Sicurezza Cavi Elettrici をテストする: 一般的な問題と専門家による解決策

電気ケーブル安全試験は、ケーブルの絶縁体が規定の試験電圧（一般的には通常の動作電圧の倍数ですが、正確な電圧と時間は適用規格で定められています）に耐え、絶縁破壊、過度の漏洩、内部放電を起こさないことを検証する電気ケーブルの安全試験です。産業用および公益事業用の高電圧（HV）および中電圧（MV）電力ケーブルの場合、この検証は単一の試験ではなく、それぞれ異なる故障モードを検出する4つの異なる方法から構成されます。

ケーブル安全テストが実際にチェックする内容

ケーブルの安全性試験では、次の3つの項目を測定します。絶縁体が動作電圧をはるかに超える負荷に耐えられるか、絶縁体を通してまたは絶縁体を横切ってどれだけの電流が漏れるか、そして内部放電活動が欠陥の発生を示唆するかどうかです。これら3つの項目すべてに合格したからといって、ケーブルが永久に欠陥がないという意味ではなく、試験当日にケーブルが定められた基準値を満たしたという意味です。

購入者は、試運転テストに合格したことを生涯保証と誤解することがよくありますが、実際には、合格したテストは、特定の日に特定の条件下でケーブルが規定のしきい値を満たしたことを確認するだけです。また、Tecnalia のフィールドデータ (このガイドの後半で詳しく説明します) によると、試運転テスト自体で測定可能な割合の HV 回路が故障しており、まさにこれが試運転テストが形式的な承認ではなく、実際の組み立てや設置の欠陥を検出する理由です。フィールド エンジニアは、その状況を把握するために 4 種類のテストに頼っており、以下でセクションごとに説明します。各テストを実行する機器については、 DEMIKS の高電圧テスト機器カタログを参照してください。

耐電圧試験（Hipot試験）：その仕組みと検出対象

耐電圧試験（一般的にはハイポット（高電位）試験と呼ばれる）では、導体と接地の間にケーブルの通常の動作電圧をはるかに超える電圧を印加し、漏洩電流を監視して破壊を示すスパイクを検出します。In Compliance Magazine の技術ガイドでは、電気/機械製品の安全試験で一般的な、定格動作電圧の 2 倍を加えた 1000V という一般的な機器の耐電圧試験の慣例について説明しています。MV/HV 電力ケーブルは、1000V プラス 2 倍という定型式ではなく、IEC 60840/62067 で定められた U0 倍電圧試験方法（および、後述する VLF 試験タイプについては IEEE 400.2）に特に従います。

この式が重要なのは、検出される故障欠陥（絶縁汚染、端子やアクセサリの沿面距離／空間距離の不足、製造上の欠陥など）が、劇的なアーク放電ではなく、過剰な漏洩電流として現れることが多いからです。ウィキペディアの耐誘電試験の技術概要には、一般的な漏洩トリップ設定は0.1～20mAで、誤トリップと被試験機器の損傷防止とのバランスを取るために設定されていると記されています。DEMIKS社の耐電圧試験装置シリーズは、まさにこの漏洩電流監視原理に基づいて構築されています。

試験電圧印加フェーズ中に電圧が印加されると、オペレーターは最終読み取りを待つだけでなく、試験電流をリアルタイムで監視します。これは、試験対象ユニットがスタンドアロンのケーブルテスターであろうと、ケーブルを大規模にテストするために生産ラインに組み込まれた完全な耐電圧試験器であろうと変わりません。一般的な交流耐電圧試験では、ランプのすべてのポイントで絶縁耐力が要求されるマージンを超えていることを検証します。地絡インターロック動作（有効な接地基準がない場合にユニットが自動的に中止するかどうか）はモデルによって異なる機能であるため、当然のこととみなすのではなく、ベンダーに直接確認してください。高電圧が存在する間、オペレーターが試験エリアにアクセスできないようにする物理的なバリアまたはインターロックされたエンクロージャは、電気的トリップ設定の上に独立した標準的な安全層として設けられています。サプライヤーの試験レポートには、合否結果だけでなく、試験パラメータ（電圧、ランプ速度、保持時間、電流制限）が記載されていることを確認してください。

