CV・CVTケーブルの『水トリー現象』とその対策最前線！

CV・CVTケーブルの『水トリー現象』とその対策最前線！

現代社会において、電力は空気のように当たり前に存在するものです。その安定供給を支えているのが、地中や建物内に張り巡らされた高圧電力ケーブルです。しかし、この「電気の道」には、目に見えないところで静かに進行し、突発的な停電を引き起こす天敵が存在します。それが「水トリー現象」です。

本稿では、電力設備の保守管理において避けては通れない水トリー現象のメカニズムから、その恐ろしさ、そして現在主流となっているE-Eケーブルへの切り替えをはじめとする最新の対策技術までを徹底解説します。

1. 水トリー現象とは何か：そのメカニズムを解剖する

「水トリー」という言葉は、水分が絶縁体の中で「樹枝状（Tree）」に広がっていく様子から名付けられました。主に架橋ポリエチレン（XLPE）を絶縁体として使用するCVケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）やCVTケーブル（単心3本より合わせ形CVケーブル）に特有の劣化現象です。

発生の3要素

• 電界の存在（電圧がかかっていること）

• 水分の存在（外部からの浸入や材料内の残留水分）

• 欠陥の存在（絶縁体内の微細な空隙、不純物、半導電層の突起など）

劣化のプロセス

絶縁体内に浸入した水分が、高い電圧（電界）のストレスによって凝集し、絶縁体組織を物理的に押し広げながら微細な亀裂を形成していきます。この亀裂が樹枝状に成長していくと、最終的には絶縁体が貫通し、「絶縁破壊」、つまりショートを引き起こします。

水トリーは、発生場所によって以下の3種類に分類されます。

• ボウタイトリー：絶縁体内部の不純物や空隙から、蝶ネクタイ（Bow-tie）状に両側へ成長するもの。

• ベントトリー：内外の半導電層と絶縁体の界面から内部へ向かって成長するもの。絶縁破壊への影響が最も大きいとされています。

• マイクロトリー：非常に微細なもの。

2. 水トリーが引き起こすトラブルの事例

水トリーの最も恐ろしい点は、「予兆がほとんどないまま、ある日突然事故が起こる」ことです。

• 事例A：工場での全域停電
  敷設から25年が経過した高圧CVケーブルが、落雷もない晴天の日に突然絶縁破壊を起こしました。調査の結果、ケーブル内部に水トリーが充満しており、長年の浸水が原因であることが判明。生産ラインが数日ストップする多大な損害が発生しました。

• 事例B：浸水した管路内での事故
  地中の管路内に雨水が溜まり、常にケーブルが水に浸かっていたケース。外部シースの傷から水分が侵入し、急速に水トリーが進展しました。定期的な保守点検（絶縁抵抗測定）では異常が見られなかったものの、より精密な「直流漏れ電流測定」を行っていれば防げた可能性がありました。

3. 対策の切り札：E-TからE-Eケーブルへの進化

質問者様が挙げられた「E-TからE-Eへの切り替え」は、現在最も効果的とされるハードウェア面での対策です。

E-Tケーブル（押し出し半導電層・テープ半導電層）

かつての主流だった構造です。内部の導体側は「押し出し」で滑らかに作られていますが、外部側（遮蔽層）が「半導電テープ」を巻く構造になっていました。このテープの隙間や巻きムラが電界を集中させ、水トリーの発生起点になりやすいという弱点がありました。

E-Eケーブル（押し出し半導電層・押し出し半導電層）

これに対し、E-Eケーブルは内・外両方の半導電層を「同時押し出し」で成形します。

• メリット：絶縁体と半導電層の界面が極めて平滑になり、電界集中が劇的に緩和されます。

• 止水性能：近年のE-Eケーブルは、さらに「水密型（導体内に止水材を充填）」や「遮水層（アルミテープなど）」を備えたものが一般的で、物理的に水を通さない設計になっています。

4. その他の重要対策：ソフト・ハードの両面から

E-Eケーブルへの更新以外にも、寿命を延ばし、事故を防ぐための対策は多岐にわたります。

1. 診断技術による「見える化」
   ケーブルをすべて新品にするには多額のコストがかかります。そのため、「いつ交換すべきか」を正しく判断する診断が不可欠です。

   • 直流漏れ電流測定：ケーブルに直流電圧を印加し、漏れてくる微弱な電流を測定します。水トリーによる劣化度合いを数値化できる代表的な手法です。

   • 残留電荷測定：水トリー内に蓄積された電荷を測定する方法で、特に水トリー劣化の検出感度が高いとされています。

   • 活線診断（活線下の誘電正接測定）：停電させずに運用中のまま劣化を判定する技術も進化しています。

2. 敷設環境の改善
   水トリーの主因である「水」を遠ざける物理的な処置です。

   • 管路の排水・防水：マンホール内や管路内の溜水を定期的に排水し、ケーブルが常に水に浸かっている状態を解消します。

   • 端末処理の徹底：ケーブルの末端部分（接続部）は最も水が侵入しやすい箇所です。高品質な端末処理材の使用と、熟練した施工者による作業が、長寿命化の絶対条件です。

3. ドライ硬化製法の採用
   製造工程における対策です。かつては架橋反応に蒸気（スチーム）を使用していましたが、現在は窒素ガスなどの不活性ガスを用いた「ドライ硬化」が主流です。これにより、製造段階で絶縁体内に残留する水分を極限まで減らしています。

4. 更新計画の策定
   一般的にCVケーブルの期待寿命は、水に浸かる環境で15～20年、乾燥した環境で20～30年と言われています。これを基準に、重要負荷（病院、サーバーセンターなど）に繋がるラインから優先的に計画更新を行うことが、リスクマネジメントの基本です。

5. まとめ：電気の安全を守るために

水トリー現象は、一度発生すると元に戻ることはありません。しかし、技術の進歩によって、その発生を抑え、成長を監視することが可能になりました。

1. 「E-Eケーブル」への更新で、構造的な弱点を克服する。

2. 「定期的な劣化診断」で、見えない劣化を数値化する。

3. 「環境整備と施工品質」で、水の侵入を徹底的に防ぐ。

この3本の柱を軸に、施設の状況に合わせた最適なメンテナンスプランを立てることが、将来の突発停電リスクを最小限に抑える唯一の道です。

【用語解説：CVケーブルの名称の由来】

• C：Cross-linked Polyethylene（架橋ポリエチレン）

• V：Polyvinyl Chloride (PVC) Sheath（ビニルシース）

• T：Triplex（3本より合わせ）