ミネラル絶縁(MI)ケーブル終端用ピン・グランド・ガイド

MIケーブルの終端が早期に故障したり、耐火特性が失われたりしてお困りではありませんか？課題は、ケーブル独自の耐火特性を維持しながら、吸湿性のある酸化マグネシウム絶縁体を適切にシールすることにあります。. ミネラル絶縁ケーブル用ピングランドは、吸湿性のあるMgO絶縁体を密封し、耐火等級を維持し、1000℃までの高温用途で信頼性の高い電気接続を保証する特殊な終端ソリューションを提供します。. ケーブルグランド業界で10年間働いてきて、不適切な終端技術によるMIケーブルの故障を数え切れないほど目撃してきました。ピングランド技術を理解することは、石油化学プラント、原子力施設、またはケーブルの完全性が封じ込めか大惨事かの分かれ目になる重要な安全アプリケーションで耐火システムを扱う人にとって極めて重要です。.

目次

• MIケーブル用ピングランドとは？
• なぜMIケーブルには特殊な終端処理が必要なのか？
• ピン・グランドの働き
• MIケーブル・ピン・グランドの種類とは？
• ピングランドを正しく取り付けるには？
• MIケーブル用ピングランドに関するFAQ

MIケーブル用ピングランドとは？

ピングランドは、特にミネラル絶縁ケーブル用に設計された特殊なケーブル終端装置で、耐火性を維持しながら吸湿性の酸化マグネシウム絶縁体への湿気の侵入を防ぐシーリングコンパウンドと圧縮機構を特徴としています。.

MIケーブルの構造を理解する

鉱物絶縁ケーブルは、圧縮された酸化マグネシウム (MgO) 粉末に埋め込まれた銅導体で構成され、そのすべてがシームレスな銅またはステンレス鋼のシースに収められています。このユニークな構造は、優れた耐火性を提供しますが、終端処理に特有の課題があります。.

MIケーブルの主な特徴

• 耐火性： 1000℃までの回路品位を長時間維持
• 吸湿性断熱材¹: MgOは空気中の水分を容易に吸収する
• メタリックシース： 機械的保護と電気的遮蔽を提供
• コンパクトな構造： ソリッド絶縁によりケーブル径を小さくできる
• 高温定格： 過酷な温度環境に対応

MIケーブルの終端処理における重要な課題は、MgO絶縁体の湿気汚染を防ぐことにある。湿気にさらされると、酸化マグネシウムは水酸化マグネシウムを形成し、この水酸化マグネシウムが絶縁体を著しく劣化させます。 絶縁抵抗² 回路故障の原因となる。.

ピングランド設計の原則

ピングランドは、特殊な設計機能によりMIケーブル終端の課題に対応します：

シーリング・システム：

• 一次シールがケーブル入口からの湿気の侵入を防ぐ
• 露出したMgO断熱材を保護する二次シール
• コンプレッション・フィッティングは、熱サイクル下でもシールの完全性を維持します。
• 過酷な環境に耐える耐薬品性素材

導体終端：

• 個々のピンが確実な電気接続を提供
• 絶縁ピンアセンブリが短絡を防止
• ストレインリリーフが導体接続を保護
• 端子台は様々な接続方法に対応

ドイツのハンブルグにある化学処理施設の安全エンジニア、アンドレアスと仕事をしたことを覚えている。彼の工場では、緊急シャットダウンシステムのMIケーブルが湿気による故障を繰り返していました。既存の終端部はMgO絶縁体を適切にシールしておらず、絶縁抵抗が許容レベル以下に低下していました。当社の特殊なピングランドと強化されたシーリング・コンパウンドを導入したところ、システムの信頼性が劇的に向上し、その後2年間、湿気による故障はゼロになりました。.

極限環境における材料選択

真鍮製ピン・グランド：

• 200℃までの標準的な用途
• 優れた導電性
• ほとんどの設置において費用対効果が高い
• 屋内環境に適している

ステンレス・スチール製ピン・グランド：

• 600℃までの高温用途
• 優れた耐食性
• 化学処理環境
• 海洋・海上施設

ニッケルメッキ・オプション：

• 強化された腐食保護
• 熱伝導性の向上
• 原子力および航空宇宙用途
• 過酷な条件下での長寿命

なぜMIケーブルには特殊な終端処理が必要なのか？

MIケーブルは、吸湿性のある酸化マグネシウム絶縁体を大気中の湿気から完全に密閉する必要がある一方で、ケーブルの耐火特性を維持し、信頼性の高い電気接続を確保する必要があるため、特殊な終端処理が必要となる。.