VLF耐圧試験：中電圧・高電圧フィールド試験において、なぜDC耐圧試験に取って代わったのか

数十年にわたり、直流耐電圧試験は中電圧/高電圧ケーブルの標準的な現場試験方法でした。携帯型の直流電源は、長いケーブルの静電容量を充電できるほど大きな交流電源よりもシンプルで軽量です。長いケーブルは電気的には大きなコンデンサのように振る舞い、試験電源は電圧が上昇する前にこのコンデンサを充電する必要があります。しかし、この標準的な方法は、ある特定の、十分に文書化された理由、すなわち直流耐電圧試験の落とし穴により、現在では時代遅れとなっています。直流電圧は、稼働中の交流電圧のように、現代のポリマー絶縁ケーブル（XLPE、EPR）にストレスを与えません。また、直流試験は、劣化したポリマー絶縁ケーブルの残存寿命を縮めることが示されています。WikipediaのVLFケーブル試験の概要では、EPRIの研究（Srinivas、Duffy & Starrett、1993）を引用し、直流試験は「ポリマーベースの絶縁体を使用した現代のケーブルの耐電圧試験には効果がないことが示されている」こと、また「劣化した絶縁ケーブルの残存寿命を縮めることも示されている」と明確に述べています。

超低周波（VLF）試験では、IEEE 400.2でVLFと定義されている1Hz未満の範囲の交流電圧（実際には一般的に0.01～0.1Hz）を印加することでこの問題を解決します。これは、直流よりも動作周波数の交流ストレスをより正確に表すものであり、低周波数を補償するために電圧倍率を高く（通常1.5～3×U0）設定し、フル電力周波数源のようなサイズや重量を必要としません。IEEE 400.2は、これらの動作パラメータの参照ガイドであり、5kV以上の定格のシールド付き電力ケーブルシステムに適用されます。ご使用のケーブルクラスの最新版と照らし合わせて、正確な適用範囲を確認してください。一般的にまとめられているように（IEEE 400.2 と CDFI/NEETRAC の現場調査に基づく Wikipedia のエンジニアリング概要）、試験電圧は通常、ケーブルの公称相間電圧 (U0) の 1.5 ～ 3 倍で 15 ～ 60 分間印加され、30 分間がデフォルトとしてよく引用されます。試験手順を作成する前に、必ず特定の標準版とケーブル クラスに対して正確な数値を確認してください。同じ二次的な概要では、CDFI/NEETRAC の現場調査を参照し、これらの電圧レベルでの 30 分間の試験における試験中の故障率が一桁台前半 (桁違いであり、保守予算を設計するための正確な数値ではない) であることを指摘しています。低いですが、根本的なポイントを示すには十分です。つまり、試運転前にテストを行うことで、サービス中に故障が発生するのを待つのではなく、実際の欠陥を検出できます。この条件は重要です。現在の IEEE 400 シリーズのガイダンスでは、VLF、AC 電源周波数、および DC 電源を、利用可能な現場試験方法のメニューとして扱い、1 つの普遍的な勝者を宣言していません。 IEEE 400.1 は、従来型の積層誘電体 (紙/PILC 絶縁) AC サービス ケーブルの高 DC 電圧フィールド テストを具体的に規定しています。上記の DC 劣化に関する知見は、最新のポリマー絶縁 (XLPE/EPR) AC サービス ケーブルを DC 電圧でテストすることに関するものであり、より限定的なケースです。実際に DC サービス用に製造されたケーブル (HVDC 送電ケーブル) は、このガイドの範囲外である独自の製品認定規格に従います。DEMIKS の超低周波高電圧発生器は、この 0.01～0.1Hz VLF テスト範囲を実行するように設計されています。

絶縁抵抗（メガー）試験、ベースラインスクリーニングステップ

絶縁抵抗試験は、絶縁破壊現象を観察するのではなく、低く安定した直流電圧を印加して結果として生じる抵抗値を測定します。耐電圧試験よりも高速かつ穏やかなため、本格的な誘電試験またはVLF耐電圧試験を実施する前の標準的なベースラインスクリーニング手順となっています。絶縁抵抗値が低い場合は、ケーブルがその後の高ストレス試験に耐えられない可能性があるという早期警告となります。よくある現場での間違いは、メガー試験を耐電圧試験の代替として扱うのではなく、その前のスクリーニングゲートとして扱うことです。ケーブルは許容範囲内の絶縁抵抗値を示しても、誘電試験またはVLF耐電圧試験に不合格となる可能性があります。これは、2つの試験が絶縁体に異なるストレスを与え、異なる種類の欠陥を検出するためです。In Compliance Magazineでは、これを誘電耐電圧試験、接地連続性試験、接地ボンディング試験と並ぶ4つの標準的な生産試験タイプの1つとして説明しており、それぞれが同じケーブルについて異なる疑問に答えるものです。DEMIKSの絶縁抵抗テスターとデジタルメガオームメーターは、このスクリーニング手順に対応しています。

