【電験】電気設備の劣化要因とその対策(電気主任技術者 必見)

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劣化対策の重要性

電気管理技術者が保安管理を受託している電気設備は, 6.6kVの高圧引込線か ら,低圧の負荷設備であるが,これらは電線,ケーブル, 受変電機器及び電動機, 照明等の各種負荷設備等で構成されている.これらの電気設備は,その使用環境や使用条件及び保守管理の不十分等によって,その性能が劣化していくことは人 間の身体と同様であるといえる.しかし劣化が進行し,そのまま放置しておくと, 絶縁破壊あるいは機能が停止し,重大事故発生につながることになるので,劣化 要因をよく 認識したうえで事故発生前に適切な対策を講じる必要があ る.

最近の電気設備は材料,機器等も進歩し,また設計施工技術も種々改善され,信頼度 も向上しつつあるが,使用中の設備の中には相当年月の経ているものがあ る.その劣化対策は一律的にいかず,対象設備に適した対策が必要となってくる. しかし,ここでは基本的な考えを述べる.それを個々に応用して対策とすること を期待したい.

電気設備の劣化要因

電線,ケーブル,がいし及び機器等は,その使用環境,使用条件文は使用回路 に生じる短絡,地絡等による影響など種々の要因によって劣化が進み,事故の原 因となる .

以下に一般的に説明されている劣化要因を紹介することにする.


〔1〕 環境的要因 

じんあい,汚損,塩分付着,湿気,高温,腐食性ガス,紫外線(表面絶縁不良),グリース硬化(滑動不良),金属腐食(接触不良,破断, 折損),絶縁物変質(トラッキング)

〔2〕 電気的要因

 外雷,内雷 によるサージ電圧と過電圧(部分放電)、 過電流開閉(アーク溶損と消耗)

〔3〕 熱 的 要 因

 過負荷,短絡,高調波侵入,ヒートサイクル(重合度低 下,膨張収縮,変形,ゆがみ,弾性低下)

〔4) 機械的要因 

動作の繰返し,外部応力,振動,衝撃,過電流,短絡(疲 労,き裂破損,摩耗,変形,接触不良)

〔5〕 化 学 的 要 因

絶縁低下,部分放電(化学生成物) 

〔6〕 その他の要因

外傷,小動物の侵入 、設計,製作,施工及び保守の不良

電気設備の劣化対策

〔1〕 機器の劣化故障の形態 

機器の典型的な劣化故障パターンを示すもの に,パスタブカーブがあるが,機器の寿命に対する基本的概念を知る うえで参考になるので,その要点を紹介する.

(a) 初期故障期 機器の運転を開始してしばらくは,外部的環境になじま ない弱点や,設計,製作の不具合が現れる.この期間は時間の経過とともに,故 障率が低下する傾向を示す.

(b) 偶発故障期 初期故障期を過ぎると,故障率が時間の経過に関係なく, ほぽ一定の期間が続く.この期間は故障率が低く,安定した運転が期待できる.

(c) 摩耗故障期 偶発故障期を過ぎると,構成部品の劣化や摩耗等により, 時間の経過に伴って,故障率が増加する時期がくる.この時期は設備としての機 能を維持するためには,機器のオーバホール又は更新が迫った時期である.

一般に電気機器の寿命は,偶発故障期の長さで左右され,この時期を延ばすた めには適切な処置が必要となる.ここで問題となることは「許容故障率をいくら にとるか」ということである.この具体的数値は当該機器が故障を起こした場合の二次災害の影響や,故障に伴う停電の影響等によって,各設備ごとに決めるべきものである. また,この偶発故障期から摩耗故障期に移るまでの期間は,次の要因に大きく 左右される

.使用条件,環境条件,保守点検状況,機器の構造(機械的,絶縁物,構成材の材質等).

〔2〕 汎用高圧機器の更新推奨時期について

(社)日本電機工業会では,平 成元年 9月に高圧機器 10種類について,更新推奨時期について調査報告書を発表 しているので,その中の一部を紹介することにする.なお,報告書の更新推奨時期は,バスタブカーブを指している. 報告書で対象にした機種は10種類であるが,報告書の各論でその推奨時期を設定した根拠,背景等が述べられているので,詳細を知りたい方は報告書 を読まれることをお勧めする.なお,この更新推奨時期は,機能や性能に対する製造者の保証値ではなく,通常の環境のもとで通常の保 守,点検を行って使用した場合に,機器構成材の老朽化等により,新品と交換し たほうが経済性を含めて一般的に有利と考えられる時期のことである.

〔3〕 電線・ケーブル等の更新推奨時期

(社)日本電線工業会では,平成 5 年9月に電線・ケーブルの耐用年数について表5-10のように制定している.高圧 ケーブルについては,昭和 52年頃までに製作された CVケープルについては,水トリー事故が続発したためと,高圧ケーブ/レの場合にはその敷設条件によっても 寿命に影響を受けるので,事故対策としては,使用年数にかかわらず,定期点検 の際には高電圧絶縁抵抗計を使用するとか,直流漏れ電流試験を行ったり,使用 中の場合は活線診断装置による絶縁劣化診断を行うなど,劣化の早期発見に努め て,不良ケーブルの早期取替えを実施すべきだと考える.

〔4〕対策と保守管理

前項では劣化対策のーっとして主要高圧機器の 更新推奨時期について紹介したが,その中にも保守管理の良否が機器の寿命に影 響することが指摘されている.その他の電気設備についても保守管理の重要なことはいうまでもない.したがって電気管理技術者としては,次の点を十分認識し, 劣化による事故の絶滅に努力することが大切であることを強調しておく。

1、月次点検及び年次点検を計 画的に,誠実に実施すること.特に月次点検の際,変圧器 B種接地線の漏れ電流の測定は必ず実施し,異常の場合は適切な処置をとること.

2、年次点検の際に行う高圧機器の点検清掃は,汚損環境の悪いところとか, 高圧負荷開閉器の絶縁部等は,はたき,乾布だけでは十分な清掃ができない 場合があるので,シリコンコンパウンド,ベンジン,精製水等を使用して清 圃 掃する必要がある.なお,メーカ説明書等をよく読んで実施することが必要 である.開閉器によってはグリースの補給を行わなければならない.

3、年次点検の際行う高圧機器及び高圧ケーブル等の絶縁測定には,高電圧絶 縁抵抗計(50v文は 100V)を正しい使用方法で実施することを推奨する.

4、点検,試験の結果,不良と認めたものは,設置者と協議して適正な時期までに改修又は取替えを行うこと.

5、産業保安監督部の電気事故報告書の事故の原因分類表を見ると,原因別で大分類の保守不備の中の小分類では自然劣化,過負荷と並んで保守不完全が 挙げられている点をよく認識して,電気設備の材質,機構等の劣化や,過負 荷による事故の未然防止に努力すべきである.

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