水分への挑戦

酸化マグネシウム絶縁は、標準的なケーブルグランドでは対処できないユニークな課題を提示します：

吸湿性：

• 空気中の水分を素早く吸収（暴露後数分以内）
• 水と結合すると水酸化マグネシウムを生成する。
• 絶縁抵抗がGΩからMΩの範囲に低下
• 極端な場合、回路の完全な故障を引き起こす可能性がある

化学反応プロセス：
MgO + H₂O → Mg(OH)₂

この反応は通常の条件下では不可逆的であり、絶縁特性を永久的に劣化させます。一旦汚染されると、唯一の解決策はケーブルの交換であり、最初の適切な終端処理が重要になります。.

耐火メンテナンス

MIケーブルは、主にその優れた耐火性のために使用されるが、適切な終端処理によってその耐火性を維持する必要がある：

防火性能の要件：

• 回路の完全性は1000℃で3時間以上維持される³
• ケーブル長に沿った火炎伝播なし
• 最小限の煙と有毒ガスの排出
• 火災にさらされても運転を継続

ポリマーシールを使用した標準的なケーブルグランドは、比較的低い温度（150～200℃）で破損し、耐火システム全体が損なわれます。ピングランドは、ケーブルの耐火等級を通して完全性を維持する高温シール材を使用しています。.

アブダビにある石油化学コンビナートの電気システムを管理するハッサンは、MIケーブルの終端が不適切だったために重大な安全障害が発生しそうになった事例を紹介した。緊急システムの火災テスト中に、標準的なケーブルグランドが180℃で破損し、重要なシャットダウン信号が失われました。潜在的な影響は深刻で、緊急事態の間にプロセス制御が失われました。当社の耐火ピングランドに改修した後、同社のシステムは必要な火災暴露期間を通じて完全な機能を維持し、人員の安全と環境保護を保証しています。.

電気的性能に関する考察

絶縁抵抗の要件：

• 電源回路用 DC500V で最小 100 MΩ
• 計装回路に対するより高い要求
• 耐用年数を通じて価値を維持しなければならない
• 温度と湿度の変化が性能に影響する

導体保護：

• 個別の導体シーリングにより二次汚染を防止
• ストレインリリーフにより機械的損傷を防止
• 適切なピンサイズにより信頼性の高い接続を実現
• 熱膨張吸収材が応力による故障を防ぐ

ピン・グランドの働き

ピングランドは、まずケーブルシースのエントリーポイントをシールし、次に特殊なコンパウンドで各導体を個別にシールし、最後に絶縁ピンアセンブリを通して確実な電気的終端を提供する多段シールシステムによって機能します。.

プライマリー・シール機構

水分の浸入に対する防御の第一線は、ケーブル・シースの入口で行われる：

圧縮シール設計：

• ケーブル・シースに対して圧縮されたエラストマー・シール
• 大気汚染を防ぐガス密閉バリア
• 熱サイクル下でもシールの完全性を維持
• 銅製およびステンレス製シースに対応

シール材の選択：

• 一般用途向けEPDM（-40℃～+150）
• 耐薬品性フルオロカーボン（-20℃～+200）
• 高温用シリコーン（-60℃～＋250）
• 過酷な化学的・温度条件下での使用に耐えるPTFE

二次シーリング・システム

ケーブルの準備後、個々の導体は湿気にさらされないように保護する必要がある：

シーリングコンパウンドの用途

• 特殊コンパウンドが導体周辺のボイドを埋める
• 化学バリアが湿気の移動を防ぐ
• 熱応力下でも柔軟性を維持
• MgO断熱材との相性

化合物の種類：

• エポキシ系：永久シール、高温耐性
• シリコンベース：柔軟なシール、容易なリワーク能力
• ポリウレタンベース：耐薬品性、適度な温度
• セラミック充填：耐火性、極限温度対応

