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設備診断と保守点検のおすすめ

The Japan Electrical Manufacturers’ Association一般社団法人日本電機工業会

受変電設備の診断は　　　　　　　　お済みですか

2

目　次

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。

１　はじめに

２　事故・障害事例

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　電気設備保全の基本パターン

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　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

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

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

　　関係資料の紹介

はじめに1

2

3

4

5

6

7～15

16、17

18

19

（裏表紙）

3

設備的要因

マネジメント要因

外的要因

人的要因

設備の老朽化

設計ミス

部品・機器の劣化・摩耗

誤作動

製造・加工ミス

設定ミス

その他

電気設備における事故・故障の要因

（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）

拡大写真

MCCB電源側絶縁低下による焼損

油入変圧器の放熱板より漏油

（要因は複数回答あり）

（件数）

297

（Ｎ＝670）

207

112

事故・故障発生要因分析

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）

(Ｎ=455)

設備的要因の詳細分析

60219

63

25129

67

（件数）

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。

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・障害事例2

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）

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）

（盤標準化協議会、キュービクル技術部会より）

絶縁劣化による短絡焼損したVCB

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）

設備的要因の詳細

拡大写真

設備的要因の詳細

4

3.1　保守点検の目的

設備の信頼性を維持 電力の安定供給

事故・故障の未然防止（経営に寄与）

定期的に点検を実施

・　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

巡視点検

普通点検

精密点検

臨時点検

設備の状況

活線

停電

停電

停電

周　　期

１回／日、週、月

１回／１～３年

１回／６年

随時

内　　　　　　容

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

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）

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）

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

初年度点検 停電使用開始から１年目を目途

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）

3.3　ライフサイクルにおける延命化と更新の概念

初期データ収集期

摩耗故障期摩耗故障期偶発故障期初期故障期故障モード

設備のライフサイクル

故障率（リスク）

（高）

（低）

保全

初期トラブル

初年度点検

保守点検期

巡視点検・普通点検・精密点検・寿命部品交換

安定期

初年度点検

部品・機器交換による延命化

更新期

部品・機器がトラブル

部分更新

全体更新部品交換

設備診断

同左＋設備診断、延命化、更新

更　新　推　奨　領　域

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。

保守点検の目的と内容3

5

点検整備の基本パターン

運転開始

＊１

＊１

＊１

＊１

＊１

＊１

＊１

初年度点検

初期の特性値収集

３年目　普通点検

普通点検、整備

６年目　精密点検

寿命部品交換、精密点検、整備

９年目　普通点検

普通点検、整備

12年目　精密点検

寿命部品交換、精密点検、整備

15年目　普通点検

普通点検、整備

18年目　精密点検

寿命部品交換、精密点検、整備

実施者

実施者

実施者

実施者

実施者

実施者

実施者

設置者・保安管理者が主体、製造者などが協力

製造者などへ委託

製造者などへ委託

製造者などへ委託

設置者・保安管理者が主体、製造者などが協力

設置者・保安管理者と製造者などが協議

（実施主体は設置者・保安管理者）

設置者・保安管理者が主体、製造者などが協力

設備診断実施時期

巡視点検　週１回程度

普通点検　年１回程度

＊１

・設備システム評価法

・老朽度評価ステップ２（特性確認、分解点検）

・運転状況調査・老朽度評価ステップ１

＊2　運転状況調査表、　　 老朽度評価表

＊2　老朽度評価表

設備診断の基本パターン（例）

二次診断の実施

診断対象機器選定

設備システム総合診断実施

一次診断の実施

＊2　設備システム　　 評価表

延命化 全体更新

総合評価