部分放電試験：絶縁劣化の有用な指標

部分放電（PD）は、絶縁システム内で発生する局所的な小さな放電であり、導体と接地間のギャップを完全に橋渡しするものではありませんが、PDが繰り返されると、時間の経過とともに絶縁が劣化し、最終的には故障につながる可能性があります。IEEE 400.3はPD試験の現場診断評価手順を概説しており、IEC 60270は測定方法の基礎となる手法を提供しています。CIGREの2010年の技術論文（B1-304）では、IEC 62067に従って試験された220kV XLPEケーブルシステム1つについて、その特定のクロスボンディングリンクのケーススタディで7～235 pCの放電活動が記録されています。これは、合否判定の閾値を設計するための一般的な検出範囲のベンチマークではなく、実際のデータポイントです。IEEEのPDフィールド診断ガイドでは、PDテストは設置済みのシールドケーブルシステムの絶縁状態を示す有用な指標として位置づけられており、欠陥がいつ故障するかを正確に予測する確実な方法ではないとされています。また、この規格では、圧縮ガス絶縁（GIL、ガス絶縁ライン）ケーブルおよび終端システムは適用範囲から明確に除外されています。DEMIKSの部分放電試験装置は、このpC範囲の測定に対応しています。部分放電試験装置の選択に関する詳細な情報は、こちらのガイドをご覧ください。

試験に適用される規格はどれですか: IEC 60840 / 62067 / 60502 対 ANSI/NETA MTS

適用される規格は、ケーブルの電圧クラスによって異なります。IEC 60840:2020 は、一般的に 30kV (Um 36kV) を超える定格の電力ケーブルシステムを対象としており、IEC 60502-2 の適用範囲のすぐ後を引き継ぎ、およそ 150kV (規格独自の電圧表記では Um 170kV まで) までをカバーしています。IEC 62067:2022 は、そのしきい値を超えて、およそ 500kV (Um 550kV) までをカバーすると一般的に説明されています。テスト手順を作成する前に、両方の境界を最新の IEC 版で確認してください。

IEC 60502は、1kVから30kVまでの定格電圧（Umは36kVまで）の押出絶縁ケーブルを対象とした複数パートからなる規格です。ここで関連するのはパート2（6～30kV）の中電圧（MV）セクションです。試験手順を作成する前に、正確な版の境界を確認してください。DEMIKSのIEC 60840試験電圧計算ツールは、ケーブルの電圧クラスを適用可能な試験値に変換します。

北米では、NETAのANSI認定規格のうち2つがこの作業を直接カバーしています。1つは新設機器の受入試験に関するANSI/NETA ATS、もう1つは既に稼働中の機器の保守試験に関するANSI/NETA MTSで、どちらもケーブルシステムを含む電力機器に広く適用可能です。Tecnaliaの認定HVケーブル試験ラボは、 IEC 60840/62067方式に従って現場試験を実施しているラボの実例です（このガイドの後半で詳しく説明する同社の現場試運転作業は、36/66kVから220/400kVまでのシステムを対象としています）。

適用範囲に関する注記：この表は、シールド付き交流電源ケーブルを対象としています。従来の紙絶縁／PILC絶縁交流電源ケーブルは、直流電圧で現場試験を行う場合、上記の方法ではなくIEEE 400.1に準拠します。長距離交流海底ケーブルは、CIGRE TB-490に準拠します。直流用途（例：HVDC送電）向けに製造されたケーブルは、このガイドの適用範囲外となる独自の製品認定規格に準拠します。

手順：現場で安全な高電圧/中電圧ケーブル耐圧試験を実施する

高電圧試験は、資格を有する者による作業です。試験実施者は訓練を受け、管轄区域によっては正式な認可を受ける必要があります。米国では、OSHAの電気安全規則（29 CFR 1910.269/1910.331-.335）が法的「資格を有する者」要件を定めており、自主的な合意規格であるNFPA 70Eがその実施に関する業界標準の参照となっています。イタリアでは、CEI 11-27が活電機器付近で電気作業を行う人員のためのPES/PAV能力フレームワークを定義しています。この認可手続きは、機器の電源を入れる前に行われます。