ピンアセンブリと終端

最終段階は、環境保護を維持しながら、確実な電気接続を提供する：

ピンデザインの特徴：

• 各導体用の個別の絶縁ピン
• ケーブル導体への確実な機械的接続
• 絶縁により導体間の短絡を防止
• 端子台互換性のための標準化された間隔

接続方法：

• 現場配線の柔軟性を高めるネジ端子
• 高信頼性アプリケーション用圧着接続
• 常設用のはんだ接続
• メンテナンスフリーのスプリング端子

熱性能管理

ピングランドは、部品間の大きな熱膨張差に対応しなければならない：

拡大への配慮：

• 銅シース膨張率: 17 × 10-⁶ /°C
• スチールグランド本体の膨張: 12 × 10-⁶ /°C
• シーリング材の膨張：材料の種類によって異なる
• ピン・アッセンブリの熱移動の許容範囲

デザイン・ソリューション：

• 柔軟なシール材で差動膨張に対応
• バネ仕掛けの部品が接触圧力を維持
• サーマルバリアが繊細な部品への熱伝達を防ぐ
• 長いケーブルのエキスパンション・ジョイント

MIケーブル・ピン・グランドの種類とは？

MIケーブルピングランドは、屋内/屋外のバリエーション、1芯/多芯構成、および危険区域、高温用途、原子力施設用の特殊設計があり、それぞれ特定の環境要件と性能要件に最適化されています。.

標準屋内ピングランド

基本構成：

• 真鍮またはアルミニウム製
• EPDMシール材
• 温度範囲：-20℃～+120
• IP65/IP66 環境保護
• 標準メートルおよびNPTスレッド

アプリケーション

• ビル火災警報システム
• 非常用照明回路
• HVAC制御システム
• 工業プロセス監視
• 一般計装アプリケーション

屋外・船舶用ピングランド

強化されたプロテクション機能：

• 316Lステンレススチール製
• フルオロカーボン製シール材
• UV耐性部品
• 耐塩水噴霧腐食性
• IP67/IP68環境定格

特殊コーティング：

• 無電解ニッケルめっき⁴ 耐食性
• 化学的適合性のためのPTFEコーティング
• UVプロテクションのためのエポキシ・パウダー・コーティング
• アルミニウム部品の陽極酸化仕上げ

危険区域用ピン・グランド

防爆設計：

• ATEXおよびIECEx認証
• 耐圧防爆構造
• 認定温度等級
• ガスグループ適合性評価
• IP66/IP67 準拠の防塵性能

認定基準：

• ATEX指令2014/34/EU⁵ 欧州市場向け
• 国際的なアプリケーションのためのIECEx
• 北米用UL/CSA
• インド市場の要求に応えるPESO

認証	ガスグループ	温度クラス	代表的なアプリケーション
アテックス	IIA、IIB、IIC	T1-T6	化学処理、石油・ガス
IECEx	i, iia, iib, iic	T1-T6	国際危険区域
UL/CSA	クラスI ディビジョン1＆2	T1-T6	北米での設備

高温用ピン・グランド

極端な温度での使用：

• 動作範囲：-40℃～+600
• セラミック充填シールコンパウンド
• 高温合金構造
• 耐火断熱材
• 1000℃までの耐火性

特殊なアプリケーション：

• 炉の監視システム
• 製鉄所計装
• ガラス製造設備
• 航空宇宙地上支援システム
• 原子炉モニタリング

多芯ピングランド

高密度構成：

• 2-37 シングルグランドでの導体終端
• スペースに制約のあるアプリケーション向けのコンパクト設計
• 個々の導体の識別
• モジュラーピンアセンブリシステム
• カスタム構成も可能

メリット

• 設置時間とコストの削減
• システムの信頼性向上
• スペース効率の良い設置
• メンテナンス手順の簡素化
• 環境保護の強化

ピングランドを正しく取り付けるには？

ピングランドの正しい取り付けには、ケーブルの正確な準備、適切なシーリング材の塗布、圧縮順序の制御、そして湿気のない密閉と信頼性の高い電気接続を保証するための徹底的なテストが必要です。.

ケーブルの準備手順

ステップ1：ケーブル・ストリップ

• 外側のシースを取り除き、MgO絶縁体を露出させる
• 専用のMIケーブル・ストリップ・ツールを使用する
• ダメージのないきれいなスクエアカットを維持
• 標準的なストリップの長さ：グランドサイズにより25～40mm

ステップ2：導体の準備

• 個々の導体を慎重に露出させる
• 適切な溶剤を使ってMgOの絶縁体を取り除く
• イソプロピルアルコールで導体を洗浄する
• 吸湿を防ぐため、暴露時間を最小限に抑える

重要な安全注意事項： 可能な限り相対湿度50%未満の乾燥した環境で作業すること。MgO断熱材を露出させる前にシール材を準備すること。.