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。

電気設備保全の基本パターン4

6

継続使用（延命化） 設備全体更新

・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

・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

長期稼動設備

総合評価

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

種　　類 内　　　　容 実施者診断方法

一次診断

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

設置者・保安管理者（または製造者など）

活線

二次診断分解点検や電気設備機器の診断（本冊子７ページ）で評価を行い、延命化や更新の要否を判定する

製造者などの専門技術員が望ましい

停電

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

製造者などの専門技術員が望ましい

－

5.1　設備診断の目的

5.2　設備診断の内容

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。

設備診断の目的と内容5

7

機器名

設備診断項目

（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

○　活線診断　　　◎　活線及び停電診断　　　●　停電診断

断路器

計器用変成器

真空遮断器（VCB）

ストローク測定

●

真空チェック

●

ガス絶縁開閉装置（GIS／ C－GIS）

超音波探傷

◎

ガス遮断器（GCB）

Ｘ線透視外部診断

◎

●

●

ガス絶縁変圧器

ガス漏れ測定

◎

◎

◎

ガス中水分量測定

◎

◎

◎

ガス密度測定

◎

◎

◎

ガス成分分析

◎

◎

◎

モールド変圧器

静電容量測定

保護継電器単体特性試験

有機絶縁物劣化診断

漏れ電流測定

開閉動作特性

●

●

●

接触抵抗測定

●

●

●

●

グリース分析

●

●

●

●

コイル抵抗測定

●

●

油入変圧器

部分放電測定

○

○

○

○

○

○

○

○

局部過熱測定

○

○

○

○

○

○

○

○

絶縁抵抗測定

●

●

●

●

●

●

●

●

汚損度測定＊２

●

●

●

●

●

●

●

●

環境測定＊１

○

○

○

○

○

○

○

○

騒音測定

乾式変圧器 ○ ○ ● ●○ ○

○

○

○

油中ガス分析

◎

◎

平均重合度診断

●

絶縁油特性試験

◎

油中ＣＯ＋ＣＯ２

診断

◎

油中フルフラール診断

◎

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

気中スイッチギヤ ● ●○ ○ ● ●○

空気遮断器

磁気遮断器

油遮断器

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

○

○

○

○

○

○

●

●

●

●

●

●

○

○

○ ●

避雷器 ○○ ● ●○

電力用コンデンサ ●○ ○ ● ●○

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。

電気設備機器診断技術6

8

劣化形態

絶縁耐力低下

固定部機構部異常

SF6 ガス純度低下

導体接触異常

遮断部は遮断器を参照（本冊子12ページ）

対　象

タンクスペーサパッキン

機器固定部エポキシ碍子FRP、鉄鋼アルミ合金

SF6 ガス

導体接続部

要　因

経年劣化

開閉動作による振動

アーク熱電流開閉

原　因（２）

部分放電

部分過熱

分解ガス増加

ガス圧低下

原　因（１）

ガス漏れ

接触抵抗増大

事　象

開閉不能

動作不良

短絡・地絡

変形亀裂破損

変形・磨耗

締付部ゆるみメッキ層の磨耗・剥離

亀裂・破損

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。

劣化進展パターン 診断方法

X線透視外部診断

ガス圧監視

診断方法

動作特性試験

部分放電測定

超音波探傷法

局部過熱測定

ガス成分分析

接触抵抗測定

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。

停電

○

○

○

○

○

─

─

○

活線

─

─

○

○

○

○

○

○

劣化形態

2010200019901980197019601950

形態 屋外開放形 屋外／室内閉鎖形

安全性向上（不燃化）用地事情の悪化（縮小化）

密閉縮小化（SF6）＜GIS 形＞C-GIS（SF6 ガス絶縁）

C-GIS（ドライエア複合絶縁）（固体絶縁）

▲京都議定書（地球温暖化防止）▲RoHs指令

代表例

GIS／ C-GIS 以前（屋外／室内閉鎖形）種類 GIS C-GIS

（SF6 ガス絶縁）C-GIS

（ドライエア複合絶縁）（固体絶縁）

油遮断器、空気遮断器、ガス遮断器

使用遮断器 ガス遮断器 ガス遮断器、真空遮断器 真空遮断器

気中絶縁機器を大形閉鎖盤内に配置

仕様構造

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特長

・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

・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・ガス圧が低く圧力容器とならない

・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

6.2　GIS/C-GIS の診断技術

