たのなあ受変電設備の診断はお済みですか設備診断と保守点検のおすすめ一般社団法人日本電機工業会 The Japan Electrical Manufacturers’Association 1 はじめに近年、工場などの設備は、高度に情報化され、これら設備への電力供給源である受変電設備の信頼性向上、即ち、電力の安定供給・電気の質の向上はますます重要となってきています。このため、運用期間中に適切な保全処置が施されるとともに、その寿命の終期には適切に更新され、電力の供給面で確実な連続性が要求されます。実際に受変電設備が運用に入ると、その使用状況、環境条件、保全状況、稼動年数によりその信頼性や寿命は大きく変わってきます。一方、設備の保全においては、事後保全から、設備機器の寿命分布に基づいた時間計画保全に変わってきており、さらに設備機器の故障進展メカニズムに基づいた状態監視保全の考え方が実用化されつつあります。この考え方においては、機器ごとの劣化状態を把握し、設備全体の更新時期を的確に判断すること、即ち、設備診断が重要な意味を持ってまいります。受変電設備の長期稼動化が進む中、「設備診断」を設備の安全と信頼性の向上にお役立ていただきたく、特別高圧・高圧の主な機器を中心に本資料を纏めました。本資料を日常の保守・保全、設備診断および、延命化とリニューアルに活用を推奨します。目次１はじめに 2 ２事故・障害事例 3 ３保守点検の目的と内容 3.1 保守点検の目的 3.2 保守点検の内容 3.3 ライフサイクルにおける延命化と更新の概念 4 ４電気設備保全の基本パターン 5 ５設備診断の目的と内容 5.1 設備診断の目的 5.2 設備診断の内容 6 ６電気設備機器診断技術 6.1 電気設備機器の診断法 6.2 GIS/C-GIS の診断技術 6.3 油入変圧器の診断技術 6.4 真空遮断器の診断技術 6.5 気中スイッチギヤの診断技術７延命化のポイント 7.1 延命化の目的 7.2 延命化の判断ポイント 7.3 延命化処置判断時に考慮すべき事項 7.4 機器の更新による延命化の効果 7.5 部品交換による延命化 16、17 ８設備更新のポイント 8.1 更新に向けての検討事項 8.2 設備更新による効果 18 ９設備診断の実施時期と保守点検周期および更新推奨時期 19 関係資料の紹介 2 7∼15 （裏表紙） 2 事故・障害事例電気設備の保全現場における、設備の老朽化、保全費の削減、保全技術力の低下などに伴い、事故・故障の発生リスクが増大してきています。特に設備の老朽化については、客観的なデータなどに基づく計画的な点検・部品交換・更新の実施による信頼性の確保が必要です。これを怠ると事故・障害に至るケースがあります。油入変圧器の放熱板より漏油絶縁劣化による短絡焼損した VCB （盤標準化協議会、キュービクル技術部会より）（盤標準化協議会、キュービクル技術部会より）屋内の電気室に設置され、多湿な雰囲気で経年劣化によるも重なり、溶接部から漏油に至ったと考えられる。（設置場所：屋内、設置後 27 年経過）屋外のキュービクルに設置され、塵埃堆積と多湿の影響をうけて絶縁劣化を起こし短絡焼損事故に至ったと考えられる。（設置場所：屋外のキュビークル、設置後 15 年以上経過） MCCB 電源側絶縁低下による焼損拡大写真（盤標準化協議会、キュービクル技術部会より） MCCB 電源端子部に堆積した粉塵などが吸湿したことによる絶縁劣化により、焼損に至ったものと考えられる。（設置場所：屋外、設置後 15 年以上経過）電気設備における事故・故障の要因平成 17∼ 18 年にかけて実施された、産業事故における電気設備の影響に関するアンケート結果によると、「設備的要因」で事故・故障に至るケースが多く見られ、その中でも突出しているのが設備の老朽化です。「設備の老朽化」及び「部品・機器の劣化・摩耗」に対しては、保守点検や設備診断を実施し、更新・延命化を含めた適切な保全を行うことが望まれます。事故・故障発生要因分析設備的要因設備的要因の詳細分析マネジメント要因外的要因 112 207 人的要因 455 設備的要因の詳細設計ミス部品・機器の劣化・摩耗 9 12 25 67 誤作動製造・加工ミス 219 60 297 設定ミスその他 63 （件数）（要因は複数回答あり）設備の老朽化（件数）（Ｎ＝670） (Ｎ=455) （平成17∼18 年にかけて実施された、産業事故における電気設備の影響に関する調査研究（財団法人産業研究所）による顧客アンケートの結果より） 3 3 保守点検の目的と内容 3.1 保守点検の目的受変電設備に不測の事態が発生すると、プラントの停止やビルの停電など大きな影響があります。さらに波及事故などの社会的な問題に発展する場合もあり、定期的に点検を実施して事故の未然防止に努めることが重要です。