シーリングコンパウンドの用途

化合物の選択：

• コンパウンドを使用温度範囲に合わせる
• 化学的適合性の要件を考慮する
• 必要であれば、耐火等級を確認する
• メーカーの賞味期限と保管条件を確認する

応用技術：

• コンパウンドを導体周囲の空隙に注入する
• 湿気がこもりやすいエアポケットをなくす
• コンパウンドの厚みを一定に保つ
• 最終組立前に適切な硬化時間を取る

品質管理：

• 完全なカバレッジの目視検査
• 適切なコンパウンドの一貫性をチェックする
• 気泡や空洞がないことを確認する。
• トレーサビリティのための化合物バッチ番号の文書化

組み立て順序

ステップ1：プライマリーシールの取り付け

• グランド本体にケーブルを通す
• 一次シールをケーブル・シースに密着させる
• 規定の圧縮トルクを加える
• 必要に応じて圧力テストを行い、シールの完全性を確認する。

ステップ2：ピンの組み立て

• 個々のピンを準備した導体に挿入する
• 確実な機械的接続
• 適切なピンの位置と間隔を確認する
• 必要な導体シーリング材を塗布する

ステップ3：最終組み立て

• ピンアセンブリをグランド本体に取り付ける
• 二次シールに最終圧縮を加える
• すべての接続部を仕様のトルクで締め付ける
• 環境保護カバーの設置

取り付けトルク仕様

グランドサイズ	プライマリーシールトルク	ピン組立トルク	最終組立トルク
M16	8-12 Nm	2-3 Nm	10-15 Nm
M20	12-18 Nm	2-3 Nm	15-20 Nm
M25	18-25 Nm	3-4 Nm	20-30 Nm
M32	25-35 Nm	3-4 Nm	30-40 Nm

テストと検証

絶縁抵抗試験：

• 電源回路のDC500V試験
• 制御回路はDC250Vでテスト
• 最小許容値：>100 MΩ 以上
• 将来の比較のために初期値を記録する

環境シールテスト：

• 規定のIP定格に準拠した圧力試験
• 適切な試験圧力と試験時間を使用する
• 目に見える漏れがないかチェックする
• テスト結果と是正措置を文書化する

電気導通試験：

• すべての導線の接続を確認する
• ピンと端子の導通を確認する
• 必要に応じてシース接地のテスト
• 導体間の短絡がないことを確認する

Beptoでは、すべてのMIケーブルピングランドに包括的な設置トレーニングとサポート資料を提供しています。当社の技術チームは、何千人もの設置業者が一貫した信頼性の高い結果を達成できるよう、ステップバイステップの手順を開発しました。適切な手順に従うことで、設置成功率が75%から95%以上に向上し、コールバックや保証クレームが大幅に減少することを確認しています。.

結論

ピングランドは、鉱物絶縁ケーブルと電気システムの間の重要なインターフェースであり、MIケーブルのユニークな特性を維持するための特殊な設計と設置技術が必要です。適切な選定は、環境条件、温度要件、および危険区域分類を考慮し、正しい設置手順は長期的な信頼性と安全性を保証します。高品質のピングランドと適切な設置技術への投資は、システムの信頼性の向上、メンテナンスコストの削減、および安全性能の強化を通じて、利益をもたらします。これらの原則を理解することで、失敗が許されない重要な用途に最適なMIケーブルシステムの設計と導入が可能になります。.

MIケーブル用ピングランドに関するFAQ

1. 吸湿性物質の特性と、空気中の水分を吸収しやすい理由について学ぶ。. ↩

2. 電気安全を確保するための絶縁抵抗の原理とその測定方法を理解する。. ↩

3. 重要な安全ケーブルの耐火性と回路の完全性を規定する国際規格をご覧ください。. ↩

4. 無電解ニッケルめっきのプロセスとその耐食性の利点をご覧ください。. ↩

5. 爆発の危険性のある雰囲気で使用される機器に関するATEX指令の公式概要をご覧ください。. ↩