• ✔ 試験対象区域を一般車両の通行から隔離する（国際条約に従い、「危険 - 高電圧」と書かれた標識を設置する）。
• ✔ 試験ステーションでは機器を接地する必要があり、電源を投入する前に接地経路のインピーダンスが低いことを確認しなければならない。
• ✔ 電圧を印加する前に、調査対象のケーブルの両端を開閉装置の他の部分から切り離してください。
• ✔ 試験終了後、ケーブルに誰かが近づく前に、テスターがケーブルの静電容量に残っている残留電荷をすべて放電することを確認してください。
• 📐 セッションを開始する前に、適切な合格および不合格の参照サンプルと比較することにより、テスト前にテスターが正常に機能することを確認してください。

この設定方法は、In Compliance Magazineの耐電圧試験安全手順に関するガイダンスに基づいています。同ガイダンスでは、長時間の試験においては、インターロック式筐体やライトカーテンシステムの方が、手のひらスイッチ式の設定よりも信頼性が高いと指摘しています。

ケーブルテストでよくある失敗例、誤読、そして「合格」を信用してはいけない場合

合格したテストは無条件の保証ではなく、不合格のテストは必ずしもケーブルの不良を意味するものではありません。上記の手順に厳密に従ってテストを実行しても、結果が誤って解釈される可能性があり、これが「不良」ケーブルに関する実際の紛争のほとんどの原因となっています。現場のエンジニアは、予期しない漏洩電流の測定値は、実際の絶縁欠陥だけでなく、汚染された接続、容量結合、湿度などのテスト設定の問題に起因する可能性も十分にあると報告しています。測定値は、合格または不合格と判断される前に、文書化された基準値との比較による文脈が必要です。ANSIの ANSI/NETA ATS-2025 の概要では、この責任分担の原則が受入テスト規格自体に組み込まれていることが確認されています。現行版では、誤読による不合格が設定エラーと実際の欠陥を区別できる資格のある担当者によって調査されるように、テスト組織と担当者の資格が明確に規定されています。実際の試運転テストデータセットの一つは、その規模を示しています。2005年以来、36/66kVから220/400kVまでの高電圧ケーブルをテストしているTecnalia Electrical Laboratoriesは、初期試運転中にテストされた全回路の4.5%が何らかの形で故障したと報告しています。これは単一の研究所の現場統計であり、ここではサンプルごとに独立して再検証されていません。ほとんどの場合、ケーブルを完全に交換するのではなく、アクセサリの再終端または再充填によって解決されています。

根本的な原則はケーブルに特有のものではなく、電子部品／電気部品の試験方法にも同様の注意が払われている。ここでは、ケーブル試験の義務としてではなく、一般的な繰り返し過電圧リスクの一例として、規格について論じた二次資料から引用している。

「…同一の試験片に試験電圧を繰り返し印加することは推奨されません。…絶縁破壊電圧よりも低い過電圧であっても、絶縁体を損傷し、安全率を低下させる可能性があります。」

— MIL-STD-202、方法301（耐電圧）（二次的な業界情報源からの引用）；正確な文言と条項番号を現在の主要規格と照合して確認してください。

ケーブルクラスに応じた試験電圧、試験時間、および試験機器の選択

最新の耐電圧試験器（hi-pot、またはhi-pot testと表記されることもあります）は、安定化された高電圧電源、調整可能な電流制限、および試験対象デバイスごとにオペレーターが選択するトリップ電流設定を中心に構築されています。ランプ速度、試験時間、および電流範囲はすべて、一般的な耐電圧試験器で個別に構成できます。試験対象デバイスが完成したケーブルアセンブリ、変圧器の巻線、または開閉装置パネルのいずれであっても、コアとなる機器のアーキテクチャは同じです。ただし、具体的な印加電圧試験手順は機器の種類によって異なります（たとえば、変圧器工場の誘電試験は、このガイドで説明するケーブル固有の規格ではなく、IEC 60076-3/IEEE C57.12.90に従います）。ケーブル自体の容量充電電流はケーブルの長さとともに増加するため、長いケーブル配線では、短いテストリードと高電圧リードのみの場合よりも高い電流制限と遅いランプ速度が必要です。電流トリップ設定を低く設定しすぎると、試験器は正常なケーブルで誤作動を起こします。電圧を高く設定しすぎると、テスターが初期段階の絶縁欠陥を完全に見逃してしまう可能性があり、診断テストであるはずのテストが、有用な合否信号が得られないままケーブルに不必要なストレスを与えるだけのものになってしまう。交流および直流の耐電圧テストの両方をサポートするテスターは、オペレーターがテストごとに電圧の種類を選択できるようにし、IEEE 400.1 に基づく従来の紙/PILC 絶縁交流サービスケーブルには専用の直流耐電圧機能が依然として有効であり、テスト手順で指定された交流テスト電圧を印加しながら、最後に単一の読み取り値を確認するだけでなく、電流の流れを継続的に監視する必要がある。