設備の信頼性を維持電力の安定供給定期的に点検を実施事故・故障の未然防止（経営に寄与）・劣化兆候の早期発見・手入れあるいは修理の計画的導入・老朽設備の改修・更新の実施時期判断 3.2 保守点検の内容種類設備の状況内容周期初年度点検停電設備使用開始から１年目くらいの安定した時期に、初期値データを得るための点検（停電して初年度点検）を実施する（対象項目は絶縁油特性試験、主回路抵抗測定、漏洩電流測定、絶縁抵抗測定など）巡視点検活線設備異常の有無を、外観・計測表示及び五感（視覚、聴覚、臭覚など）により点検普通点検停電設備異常の有無を、外観・特性測定で検査。機器を分解せずに点検整備（清掃、給油）精密点検停電設備異常の有無を、機器内部の検査・特性測定にて確認。機器を分解して点検整備（清掃、部品交換、調整）臨時点検停電巡視点検などで異常を発見した場合や事故発生時などに継続使用・部品交換・更新などの判断と回復処置のため点検整備使用開始から１年目を目途１回／日、週、月１回／１∼３年１回／６年随時 3.3 ライフサイクルにおける延命化と更新の概念故障モード初期故障期設備のライフサイクル初期データ収集期保全初年度点検偶発故障期摩耗故障期更新期保守点検期部品・機器交換による延命化巡視点検・普通点検・精密点検・寿命部品交換同左＋設備診断、延命化、更新更新推奨領域（高）故障率︵リスク︶設備診断初年度点検部品交換（低）初期トラブル 4 摩耗故障期安定期部分更新全体更新部品・機器がトラブル 4 電気設備保全の基本パターン設備診断の基本パターン（例）点検整備の基本パターン＊１運転開始＊１普通点検年１回程度診断対象機器選定（実施主体は設置者・保安管理者）実施者初年度点検巡視点検週１回程度初期の特性値収集設置者・保安管理者と製造者などが協議一次診断の実施＊１実施者３年目普通点検普通点検、整備・運転状況調査・老朽度評価ステップ１設置者・保安管理者が主体、製造者などが協力＊2 運転状況調査表、老朽度評価表＊１実施者６年目精密点検寿命部品交換、精密点検、整備二次診断の実施・老朽度評価ステップ２（特性確認、分解点検）製造者などへ委託＊１普通点検、整備実施者９年目普通点検＊2 老朽度評価表設置者・保安管理者が主体、製造者などが協力設備システム総合診断実施・設備システム評価法＊１寿命部品交換、精密点検、整備製造者などへ委託実施者 15 年目普通点検普通点検、整備設置者・保安管理者が主体、製造者などが協力＊１寿命部品交換、精密点検、整備実施者 18 年目精密点検製造者などへ委託延命化総合評価＊１＊2 設備システム評価表設備診断実施時期実施者 12 年目精密点検全体更新設備診断実施時期は更新推奨時期の５年程度前が望ましい。＊2 報告書「長期使用受変電設備の信頼性の考察」による。 5 5 設備診断の目的と内容 5.1 設備診断の目的設備診断の目的は、長期稼動した設備・機器の劣化状態を把握し、設備システムについて、総合評価することです。さらに、プラント設備などとの寿命協調を図りながら、部分更新等の延命化処置や、更新時期を明確にすることが必要です。長期稼動設備設備診断・個別機器の診断一次診断二次診断・設備システム総合診断継続使用（延命化）総合評価・部品交換・機器更新（部分更新）・保全周期の見直し・更新時期の見直し設備全体更新・更新範囲決定・電源システム見直し・環境調和・省エネルギー、省力化 5.2 設備診断の内容種類診断方法内容一次診断活線物理的要因＊１と社会的要因＊２及び、日常点検レベルの診断と計測可能な調査で評価を行い、延命化処置や更新の要否を判定する二次診断停電分解点検や電気設備機器の診断（本冊子７ページ）製造者などの専門技術員が望ましいで評価を行い、延命化や更新の要否を判定する設備システム総合診断 − 各機器の一次・二次評価結果と、設備システムについての信頼度及び老朽度評価を総合的に行う＊１物理的要因：経過年数や不具合履歴など＊２社会的要因：廃型やモデルチェンジなど 6 実施者設置者・保安管理者（または製造者など）製造者などの専門技術員が望ましい 6 電気設備機器診断技術 6.1 電気設備機器の診断法機器の診断技術は｢活線診断｣と「停電診断」に分けることができます。設備に合わせた最適な方法により、実施することで得られる情報は有益であり、積極的に診断を実施することを推奨します。 ○ 活線診断 ◎ 活線及び停電診断 ● 停電診断ガス絶縁開閉装置 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ （GIS ／ C−GIS） ● ● ● ● ● ◎ ● 断路器 ○ ○ ○ 真空遮断器（VCB） ○ ○ ○ ガス遮断器（GCB） ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ○ ● ● ○ ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ● ● 電力用コンデンサ ○ ○ ○ ● ● 気中スイッチギヤ ○ ○ ○ ● ● 計器用変成器 ○ ○ ○ 油入変圧器 ○ ○ ○ ○ ガス絶縁変圧器 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ モールド変圧器乾式変圧器避雷器有機絶縁物劣化診断機器名保護継電器単体特性試験静電容量測定平均重合度診断コイル抵抗測定ストローク測定＊２真空チェックグリース分析接触抵抗測定汚損度測定開閉動作特性絶縁抵抗測定漏れ電流測定２油中フルフラール診断油中ＣＯ＋ＣＯ診断油中ガス分析超音波探傷絶縁油特性試験騒音測定Ｘ線透視外部診断ガス中水分量測定ガス漏れ測定ガス密度測定＊１ガス成分分析環境測定局部過熱測定部分放電測定設備診断項目 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ● ● ● ● ● 以下の機器については生産中止機種につき、他機種へ更新されることをおすすめします油遮断器 ○ ○ ○ 空気遮断器磁気遮断器 ● ● ● ● ● ● ● ○ ○ ○ ● ● ● ● ● ● ○ ○ ○ ● ● ● ● ● ● （注１）設備診断、予防保全アイテムについては、各メーカにお問合せください。（注２） tanδ測定は殆ど実施されていない。＊１環境測定：温・湿度、腐食性ガス測定＊２汚損度測定：等価塩分付着量測定など 7 6.2 GIS/C-GIS の診断技術 ◆劣化進展パターンと診断方法劣化形態劣化進展パターン劣化形態要因対象タンクスペーサパッキン絶縁耐力低下経年劣化診断方法原因（１）変形亀裂破損原因（２）停電活線ガス圧監視ガス圧低下ガス漏れ診断方法事象開閉不能 ○ ○ 余寿命推定余寿命推定する方法はまだ確立されていない。動作特性試験 ○ 機器固定部エポキシ碍子 FRP、鉄鋼アルミ合金固定部機構部異常動作不良変形・磨耗 ○ 亀裂・破損 ○ 接触抵抗増大 ─ 部分過熱アーク熱電流開閉 SF6 ガス ○ 接触抵抗測定 ○ SF6 ガス純度低下 ○ 局部過熱測定締付部ゆるみメッキ層の磨耗・剥離導体接続部 ○ 超音波探傷法開閉動作による振動導体接触異常 ─ X 線透視外部診断分解ガス増加部分放電 ─ 部分放電測定短絡・地絡 ─ ○ ガス成分分析遮断部は遮断器を参照（本冊子 12ページ） ○ ○ 設備の据付現場にて SF6 ガス回収し、装置内部作業後に SF6 ガスを再充填する際は、ガス水分測定、ガス純度測定、ガス成分分析を実施する。なお、操作（リンク）機構部、電装品、補助開閉器については「6.4 真空遮断器の診断技術」（本冊子 12 ページ）の劣化進展パターンと診断方法をご参照下さい。 ◆特別高圧受変電設備の変遷 ▲京都議定書（地球温暖化防止） ▲RoHs 指令用地事情の悪化（縮小化）安全性向上（不燃化） 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 密閉縮小化（SF6）＜GIS 形＞形態種類屋外開放形屋外／室内閉鎖形 C-GIS（SF6 ガス絶縁） C-GIS （ドライエア複合絶縁）（固体絶縁） GIS C-GIS （SF6 ガス絶縁） C-GIS （ドライエア複合絶縁）（固体絶縁）気中絶縁機器を大形閉鎖盤内に配置圧縮した絶縁ガス（SF6）を封入したタンク内に各機器を収納キュービクル内に機器を収納して低い圧力の絶縁ガス（SF6）を封入キュービクル内に機器を収納した低い圧力の絶縁ガス（ドライエア）を封入、又は固体絶縁によるガスレス化・屋外開放形に比べ環境性に優れる・縮小化・縮小化・耐汚損性に優れる・耐汚損性に優れる・駆動部閉鎖化（安全性向上）・駆動部閉鎖化（安全性向上）・不燃性・不燃性・ガス圧が低く圧力容器とならない GIS ／ C-GIS 以前（屋外／室内閉鎖形）代表例仕様構造特長使用遮断器 8 油遮断器、空気遮断器、ガス遮断器ガス遮断器ガス遮断器、真空遮断器・縮小化・耐汚損性に優れる・駆動部閉鎖化（安全性向上）・不燃性，難燃性・ガス圧が低く圧力容器とならない・ドライエア使用もしくはガスレス化による環境負荷低減真空遮断器 ◆GIS/C-GIS 設備診断方法の紹介 GIS/C-GIS の設備診断は、劣化進展原因から ①ガス圧低下 ②機構部の変形・磨耗・劣化 ③導体接続部の劣化 ④SF6 ガスの純度低下の診断に分けられます。 ①ガス圧低下診断項目磨耗・劣化部の劣化 ②機構部の変形・ ③導体接続ガス密度測定ガス密度スイッチ（温度補正付）により規定値以下でアラームを出す。ガス漏れ測定 SF6 ガスリークディテクタにより、ガスシール部、タンク溶接個所をトレースしガス漏れを検出する。動作特性試験遮断器の開極時間、閉極時間、三相不ぞろい時間、ストローク特性などを測定し動作時間、電圧の変化から異常を発見する。Ｘ線透視外部診断外部よりＸ線を照射し撮影した画像（内部投影画像）により、接触子や接続ボルト・ナット等機構部の状態を診断する。