◆劣化進展パターンと診断方法

◆特別高圧受変電設備の変遷

9

分解ガス（HF、SO2）の発生

電磁波の発生

振動の発生

タンク内部イメージ

導体

地絡短絡

漏れ電磁波

部分放電測定装置

アンテナ

AEセンサ

導体接触異常の発生

◆GIS/C-GIS 設備診断方法の紹介

◆GIS/C-GIS 主回路事故のイメージ

（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。

ガス検知管式測定器

部分放電信号の伝搬

HF検知管SO2検知管

接触抵抗大

部分過熱

部分放電

↓　

↓　

③導体接続

部の劣化

④SF6ガスの純度低下

①ガス圧低下

②機構部の変形・

磨耗・劣化

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。

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。

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）

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。

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。

赤外線放射温度計によりタンクの温度分布を測定する。

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。

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。

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。

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。

内容

部分放電センサ

絶縁スペーサ法

加速度，超音波センサ法

動作特性試験

Ｘ線透視外部診断

超音波探傷法

ガス密度測定

ガス漏れ測定

局部過熱測定

接触抵抗測定

ガス成分分析

部分放電測定＊１

診断項目

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。

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。

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。

絶縁スペーサ

埋め込み電極タンク

10

特高油入変圧器コイル絶縁紙劣化による焼損

◆油入変圧器の事故事例

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。

◆変圧器の変遷

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

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

電磁機械力発生

推定原因

コイル保持物変形破損・内部短絡

二次母線の外部至近端で三相短絡が発生

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

劣化形態

劣化形態

絶縁物の平均重合度低下

絶縁耐力低下

絶縁油特性低下

油中の可燃性ガス増加

騒音

○

○

○

○

○

ー

ー

○

停電 活線

○

○

○

ー

○

○

ー

○

余寿命推定

＊１

○

○

○

診断方法

CO+CO2 法

フルフラール法

油中ガス分析

絶縁油特性試

絶縁抵抗測定

部分放電測定

騒音測定

平均重合度法

診断方法

高度成長期 環境保護

低損失ニーズPCB使用禁止 省エネ法改正

・設備増強 ・労働力の不足⇒省力化

・用地事情悪化⇒縮小化 ・電力の安定供給⇒高信頼化・安定性向上⇒不燃化 ・地球温暖化防止

油入変圧器

モールド変圧器乾式変圧器

（トップランナー変圧器）

液体シリコーン液入変圧器菜種油入変圧器

高度情報化期電力増強期

SF6 ガス絶縁変圧器

社会のニーズ

変圧器

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。

油温上昇熱分解進行

鉄心過熱巻線過熱電磁力作用

スラッジの生成放熱悪化全酸価値増大耐電圧低下

緩み発生振動増加

絶縁物・媒体の吸湿、汚損

鉄心の共振締付部の緩み

可燃性ガス増

熱分解進行

水分量増加

絶縁低下

要　因

長期運転過負荷運転大電流浸入異常電圧侵入

高調波流入直流の偏磁

外気侵入

腐食性不純物溶解

表面汚損

対　象

絶縁紙プレスボード

巻線鉄心導体

絶縁油

碍管ブッシング

事　象

絶縁破壊放圧噴油

電磁機械力によるコイル保持物破損

地絡・短絡

劣化進展パターン

原　因（２）原　因（１）

部分放電

絶縁低下油温上昇

重合度低下絶縁低下ヤセの発生

内部圧力上昇巻線変形・移動

鉄心過熱

部分放電

巻線断線

油温上昇内部圧力上昇

気中沿面閃絡

11

（表３）ガスの種類

H2CH4C2H2C2H4C2H6COCO2TCG

：水素：メタン：アセチレン：エチレン：エタン：一酸化炭素：二酸化炭素：可燃性ガス総量

ホットスポット推定

寿命推定

温度の最も高いコイル絶縁紙の平均重合度を推定

判定・推定

絶縁紙の重合度実測値で判定

絶縁紙の平均重合度を推定

測定・分析

重合度測定

油中CO、CO2を分析

油中フルフラールを分析

＊１

変圧器

活線

停電

試料採取

絶縁紙

絶縁油

（表２）油中ガス分析の判定レベル（表１）異常の種類と発生ガスの関係

＊２　高温時発生

異常の種類

絶縁油の過熱

油浸固体絶縁物の過熱

絶縁油中の放電

油浸固体絶縁物の放電

主なガス

H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2＊2