耐電圧試験装置を評価する購入者は、測定された漏洩電流の結果を、適用規格で要求される正確な耐電圧試験電圧および耐電圧電圧に対して記録できること、安全インターロックがエリアが安全であることを確認したら自動的に試験を開始できること、および一部の耐電圧試験装置では、異なるケーブルクラスにわたる繰り返し生産実行のために複数の試験プロファイルを保存できることを確認する必要があります。この試験が対象とする機器タイプ全体で、この試験は、特にその形状が適用されるスイッチギアパネルおよび終端/アクセサリの沿面距離と空間距離が不十分であること、および敏感なコンポーネントの場合、低電流制限により、より太いゲージの導電性ケーブルに適した高電流ストレス試験から試験対象のケーブルを保護するなど、ユニットが出荷される前に絶縁と耐電圧の弱点を明らかにするのに役立ちます。実際の欠陥を検出する耐電圧試験装置と、絶縁に意味のあるほどのストレスを与えずに低電流サンプルを通過するだけの耐電圧試験装置を区別するのは、単に高い最大電圧定格ではなく、適切に仕様が規定された交流電源と安定した電流設定です。この安全試験は、試運転前に該当するIECまたはANSI/NETA規格への準拠を実証するための必須ステップの1つであり、それ自体が保証ではありません。耐電圧試験器の価格は、出力電圧と電流範囲によって大きく異なります。11kVケーブル作業用に定格されたベンチユニットは、公益事業規模の試運転用に構築された260kV VFSRシステムよりもはるかに安価であるため、仕様（および価格）は、仕様書の最高値ではなく、実際にテストするケーブルクラスに合わせてください。11kVケーブルの耐電圧試験電圧を指定するよう求める購入者は、ベンダーのデフォルト設定ではなく、規格の表から始めるべきです。他の電圧クラスのケーブルの公開されている耐電圧試験値についても同様です。数値は仕様に属し、機器のブランドに属しません。電圧が正しく設定されると、合否判定はもう1つの数値、つまりテスターのトリップ制限に設定されている耐電圧試験許容漏洩電流値に集約されます。これは、試験の通電を制御する安全インターロックとは別の設定であり、工場出荷時の任意のデフォルト値ではなく、規格とケーブルの実際の静電容量に一致している必要があります。DEMIKSのケーブル耐電圧試験システムは、この電圧クラス範囲を1つのプラットフォームでカバーするように設計されています。

業界展望：ケーブル試験規格が進化し続ける理由

ケーブル試験規格は絶えず進化しており、現在試験装置を評価する購入者は、参照フレームワークが常に変化し続けることを想定しておく必要があります。上記のRFQチェックリストは今日の規格に基づいて作成されていますが、その基準自体が常に変化しているため、現在の準拠と同様に装置の柔軟性が重要になります。NETAの業界誌である2026年夏号では、次のANSI/NETA MTS改訂サイクルが活発に進行中であり、2026年5月からワーキンググループの招集と投票プールの調査が開始されていることが確認されています。この改訂サイクルでは、バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）、太陽光発電システム、風力タービンに関する新しいセクションが具体的に追加され、既存のケーブル試験の閾値を単に厳しくするのではなく、新しいグリッドインフラストラクチャに合わせて電気試験の範囲が拡大していることが反映されています。また、IEC独自の試運転試験規格も、実地検証が続けられています。Tecnalia社が20年間にわたり蓄積してきた高圧ケーブル試運転データ（36/66kV～220/400kV、IEC 60840/62067ファミリー規格に準拠した試験）は、まさに将来の規格改訂の基盤となる現場の証拠です。購入者にとって重要なのは、今日では基準が厳しくなっているということではなく、規格策定機関が新たな試験シナリオ（例えば、BESS/PV/風力発電の相互接続ケーブルなど）を正式に定める際に、現在購入する試験機器がそれらのシナリオに対応できる柔軟性を備えている必要があるということです。

よくある質問