超音波探傷法探触子から超音波を発信させ、その反射波（エコー）の時間差やその有無により欠陥の有無を判定する。（スペーサ部のクラック／碍管吸湿等が対象）局部過熱測定赤外線放射温度計によりタンクの温度分布を測定する。接触抵抗測定主回路に一定電流を流し、電圧降下法により接触抵抗値を測定する。ガスの純度低下部分放電測定 ④ SF6 内容＊１部分放電センサ部分放電により外部に漏れる電磁波を、外部に設置したセンサで検出する。絶縁スペーサ法部分放電により発生する電磁波を、絶縁スペーサの埋め込み電極にて検出する。加速度，超音波センサ法部分放電により発生するタンク外の機械的振動や異物が衝突する際の振動を検出する。タンク内部の分解ガスをセンサで検出する。ガス成分分析（注）気中機器（制御機器）については「6.5 気中スイッチギヤ（本冊子 14 ページ）」の劣化形態となる。＊１部分放電や VCB 駆動電流を常時監視することにより機器の状態変化に応じたメンテナンス（CBM：Condition Based Maintenance）も実用化されつつある。 ◆GIS/C-GIS 主回路事故のイメージ GIS/C-GIS の事故のうち、導体接触異常に伴う部分過熱などにより発生する分解ガスの増加は部分放電に進展し、短絡・地絡等の大事故につながる恐れがあります。部分放電信号の伝搬ガス検知管式測定器タンク内部イメージ導体接触異常の発生絶縁スペーサ導体 HF 検知管 SO2 検知管接触抵抗大 ↓ 部分過熱 ↓ 部分放電分解ガス（HF、SO2）の発生活線中に診断する部分放電測定とタンクから SF6 ガスを採取し分解ガスの濃度を測定することでタンク内部の異常の有無を把握出来る。 AE センサ電磁波の発生埋め込み電極地絡短絡振動の発生タンク漏れ電磁波アンテナ部分放電測定装置 9 6.3 油入変圧器の診断技術 ◆劣化進展パターンと診断方法劣化形態対象要因絶縁物の平均重合度低下絶縁紙プレスボード長期運転過負荷運転大電流浸入異常電圧侵入油温上昇熱分解進行高調波流入直流の偏磁鉄心の共振締付部の緩み外気侵入水分量増加巻線鉄心導体油中の可燃性ガス増加騒音絶縁油特性低下絶縁耐力低下診断方法＊１劣化進展パターン劣化形態原因（１）絶縁物・媒体の吸湿、汚損絶縁油碍管ブッシング重合度低下絶縁低下ヤセの発生可燃性ガス増鉄心過熱巻線過熱電磁力作用腐食性不純物溶解熱分解進行表面汚損絶縁低下事象原因（２）内部圧力上昇巻線変形・移動緩み発生振動増加鉄心過熱電磁機械力によるコイル保持物破損診断方法停電活線平均重合度法 ○ ーフルフラール法 ○ ○ 部分放電巻線断線 ○ ○ CO+CO2 法 ○ ○ 油中ガス分析 ○ ○ 絶縁油特性試 ○ ○ 絶縁破壊放圧噴油 ○ 部分放電測定ー ○ 油温上昇内部圧力上昇スラッジの生成放熱悪化全酸価値増大耐電圧低下余寿命推定絶縁低下油温上昇絶縁抵抗測定 ○ ー部分放電気中沿面閃絡騒音測定ー ○ 地絡・短絡本体のほかにも付属機器であるコンサベータ、冷却装置、無電圧タップ切換装置、負過時タップ切換装置、計器、保護装置類についても診断が必要です。＊１ tanδ測定は殆ど実施されていない。 ◆変圧器の変遷 1950 1960 社会のニーズ・設備増強 1970 ・安定性向上⇒ 不燃化・用地事情悪化⇒縮小化 1980 2000 ・労働力の不足⇒ 省力化高度成長期電力増強期 1990 2010 ・地球温暖化防止・電力の安定供給⇒高信頼化環境保護高度情報化期油入変圧器変圧器 SF6 ガス絶縁変圧器液体シリコーン液入変圧器菜種油入変圧器乾式変圧器モールド変圧器 PCB 使用禁止 ◆油入変圧器の事故事例低損失ニーズ省エネ法改正（トップランナー変圧器）推定原因特高油入変圧器コイル絶縁紙劣化による焼損長期間の使用により、経年劣化で絶縁紙が強度低下をおこし、変圧器二次外部短絡事故の電磁機械力で内部短絡が発生したものと推定されます。経年により絶縁紙の劣化、コイル保持物の痩せ・枯れが発生していた二次母線の外部至近端で三相短絡が発生電磁機械力発生コイル保持物変形破損・内部短絡 10 ◆油入変圧器の余寿命推定概念図変圧器試料採取停電絶縁紙測定・分析判定・推定絶縁紙の重合度実測値で判定重合度測定油中 CO、CO2 を分析活線絶縁油＊１ホットスポット推定温度の最も高いコイル絶縁紙の平均重合度を推定絶縁紙の平均重合度を推定油中フルフラールを分析寿命推定＊１平均重合度の推定には油中フルフラール分析を実施せず、油中 CO＋CO2 分析で実施するケースもある。 ◆油入変圧器の事故未然防止事例油中ガス分析結果の可燃性ガス発生量のトレンドから変圧器の内部異常を見つけた事例（表１∼３参照） 1200 内部点検の実施：可燃性ガス総量：水素 1000 ：メタン：エタン：一酸化炭素 800 (ppm）危険状態になったので、測定周期を短くして状況を監視：エチレン：アセチレン 600 分析結果から、内部異常の可能性があるので、内部点検を推奨 400 200 0 1995 1996 1997 （表１）異常の種類と発生ガスの関係異常の種類絶縁油の過熱主なガス H2、CH4、C2H6、 C2H4、C2H2＊2 油浸固体絶縁物の過熱 H2、CH4、C2H6、 C2H4、C2H2＊2、 CO、CO2 絶縁油中の放電 H2、CH4、 C2H4、C2H2 油浸固体絶縁物の放電 H2、CH4、C2H4、 C2H2、CO、CO2 ＊２高温時発生 1998 1999 2000 2001 判定基準（いずれか一つでも適合する場合）要注意Ⅰ H2 ≧400ppm CH4 ≧100ppm C2H2 ≧0.5ppm＊3 C2H4 ≧10ppm 要注意Ⅱ C2H2 ≧0.5ppm C2H4 ≧10ppm かつ異常 C2H2 ≧5ppm C2H4 ≧100ppm かつ C2H4 ≧100ppm かつ 2003 （表３）ガスの種類（表２）油中ガス分析の判定レベル判定レベル 2002 C2H6≧150ppm CO≧300ppm TCG≧500ppm H2：水素 CH4：メタン C2H2：アセチレン C2H4：エチレン C2H6：エタン CO：一酸化炭素 CO2：二酸化炭素 TCG：可燃性ガス総量 TCG≧500ppm TCG≧700ppm TCG 増加≧70ppm ／月＊３ C 2 H 2 が検出される場合は、追跡調査を実施することが望ましいため、可能な限り低く設定し、要注意Ⅱレベルと同じ定量下限値の 0.5ppm とする。（電気協同研究第 54 巻第 5 号（その 1）平成 11 年 2 月） 11 6.4 真空遮断器の診断技術 ◆劣化進展パターンと診断方法劣化形態劣化形態診断方法劣化進展パターン対象要因原因（１）原因（２）事象診断方法停電絶縁耐力低下絶縁支持部汚損・吸湿経年劣化繰返し疲労トラッキング発生機械強度低下絶縁破壊折損クラック地絡・短絡活線部分放電測定 − 余寿命推定余寿命推定する方法はまだ確立されていない。 ○ 真空チェック遮断性能低下通電性能低下機械的開閉不能電気的開閉不能真空バルブ・フランジ・ガラス・セラミック・ベローズ・接点断路部導体リード線リンク機構電装品モータ・コイル配線・端子端子台結露残留応力繰返し動作疲労腐食・孔食クラック発生疲労破壊真空不良電流の開閉事故負荷電流接点消耗遮断不良 ○ 接点消耗量測定 ○ 過熱焼損グリース劣化結露・腐食動作繰返し結露絶縁被覆劣化銅地金露出接触抵抗増加素線切れ過熱 − 短絡・溶着開閉動作失敗動作特性試験腐食断線クラック発生制御回路・地絡開閉動作不能 ○ − コイル抵抗測定銀移行 − 接点接触抵抗測定導通不良絶縁性被膜生成 − 開閉動作異常 ○ 補助開閉器（接点） ○ グリース分析 ○ 開閉速度低下疲労破壊 − 局部過熱測定焼損（発弧）固渋 − 接触抵抗測定 ○ 銀メッキ摩耗被膜生成グリース劣化締付緩み腐食 − ○ − ◆国内の各遮断器の変遷 1950 1960 1970 1980 1990 油遮断器（OCB）磁気遮断器（MBB）空気遮断器（ABB）ガス遮断器（GCB）真空遮断器（VCB）生産期間保守対応期間（注）遮断器の廃止機種保守対応期間については、各メーカに問い合わせください。 12 2000 2010 ◆事故事例汚損・吸湿による沿面コロナ放電発生推定原因汚損･吸湿等により絶縁物が絶縁低下､沿面コロナ放電 ( 黒色変色部 ) が発生絶縁物の汚損･吸湿等絶縁抵抗低下沿面放電発生 →相間短絡への進展ツリー状に黒変している部分がトラッキング＊１発生箇所＊１トラッキング…トラッキング現象（絶縁低下による沿面放電現象）部分放電、コロナ放電現象の主な診断、検出方法・AE センサー法・スーパーフォン・電磁波法・目視・放電発生部位の付着イオン分析硝酸イオンの検出注油・グリースの交換時期項目内容注油グリースの固化防止のため基油の補充グリース交換ちょう度低下したグリースを取り除き、新しいグリースに交換経過年数とちょう度新品時使用可能なちょう度範囲定期的注油を実施した場合のグリース交換推奨時期ちょう度高圧真空遮断器において、グリースの劣化（固化、固渋）が原因で遮断不良、投入不良といった問題が引き起こされます。よって、設置場所や使用環境により、かなり差が出ますが 1 ∼ 3 年毎のグリース固化防止のための注油、及び 6 年毎のグリース交換の実施が必要です。右図はグリース塗布後の経過年数とちょう度＊２の関係を示しています。＊２グリースの硬さを表す尺度。