H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2＊2、CO、CO2

H2、CH4、C2H4、C2H2

H2、CH4、C2H4、C2H2、CO、CO2

判定レベル 判定基準（いずれか一つでも適合する場合）

要注意Ⅰ

≧400ppm≧100ppm≧0.5ppm＊3≧10ppm

H2CH4C2H2C2H4

≧150ppm≧300ppm≧500ppm

C2H6COTCG

要注意Ⅱ ≧0.5ppm≧10ppmかつ ≧500ppmTCG

C2H2C2H4

異常C2H2C2H4C2H4

≧5ppm≧100ppmかつ≧100ppmかつ

TCGTCG増加

≧700ppm≧70ppm／月

◆油入変圧器の事故未然防止事例

（表１～３参照）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

200

400

600

800

1000

1200

(ppm）

0

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

◆油入変圧器の余寿命推定概念図

＊３　C2H2 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）

＊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。

内部点検の実施

危険状態になったので、測定周期を短くして状況を監視

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

：可燃性ガス総量

：水素

：メタン

：エチレン

：アセチレン

：一酸化炭素

：エタン

12

磁気遮断器（MBB）

油遮断器（OCB）

空気遮断器（ABB）

真空遮断器（VCB）

ガス遮断器（GCB）

劣化形態

劣化形態

絶縁耐力低下

通電性能低下

機械的開閉不能

遮断性能低下

電気的開閉不能

対　象

絶縁支持部

断路部導体リード線

リンク機構

真空バルブ・フランジ・ガラス・セラミック・ベローズ・接点

電装品モータ・コイル配線・端子端子台

補助開閉器（接点）

要　因

汚損・吸湿経年劣化繰返し疲労

銀メッキ摩耗被膜生成グリース劣化締付緩み腐食

結露絶縁被覆劣化

銀移行

結露残留応力繰返し動作疲労

電流の開閉

グリース劣化結露・腐食動作繰返し

絶縁性被膜生成

原　因（１）

トラッキング発生機械強度低下

腐食

銅地金露出接触抵抗増加素線切れ

疲労破壊

腐食・孔食クラック発生疲労破壊

事故負荷電流

固渋

クラック発生

事　象

地絡・短絡

遮断不良

焼損

短絡・溶着

開閉動作異常

開閉動作不能

診断方法

真空チェック

部分放電測定

診断方法

局部過熱測定

グリース分析

接点消耗量測定

接触抵抗測定

動作特性試験

コイル抵抗測定

接点接触抵抗測定

停電

－

○

○

○

○

－

○

○

○

活線

○

－

－

－

－

○

－

－

－

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。

劣化進展パターン

◆国内の各遮断器の変遷

（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。

保守対応期間生産期間

1980 1990 2000 20101950 1960 1970

原　因（２）

絶縁破壊折損クラック

真空不良

接点消耗 過熱

過熱

焼損（発弧）

開閉速度低下

開閉動作失敗

断線

制御回路・地絡

導通不良

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

13

６年

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

固渋発生時期

経過年数とちょう度

注油・グリースの交換時期

ちょう度

年　数（年）

◆事故事例　汚損・吸湿による沿面コロナ放電発生

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

→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）

・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

沿面放電発生

推定原因

絶縁抵抗低下

絶縁物の汚損･吸湿等

部分放電、コロナ放電現象の主な診断、検出方法

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

グリースの固化防止のため基油の補充

注　　油 １～３年毎

内　　　　容項　　目 周　期

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

グリース交換

６年毎 給油箇所：リンク機構部、主回路断路部（本体及び盤側）

14

金属閉鎖形盤

多段積化・小型化集中制御盤導入 多機能化

開放形盤

切換スイッチの過熱測定コンデンサの過熱測定

電流計測用相切換スイッチの過熱測定事例低圧コンデンサ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。

◆スイッチギヤ内の機器・部品の局部過熱測定事例

白色部分が高温を示す。（スイッチの接点）

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

◆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）

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

絶縁破壊

通電不能

動作不能

劣化形態

対　象

絶縁支持物碍子・外観カバー類

導体接続部接触部断路部

保護ヒューズ

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

