JPH03194455A - 電線・ケーブルの劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば原子力発電所の如き原子力施設等に布
設、されている比較的低圧用の電線・ケーブルの絶縁劣
化状況を非破壊的に高精度をもって診断するための新規
な劣化診断方法に関するものである。

［従来の技術］ 原子力発電所の如き原子力施設等においては、非常に多
種類の電線・ケーブルが数多く布設されており、多かれ
少なかれ熱あるいは放射線の雰囲気に曝されている。こ
のような環境下にあるものを含め、一般に電線・ケーブ
ルは長期の使用により種々な要因によって電気的あるい
は機械的に劣化し、いずれは取替えが必要となるもので
ある。

電線・ケーブルの絶縁体の劣化の主な形態は、酸化劣化
と考えられ、酸化反応によって分子鎖の切断あるいは架
橋といった分子量変化等の構造の変化が起る。この結果
、電線・ケーブルの機械的特性の低下あるいは電気的特
性の低下が起り、正常かつ安全に作動しなくなる。従っ
て、原子力発電所等その布設施設の安全性を向上させ事
故発生等を未然に防止するためには、そこに使用されて
いる電線・ケーブルの劣化状態を簡易な方法でしかも確
実に検知し得ることが非常に重要であり、そのような方
法が強く要望されてきた。

このような要望に応え得るものとして、高圧ケーブルに
おいて活線状態のまま非破壊的に絶縁劣化状況を診断す
るいわゆる活線診断法の研究開発が早くから進められて
きており、従来より主流として実施されている絶縁抵抗
、誘電正接及び直流漏れ電流法に加え、最近では逆吸収
電流法、残留電圧法、あるいは電位減衰法などといった
方法も提案され、電気的非破壊法によってかなり高い信
頼性をもって劣化状況を診断することがほぼ可能となっ
ている。

上記高圧ケーブルは、そのケーブル構造上にシールド層
を有しており、このシールド層を利用して電気的非破壊
法による劣化診断を行なうものである。従って、上記し
た高圧ケーブルに適用されるケーブルの劣化度判定方法
をシールド層を有しない比較的低圧用の電線・ケーブル
に適用することは困龍である。

このため、そのような低圧用電線・ケーブルの劣化度診
断には、熟練を要する目視点検により判定したり、ある
いは撤去品の破壊法による電気的特性・機械的特性の低
下測定、特に伸び残率による評価が行なわれてきた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、原子力発電所の如き原子力施設内等において大
半を占める低圧用電線・ケーブルの劣化判定に最も広く
行なわれている上記目視点検法は、かなりの熟練を必要
とし、また点検者が熟練者であっても個人差等があり、
正確かつ適切な劣化判定を行なうことは非常に丼しい。

撤去品による破壊試験方法は、精度の上からは極めて確
実なものであるが、多大な時間及び労力ならびに費用を
要することは避けられない。

本発明の目的は、上記したような実情にかんがみ、原子
力発電所内等においてその大半を占める低圧用電線・ケ
ーブルの劣化診断を非破壊的に確実かつ精度よ〈実施す
ることができ、しかも前述した高圧ケーブル同様に活線
状態を停止することなく簡便に適用することが可能な新
規な電線・ケーブル絶縁劣化診断方法を提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、実布設されている電線・ケーブルの絶縁体あ
るいはシース材から掻く少量の有機絶縁材料をサンプル
として採取し、当該サンプルを熱重量分析（ＴＧＡ）に
より熱分解温度を測定し、伸び低下との対応関係により
電線・ケーブルの劣化の程度を判定しようとするもので
ある。

［作用］ 熱重量分析のなめに必要とするサンプルは極く少量なも
のでよく、実負荷されている電線・ケーブルの機能を失
うおそれのない極く少量（１〜２１１（］）を採取した
サンプルで十分に分析を行なうことができる。

従って、活線状態の電線・ケーブルより上記した程度の
少量のサンプルを採取するのみで、電線・ケーブルを撤
去することなく、しかも撤去し破壊試験を行なったと同
程度の高信頼性をもって電線・ケーブルの劣化度合を適
確に診断することができる。

［実施例］ 以下に、本発明について実施例を参照し詳細に説明する
。

原子力発電所内で使用される多くの低圧電線・ケーブル
の劣化は、電気的特性の低下より機械的特性の低下が先
行する傾向にあり、この種のケーブルの寿命は機械的特
性（伸びあるいは引張強度）で決定する。

一般に、原子力発電所等においては、安全確保のため定
期点検が行なわれており、この際、劣化不安のある電線
・ケーブルは撤去され、上記機械的特性の測定が行なわ
れる。

発明者らは、この撤去された電線・ケーブルを用い、使
用期間に伴う機械的特性の測定を行なうと共に、当該同
じ撤去品の表面から１〜２１ｇの少量すなわち活線状態
下にあってその程度を切り取っても電線・ケーブルの機
能に全く影響がないと考えられる微量において絶縁体あ
るいはシース表面からサンプルを採取し、熱重量分析（
ＴＧＡ）により当該有機絶縁材料のＴ５．（重量が５％
減少する温度、以下同じ）を併せ測定した。

その結果、上記採取サンプルから測定された′ｒ５８の
低下（あるいは上昇）と機械的特性の低下挙動との間に
は密接な対応関係のあることを発明者らは見出した。

前述の通り、原子力発電所内等に布設されている電線・
ケーブルを構成している有機絶縁材料の多くは、放射線
・熱により酸化劣化する。これにより分子鎖の切断ある
いは架橋といった分子量変化等の構造変化が起る。この
結果として熱分解温度が変化する６本発明は有機絶縁材
料のこの現象を利用することに着目し、劣化診断及び余
寿命の予測を行なおうとするものである。既在設電線・
ケーブルの最外殻部を構成している絶縁体・シースの表
面よりその機能を失わない程度の［ｌｉ微量をけずり取
る。そして、熱重量分析器（’Ｉ”　Ｇ　Ａ　）を用い
、その微量サンプルのＴ５％を測定し、稼動時間（布設
年月）による絶縁体あるいはシース材の”５％の変化を
求めるのである。