硬いほど数値が小さい固渋発生時期周期１∼３年毎６年毎６年年数（年）給油箇所：リンク機構部、主回路断路部（本体及び盤側） 13 6.5 気中スイッチギヤの診断技術 ◆劣化進展パターンと診断方法劣化形態劣化進展パターン劣化形態対象診断方法原因（１）要因原因（２）事象診断方法停電筐体部絶縁破壊動作不能絶縁支持物碍子・外観カバー類保護継電器制御開閉器補助開閉器接触子端子台配線接続部塵埃・雨水浸入塵埃堆積、吸湿塵埃噛み込み通電不能保護ヒューズ絶縁低下接触抵抗増大（接触不安定）接触不良トラッキング（炭化物生成）部分放電寿命推定絶縁抵抗測定絶縁破壊 ○ ー部分放電測定ー過熱（変色）溶損（気中放電） ○ 異常の確認地絡・短絡接触抵抗測定多頻度開閉腐食性ガス発生誤・不動作リセット機構不良引っかかり摩擦・摩耗の増大グリス固化塵埃堆積、吸湿導体接続部接触部断路部汚損の進行吸湿の進行熱分解の進行腐食の進行活線酸化・硫化進行腐食進行機械的振動通電振動締め付け部緩み発生経年劣化腐食の進行（変質・ヤセ）亀裂・破損発生操作・制御不能動作特性の狂い動作不能 ○ ー局部過熱測定ー ○ 接触抵抗増大（接触不安定）ヒューズ筒破損アーク放電（断線）不要動作不動作（制御ヒューズ）停電（全停）絶縁支持物等の余寿命診断も実施され始めている。 ◆気中スイッチギヤの変遷（スイッチギヤは盤内に収納される遮断器とともに進歩してきた） 1950 油遮断器 1960 1970 1980 小油量形油遮断器／磁気遮断器開放形盤 1990 2000 2010 真空・ガス遮断器金属閉鎖形盤集中制御盤導入多段積化・小型化多機能化 ◆スイッチギヤ内の機器・部品の局部過熱測定事例コンデンサの過熱測定切換スイッチの過熱測定低圧コンデンサの過熱測定事例電流計測用相切換スイッチの過熱測定事例同じ回路に接続されているコンデンサで左側のコンデンサの異常過熱を示す。 14 白色部分が高温を示す。（スイッチの接点） ◆気中スイッチギヤの劣化要因と劣化形態気中スイッチギヤの劣化は、スイッチギヤを構成する遮断器、開閉器、母線、補助継電器などの劣化であり、これらが重畳して寿命となります。影響を及ぼす要因電気的要因劣化要因劣化形態運転電圧、過電圧（開閉サージ、雷サージなど）部分放電熱的要因過負荷、過電流、高調波電流、周囲温度ヒートサイクルなど膨張収縮、変形ひずみ弾性低下機械的要因多頻度動作、外部応力、振動、衝撃など疲労、摩擦ひずみ接触不良環境的要因塵埃、汚損、湿気、温度腐食性ガス、紫外線など絶縁不良、接触不良グリース固化金属腐食、絶縁物変質 ◆気中スイッチギヤの機器・部品の劣化事例機器・部品劣化・故障写真推定原因接点汚損・吸湿の繰り返しに、通電による熱も加わり接点が酸化し、接触抵抗が増大し導通不良に至った。 MCCB （制御用）拡大放電痕盤内高圧ケーブル（3.3kV） 30 年以上の長期使用により、相間接触部が経年劣化し放電に至った。切換スイッチ接点焼損電流計切換スイッチ周囲の雰囲気の影響をうけ、経年劣化が進み（接触面の汚損、腐食）接触抵抗増大⇒過熱焼損に至った。電力用ヒューズ長期間の使用でエレメントが劣化、通常の負荷電流で溶断し消弧できずにアークで持続⇒内圧上昇⇒破裂・地絡に至った。 15 7 延命化のポイント 7.1 延命化の目的延命化の目的は、あくまで更新時までの信頼性維持を確保するための手段であり、寿命に近いものをある限定された期間だけ何がしかの対策を実施し寿命を延ばすものです。 7.2 延命化の判断ポイント老朽化機器の延命化を実施する場合、非修理系の機器は機器の更新、修理系の機器は部品交換による延命化が基本となります。しかし、修理系の機器であっても、機器更新とのコストなどの比較をおこない、必要に応じて延命化を行うことが必要です。延命する機器機器更新・部品交換の判断ポイント部品交換が有利・コストの比較修理系（修理可能）・部品交換後の故障発生頻度検討延命化実施劣化部品交換による延命化・社会的要因の判断（技術者確保困難、生産終了など）機器更新が有利非修理系（修理不可）機器更新による延命化 7.3 延命化処置判断時に考慮すべき事項修理系の電気機器で部品交換により延命化する場合、処置の最終判断は下記に示す諸事項についても検討し、総合的に判断することが重要です。延命要素機能的要素事象的要素 16 信頼性システムとしての信頼性は、最新の要求に対して基準をみたしているか安全性システムとしての安全性は、最新の要求に対して基準をみたしているか保守性保守、メンテナンス性に改善の必要性はないか機能性設備・機器に機能向上の必要はないか、運用管理上の機能向上の必要はないか環境性周囲環境条件に対応できているか物理的放置しておくと他の機器へ波及する恐れはないか経済的維持管理上かなりの経費を必要としないか製品的代替品または補修は可能か 7.4 機器の更新による延命化の効果機器更新による延命化においては、「現在供給中の標準機器により更新する。」また、「機器の故障によるトラブルを最小限に抑えるために機器が摩耗故障期に達する前に更新する。」など、総合的にみて得策となる方法を、選択することが必要です。以下に、機器更新による効果をご紹介します。