報告書番号

H20010

タイトル（和文）

CVケーブル用プレハブ式終端接続箱における析出物発生メカニズムの解明（その２）-析出過程を推定する計算プログラムの開発-

タイトル（英文）

Study on Precipitates Generation Mechanism in Stress Relief Cone of Prefabricated Termination for XLPE cable (Part 2) - Development of Calculation Program to Estimate Precipitate Process -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
CVケーブル終端接続箱として、プレモールド絶縁体(ストレスコーン)を用いるプレハブ式が広汎に適用されている。この長期運用によってストレスコーン表面の高電界部に析出物が形成され、これを起点に部分放電が発生し、絶縁性能低下に至る可能性がある。高経年プレハブ式終端接続箱の安定運用の観点から、析出物発生状況を推定する手法の開発及び、析出物による絶縁性能への影響の把握が求められている。
目　　的
ストレスコーン表面における、経年に対する析出物発生状況及び析出物が運転時の電界分布に与える影響を推定する計算プログラムを開発する。
主な成果
ストレスコーン表面の高電界部における析出物形成現象に対し、図2に示す2種類の解析を行うプログラムを開発した。
1. 経年に対する析出物発生状況を推定する計算プログラム
絶縁性ゴムに混錬されている加硫促進剤が誘電泳動力を受けて高電界部に泳動し、ストレスコーン表面に析出してシリコーンオイルに溶出する過程を表す計算プログラムを開発した。このプログラムに実機で想定されるパラメータを適用したところ、撤去品と同様の析出物発生状況を再現でき、推定手法として適用できる見通しを得た。
2. 析出物発生による運転電界への影響を推定する計算プログラム
析出物がシリコーンオイルの微小領域に溶出した状況を初期条件とし、析出物間の相互作用を考慮した詳細な挙動及び電界解析を行う計算プログラムを開発した。その結果、撤去品に見られる特徴的な筋跡が再現でき、また析出物が局所的な電界集中を引き起こす可能性があることがわかった。

概要 （英文）

A stress relief cone plays an essential role in a prefabricated termination for XLPE cable system to reduce electric field at the end of an outer semiconducting layer inside the termination. It has been pointed out that precipitates are generated on the certain part of the stress relief cone surface due to long-term operation, which could lead to a dielectric breakdown. However, its generation process has not been elucidated clearly. In this study, the dielectrophoresis was focused on to develop a numerical calculation program for clarifying the formation process of precipitate. First, a numerical calculation program was developed to reproduce the precipitation of vulcanization accelerator from insulating rubber to silicone oil between the insulating rubber and an XLPE surface in the stress relief cone using the Euler method. Next, the behavior of the precipitates in the microdomain of silicone oil was simulated using the Lagrangian method, considering the interaction due to polarization. As a result, the state of precipitate could be reproduced, which is like the dismantled stress relief cone after long-term operation. Additionally, it was found that local electric field enhancement may occur due to precipitates.

報告者

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