目次
絶縁劣化の概略
絶縁劣化とは、電気設備に使用されている絶縁材料が、時間や様々な外部要因の影響を受けて
本来持っている電気を通さない（絶縁する）能力が徐々に低下していく現象のこと。
最終的には、電気を通してしまう状態（絶縁破壊）となり
短絡、地絡、感電などの重大な事故につながる可能性がある。
絶縁劣化の種類
1. 熱的劣化 (Thermal Degradation)
電気設備が運転中に発生する熱や、周囲環境からの熱によって絶縁材料が劣化する現象。
- 過負荷運転
定格電流以上の電流が流れ続けると、導体や絶縁体に過剰な熱が発生し
絶縁材料の化学結合が破壊されたり、炭化したりして劣化が進行する。 - 周囲温度の上昇
高温の環境下での運転は、絶縁材料の化学反応速度を速め、劣化を促進する。 - 放熱不良
冷却系統の不具合や埃の堆積などにより放熱が妨げられると、熱がこもり、局所的な過熱を引き起こす。
2. 電気的劣化 (Electrical Degradation)
電圧ストレスによって絶縁材料が損傷する現象。
- 部分放電 (Partial Discharge: PD)
絶縁材料内部や表面の微小な空隙（ボイド）や不均一な電界集中部で発生する小さな放電現象。
部分放電が繰り返されると、絶縁材料の化学結合が破壊され、徐々に劣化が進行し
最終的には絶縁破壊に至る。 - 過電圧
雷サージ、開閉サージ（スイッチの開閉時に発生する過渡的な電圧上昇）
地絡事故などによる異常な高電圧が印加されると、絶縁材料に大きなストレスがかかり
瞬時または累積的に劣化を引き起こす。 - 高調波
電圧波形に歪みが生じると、絶縁材料に通常とは異なる周波数のストレスがかかり
部分放電の発生を促進したり、過熱を引き起こしたりする場合がある。
3. 環境的劣化 (Environmental Degradation)
周囲の環境条件が絶縁材料に影響を与える現象。
- 水分 (Moisture)
湿気は絶縁材料の誘電率や誘電正接を増加させ、絶縁耐力を低下させる。
特に、絶縁材料内部に水分が浸入すると、部分放電の発生源となったり
導電路を形成したりすることがある。 - 汚損 (Contamination)
埃、塩分、化学物質、油などが絶縁材料の表面に付着すると、導電性の膜を形成し
漏れ電流が増加する。これにより、フラッシュオーバー（絶縁表面に沿った放電）や
トラッキング（絶縁表面に沿って導電性の炭化路が形成される現象）を引き起こし
絶縁破壊に至る可能性がある。 - 紫外線 (UV Radiation)
屋外で使用される絶縁体は、太陽光に含まれる紫外線の影響を受け
表面が劣化したり、ひび割れが生じたりすることがある。 - 化学物質
酸、アルカリ、溶剤などの化学物質が絶縁材料に接触すると
化学反応によって材料が変質し、絶縁性能が低下する。
4. 機械的劣化 (Mechanical Degradation)
物理的な力によって絶縁材料が損傷する現象。
- 振動・衝撃
運転中の振動や外部からの衝撃によって、絶縁材料に亀裂が生じたり、剥離したりすることがある。 - 熱伸縮
運転中の温度変化による材料の膨張・収縮によって、異なる材料間でストレスが生じ
亀裂や層間剥離を引き起こすことがある。 - 外力による損傷
設置時やメンテナンス時の不注意による引っかき傷、圧縮、せん断など。
5. 時間的劣化 (Aging Degradation)
- 経年変化
長期間の使用により、絶縁材料の分子構造が徐々に変化し
弾力性や機械的強度、電気的特性が低下する。
これは、上記で述べた熱的、電気的、環境的要因が累積的に作用した結果として現れることが多い。
絶縁劣化のメカニズム
これらの原因によって絶縁劣化が進行する一般的なメカニズムは、以下の通り。
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