更新により期待される効果既設対象機器更新推奨機器高信頼化高機能化高性能化縮小化省スペース化 ○ 省力化省人化環境調和特別高圧ＧＩＳＧＩＳ、Ｃ−ＧＩＳ ○ ○ 断路器断路器 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 油遮断器ガス遮断器真空遮断器空気遮断器真空遮断器ＧＩＳＣ−ＧＩＳ ○ 油入変成器油入変成器 ○ ○ ○ ○ ○ 避雷器酸化亜鉛形避雷器 ○ ○ ○ ○ ○ 油入変圧器 ○ ○ ○ ガス変圧器 ○ ○ 真空遮断器ガス遮断器 ○ ○ モールド変圧器（高効率形）油入変圧器（高効率形） ○ ○ 乾式コンデンサ ○ 油入変圧器真空遮断器磁気遮断器油遮断器高圧乾式変圧器油入変圧器モールド変圧器コンデンサ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 監視制御油入コンデンサ ○ 気中スイッチギヤ高機能配電盤 ○ ○ ○ 誘導形保護継電器デジタル形保護継電器 ○ ○ ○ ○ 指示計器多機能複合計器 ○ ○ ○ ○ 監視・制御装置多機能監視制御装置 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 7.5 部品交換による延命化主な対象機器内部気中スイッチギヤ気密油密変成器変圧器表示記録部断路器遮断器制御部交換の判断要素ＣＧ ̶ＩＳＧＩＳ交換部品部位交換推奨時期（年）操作・制御部品類接触不良、消耗、破損、絶縁抵抗値計器類（温度）破損、経過年、動作状況表示器・警報器破損、経過年、動作状況 ○ 15 指示計器破損、経過年、指示誤差 ○ 15 記録計器・Ｔ／ D 破損、経過年、動作状況 ○ 15 気密・油密ガスケット漏油、ガス漏、変形、損傷、動作回数 ○ 圧力計・圧力開閉器腐食、損傷、経過年 ○ 絶縁媒体色調、水分量、全酸価値 ○ コンサベータの隔膜経過年、ガス分析（N2）、破損（油面確認） ○ ○ ○ 10∼15 ○ ○ 10∼15 10∼15 12 ○ ○ 20 ○ 15 （注）記載の年数は目安でございますので、詳細は機器の製造メーカーにお問合せ下さい。 17 8 設備更新のポイント 8.1 更新に向けての検討事項設備更新では、寿命に達した機器の機能や安全性・信頼性を、初期レベルに回復させるだけでなく、環境への配慮、省エネ・省スペース、工事・メンテナンスコストの低減など、これまで以上に、付加価値を高めた設備にすることが必要です。信頼性と機能性設置環境と環境保全・受電方式・受電変圧器容量とバンク数および将来増設・設置場所、周囲の雰囲気自然環境への対応・UPS、非常用発電機容量・低損失、高リサイクル率機器採用安全性と保全性・充電露出部のない機器、防災性仕様機器採用・密閉化機器などの導入により保守省力化とコスト低減・瞬低・電圧変動・フリッカー・高調波対策・電気使用量の平準化と力率改善・保護リレーシステム・PCB 管理対象品（既設）への対応・保守が容易な設備構成、配置と巡視点検ルート、避難ルート確保・受電点の位置と引き込み方式と既設設備への配線ルート・工事可能時期・期間と必要な停電範囲と時間、作業ステップ毎の手順・将来増設スペースの確保・搬出入口の位置・寸法・安全スペースの確認とクレーン車などの作業制限・コンパクト化による空きスペース活用・新技術設備の採用による信頼性向上・保全スペースの確保・設備投資優遇政策の調査・適用・重機使用・仮設スペースの確保最新技術と優遇策の適用レイアウト制約条件・電気事業法・消防法・建築基準法などに基づく申請・届出工事仕様の検討 8.2 設備更新による効果期待される効果内容・系統の二重化などによる電力供給信頼性の向上・保守点検時・事故時の電力供給確保電力供給の信頼性・増設時の停電時間の短縮・サブ変の統廃合による配電系統の簡素化・健全化信頼性・発電設備の設置による重要負荷への停電回避・密閉化機器（ＧＩＳなど）採用により設置場所の雰囲気による影響削減設備の信頼性・耐震性の向上・保護継電器、制御装置のデジタル化による信頼性の向上機能性安全性メンテナンス区分の明確化・受電系統、設備二重化などによりメンテナンス不可部分の解消遠隔集中監視・分散した負荷設備・エネルギーの使用状況などを一元管理環境調和・ＧＩＳ・低騒音ＴＲ（防音壁不要）の採用による美観の確保充電部分の密封化・密閉化機器の採用による安全性の向上操作性・手動操作機器削減による安全性の向上防災性・オイルレス機器の採用による不燃化・難燃化・最新技術適用機器の採用による、点検周期の延長と点検項目削減保全費の削減経済性 18 ・オイルレス機器の採用による油交換、清掃などの削減・電気操作式の機器採用による空気圧縮機の分解点検削減省スペース・機器の縮小化による敷地・空きスペースの活用省エネルギー・電気使用量平準化、力率改善、高効率機器採用によるランニングコスト削減 9 設備診断の実施時期と保守点検周期および更新推奨時期診断推奨時期は更新推奨時期の５年前としているが、精密点検時期に合わせるなど配慮が必要です。