなどが該当します。検査を行っても原因が確定しないことが多いです。これらの事故は通常、夜間（特に雨の時）に発生し、障害後に自動再閉鎖が成功することが多い特徴があります。

​予防措置​

• ​落雷保護:​​ 根本的な原因（短い乾燥アーク距離、単一の等級リング、過度な接地抵抗）に対処するために、延長型複合材絶縁子、デュアル等級リング、鉄塔接地の改善を行う。
  • ​鳥類被害防止:​​ 高リスクの線路区間に鳥ネット、鳥除けスパイク、または保護カバーを設置する。
  • ​等級リングの緩和:​​ 技術的な間隔要件を満たす等サイズのシェッドを持つ絶縁子を使用する。必要に応じてクリープ距離を増加させ、雪氷による放電を減らす。異なる地域/環境で定期的な検査とランダムテスト（機械的強度、電気的性能、老化評価）を行い、強度の劣化、振れ抵抗力の喪失、またはシェッドの老化問題を防止する。
  • ​汚染制御:​​
  o ​定期的な清掃:​​ 汚染ピークシーズン前にすべての絶縁子を清掃する。重度に汚染された地域では頻度を増やす。
  o ​クリープ距離の増加:​​ 絶縁子ディスクの追加や防霧設計を使用して絶縁レベルを向上させる。実際のフィールド経験から、重度に汚染されたゾーンでの防霧絶縁子の効果が確認されている。
  o ​シリコンコーティング:​​ 汚染耐性を向上させるために、セレシンワックス、パラフィン、シリコンベースの材料などの防汚コーティングを適用する。
  • ​説明不能な放電:​​ 新しい絶縁子（同じモデル）と運用中のユニット（>3年）の比較試験を行う。これには商用周波数の乾燥放電試験と機械的故障試験を含む。定期的に老化評価を行う。定期的な清掃、適切なESDD（塩分相当密度）測定を行い、交換時に新しい防老化剤を組み込む。
  • ​一般メンテナンス:​​ 人員が絶縁子を踏んだり鋭利な工具で削ったりすることを禁止し、サービスライフを延ばす。