そして、別途予め実環境布設電線・ケーブルと同じ組成
材料を用い、実環境を模擬し、放射線・熱の同時劣化に
よりおこる機械的特性の低下と電線・ケーブル材料のＴ
５−変化との関係を求めておくのである。

この既知の機械的特性−Ｔ５一対照表ないしグラフと前
記既在設電線・ケーブルより採取した少量サンプルのＴ
５Ｘを対比すれば、高い精度をもって非破壊的に当該既
在設電線・ケーブルの劣化度合及び余寿命を診断判定す
ることができることになる。

本発明を適用可能な有機絶縁材料としては、絶縁体とし
てエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ポリ塩化ビニ
ル、エチレンビニルアセテート、エチレンエチルアクリ
レート、ポリエチレン、架橋ポリエチレンなどを挙げる
ことができ、シース材としては、クロロスルホン化ポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル、クロロプレンゴム、塩素化
ポリエチレン等を挙げることができる。

実施例 以下に、原子力発電所において最も多く使用されている
低圧用架橋ポリエレン絶縁塩化ビニルシース（以下ｃｖ
という）ケーブルを使用した場合を実施例として挙げ説
明する。

６００ｖ低圧用ＣＶケーブルを作製し、試料とした。

これら試料を実環境を模擬し、５０℃に設定した恒温槽
中に入れ、酸素雰囲気中 ｌＸ１０５Ｒ／ｈの線量率でγ線照射劣化させた。

−電線量照射後、試料を４本づつ取出し、それぞれ下記
の測定をした。

試料の引張試験は、ケーブルを絶縁体とシースに分けて
行なった。絶縁体ＸＬＰＥ　（架橋ポリエチレン、以下
同じ）については、導体をぬき取り、チューブ状態で２
００　＋＋＋＋ｎ　／　Ｉｎ１ｎの引張速度で測定し、
シース材ＰＶＣ（ポリ塩化化ビニル、以下同じ）はダン
ベル状に打抜き、２００　ｔａｒｒ／　Ｉｌ：ｎの引張
速度で測定した。

絶縁体ＸＬＰＥ、シースＰｖＣの表面部より採取した試
料の熱重量分析は、セイコー電子工業（株）製５ＳＣ５
２００型熱分析システムを用い、測定試料５■以下、昇
温速度１０℃／ｌＮ１ｎ、Ｎ２ガス雰囲気、ガス流量３
００　ｍｌ　／ｉｉｎで測定した。

第１図は絶縁体ＸＬＰＥ、シースＰＶＣがそれぞれ放射
線・熱による複合劣化を生じたときの積算線量と機械的
特性、特に伸びの変化をプロットした線図である。

第１図より、放射線・熱の複合劣化による最外層のシー
スの伸び低下は絶縁体のそれより著しく、ケーブルの寿
命はシースの劣化をもって決定するのが適当であること
が、安全サイドに立った判定といえることがわかる。

また、第２図は、シースＰＶＣの積算線量とＴ５％の関
係をプロットした線図である。さらに、第３図は放射線
・熱の同時劣化によるシースＰｖＣの伸びと同じくシー
スＰＶＣのＴ５％との関係を対応させた線図である。

第３図から、両者には極めて密接な対応関係のあること
がよくわかる。

従って、電線・ケーブルのシース材料であるＰＶＣの微
小表面より採取したサンプルを用いてＴ５％を求めれば
、その電線・ケーブルの寿命を決定する伸びの低下度を
非破壊的に知ることが可能となる。それによって底布設
電線・ケーブルの劣化度診断及び余寿命を予測すること
が可能となるのである。

上記実施例は、本発明の効果を単に説明するものであり
、適用範囲を限定するものではない０本発明に係る方法
は、有機材料では必ず生じるといっても過言でない放射
線・熱による酸化劣化現象を非破壊的に判定診断し得る
ものであり、実施例で示した架橋ポリエチレンや塩化ビ
ニル以外の他の多くの有機絶縁材料にも一般に広く適用
できるものであることは勿論である。そして、その適用
範囲も原子力施設以外の電線・ケーブルにも拡大し得る
ことはいうまでもない。

さらに、それは単に低圧用電線・ケーブルばかりでなく
高圧用の電線・ケーブルにも適用することができるもの
である。

［発明の効果］ 以上詳記した通り、本発明に係る方法をもってすれば、
原子力発電所等に布設されている比較的低圧用の電線・
ケーブルの絶縁劣化状況を非破壊的に高い精度をもって
判定できるものであり、それによって底布設電線・ケー
ブルの劣化診断及び余寿命を予測することが可能となる
ものであって、その産業上における価値は極めて高いと
いうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は積算線量と伸びの関係を示す線図、第２図は積
算線量と熱重量分析による５％重量低下温度（’ｒ５％
）の関係を示す線図、第３図は第１図の積算線量による
伸びの低下と第２図のＴ２Ｃの対応関係を示した線図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）実布設されている電線・ケーブルの絶縁体あるい
   はシース材から極く少量の有機絶縁材料をサンプルとし
   て採取し、当該サンプルを熱重量分析（ＴＧＡ）により
   熱分解温度を測定し、伸び低下との対応関係により電線
   ・ケーブルの劣化の程度を判定する原子力施設等におけ
   る低圧用電線・ケーブルの劣化診断方法。