設備区分特高受変電設備高圧受変電設備配電設備監視・保護設備普通点検周期精密点検周期（年）（年）診断実施推奨時期（年）ＧＩＳ１∼３６２０Ｃ−ＧＩＳ１∼３６断路器１∼３６真空遮断器１∼３ガス遮断器機器名称更新推奨時期（年）使用者の平均更新期待年数＊１、＊２（年）２５２８．０２０２５２８．０１５２０２７．１６１５２０２５．５１∼３６１５２０２５．７油入計器用変成器１∼３６１５２０２６．５避雷器１∼３６１５２０２５．８油入変圧器１∼３６２０２５２７．６ガス絶縁変圧器１∼３６２０２５気中スイッチギヤ１６１５２０断路器１∼３６１５２０２５．２真空遮断器１∼３６１５２０２５．５ガス遮断器１∼３６１５２０２６．８モールド計器用変成器１∼３６１２１５２６．３避雷器１∼３１２１５油入変圧器１∼３６１５２０気中スイッチギヤ１６１５２０２５．８高圧受電設備に同じ高圧受電設備に同じ高圧受電設備に同じ屋内 15 屋外 10 屋内２４．９２７．６断路器、遮断器計器用変成器１∼３６負荷開閉器１２＊３ ACB、ＭＣＣＢ１６６∼１２１５電磁接触器１∼３６１２１５真空２５．５限流ヒューズ１６∼１２屋内 15 屋外 10 １６．２電力用コンデンサ（高圧）１３１２１５２３．２油入変圧器１∼３６１５２０２７．６モールド変圧器１∼３６１５２０２７．１スイッチギヤコントロールギヤ１６１５２０監視盤１６１５２０デジタル形保護継電器１∼３６１２１５１８．２以下の機器については生産中止機種につき、他機種へ更新されることをおすすめします特高受変電設備油遮断器１∼３６１５２０２６．１空気遮断器１∼３６１５２０２６．０２６．１高圧受変電設備油遮断器１∼３６１５２０磁気遮断器１∼３６１５２０配電設備乾式変圧器１∼３６１５２０２６．９監視・保護設備誘導形保護継電器１∼３６１５２０２３．９＊１一般社団法人日本電機工業会「受変電設備の保全に関するアンケート調査」報告書平成 15 年 3 月＊２使用者の平均更新期待年数は更新までの平均期待稼動年数＊３分解をともなわない点検＊４更新推奨時期の詳細については巻末「関係資料の紹介」に記載されている JEM-TR をご参照下さい 19 関係資料の紹介本資料に関係する「一般社団法人日本電機工業会」発行の資料を下記に示します。 ● 報告書「汎用高圧機器の更新推奨時期に関する調査」報告書 ……………………………… 発行 1989 年 9 月「受変電設備の保全に関するアンケート調査」報告書 ……………………………… 発行 2003 年 4 月受変電設備保守点検の要点（第 3 版） ……………………………………………… 発行 2007 年 6 月長期使用受変電設備の信頼性の考察 ………………………………………………… 発行 1999 年 1 月『受変電設備の適切な保全業務について』技術講習会アンケート調査報告（第 2 回） ̶保守・保全担当者の生の声̶ ……………………………………………………… 発行 2007 年 10 月 ● PR パンフレット汎用高圧機器の保守点検のおすすめ ………………………………………………… 最新版 2008 年 9 月汎用高圧機器の更新のおすすめ ……………………………………………………… 最新版 2005 年 1 月 ● 技術資料 JEM-TR122：金属閉鎖形スイッチギヤ及びコントロールギヤの保守・点検指針改正 2008 年 7 月 JEM-TR156：保護継電器の保守・点検指針 ……………………………………… 改正 2008 年 1 月 JEM-TR164：計器用変成器の保守・点検指針 …………………………………… 制定 1988 年 8 月 JEM-TR168：高圧限流ヒューズの保守・点検指針 ……………………………… 改正 2011 年 7 月 JEM-TR171：配電用 6 kV 油入変圧器の保守・点検指針 ……………………… 改正 2010 年 1 月 JEM-TR172：高圧交流電磁接触器の保守・点検指針 …………………………… 制定 1991 年 4 月 JEM-TR173：高圧交流負荷開閉器の選定及び保守・点検指針 ………………… 改正 2012 年 8 月 JEM-TR174：高圧交流遮断器の保守・点検指針 ………………………………… 改正 2012 年 3 月 JEM-TR178：高圧断路器の保守・点検指針 ……………………………………… 制定 1991 年 7 月 JEM-TR179：高圧避雷器の保守・点検指針 ……………………………………… 改正 2011 年 7 月 JEM-TR182：電力用コンデンサの選定，設置及び保守指針 …………………… 改正 2003 年 3 月人と社会と技術の調和一般社団法人日本電機工業会重電保全専門委員会〒102-0082 東京都千代田区一番町17-4 TEL.（03）3556-5885 URL http://www.jema-net.or.jp 重 201208 11.5K（2013.09）産 5233