筐体部

要　因

塵埃堆積、吸湿

塵埃噛み込み

塵埃・雨水浸入

多頻度開閉

グリス固化

機械的振動通電振動

塵埃堆積、吸湿

腐食性ガス発生

経年劣化

締め付け部緩み発生

リセット機構不良引っかかり

摩擦・摩耗の増大

接触抵抗増大（接触不安定）

腐食の進行（変質・ヤセ）

酸化・硫化進行腐食進行

原　因（１）

絶縁低下

接触不良接触抵抗増大（接触不安定）

汚損の進行吸湿の進行熱分解の進行腐食の進行

亀裂・破損発生

過熱（変色）

誤・不動作操作・制御不能動作特性の狂い

溶損（気中放電）

原　因（２）

トラッキング（炭化物生成）

部分放電

事　象

地絡・短絡

絶縁破壊

動作不能

停電（全停）

アーク放電（断線）

ヒューズ筒破損

不要動作不動作

（制御ヒューズ）

劣化進展パターン 診断方法

寿命推定

異常の確認

停電 活線

接触抵抗測定

○ ー

○ ー

絶縁抵抗測定

ー ○

部分放電測定

局部過熱測定

○ー

診断方法

油遮断器 小油量形油遮断器／磁気遮断器 真空・ガス遮断器

絶縁支持物等の余寿命診断も実施され始めている。

15

◆気中スイッチギヤの機器・部品の劣化事例

劣化・故障写真機器・部品

影響を及ぼす要因 劣化要因 劣化形態

電気的要因 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。

◆気中スイッチギヤの劣化要因と劣化形態

推定原因

拡大

接点

MCCB（制御用）

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。

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。

16

機器更新・部品交換の判断ポイント延命する機器 延命化実施

・コストの比較

・部品交換後の　故障発生頻度検討

・社会的要因の判断　（技術者確保困難、生産終了など）

劣化部品交換による延命化修理系

（修理可能）

非修理系（修理不可）

機器更新による延命化

機器更新が有利

部品交換が有利

放置しておくと他の機器へ波及する恐れはないか

維持管理上かなりの経費を必要としないか

代替品または補修は可能か

延命要素

事象的要素

機能的要素 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

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、メンテナンス性に改善の必要性はないか

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

物理的

経済的

製品的

信頼性

安全性

保守性

機能性

環境性 周囲環境条件に対応できているか

7.3　延命化処置判断時に考慮すべき事項

7.1　延命化の目的

7.2　延命化の判断ポイント

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。

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。

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。

延命化のポイント7

17

ガス遮断器真空遮断器

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）

油入変圧器

真空遮断器

乾式変圧器

コンデンサ

モールド変圧器

油遮断器

既設対象機器 更新推奨機器

7.5　部品交換による延命化

特別高圧

高圧

監視制御

部位

制御部

気密油密

表示記録部

内部

主な対象機器

交換の判断要素

接触不良、消耗、破損、絶縁抵抗値

破損、経過年、動作状況

腐食、損傷、経過年

破損、経過年、動作状況

破損、経過年、動作状況

色調、水分量、全酸価値

漏油、ガス漏、変形、損傷、動作回数

破損、経過年、指示誤差

経過年、ガス分析（N2）、破損（油面確認）

Ｃ

ＧＩＳ

ＧＩＳ

○

○

○

○

断路器

遮断器

○

○

変成器

変圧器

○

○

○

○

気中スイッチギヤ

○

○

○

○

交換部品

操作・制御部品類

計器類（温度）

圧力計・圧力開閉器

表示器・警報器

記録計器・Ｔ／D

絶縁媒体

気密・油密ガスケット

指示計器

コンサベータの隔膜

交換推奨時期

（年）

10～15

10～15

12

15

15

20

10～15

15

15

更新により期待される効果

ＧＩＳＣ－ＧＩＳ

乾式コンデンサ

油入コンデンサ

省力化省人化高信頼化 縮小化

省スペース化 環境調和高機能化高性能化

ＧＩＳ、Ｃ－ＧＩＳＧＩＳ

油遮断器

空気遮断器

真空遮断器

油入変成器油入変成器

酸化亜鉛形避雷器避雷器

油入変圧器

ガス変圧器

磁気遮断器

油入変圧器

高機能配電盤気中スイッチギヤ

デジタル形保護継電器誘導形保護継電器

多機能監視制御装置監視・制御装置

多機能複合計器指示計器

○

○

○

○

○

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○

○

○

断路器断路器

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。

7.4　機器の更新による延命化の効果

（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。

18

信頼性と機能性

最新技術と優遇策の適用 工事仕様の検討レイアウト制約条件

・受電方式・受電変圧器容量とバンク数および将来増設

・UPS、非常用発電機容量

・瞬低・電圧変動・フリッカー・高調波対策

・保護リレーシステム

・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

・設備投資優遇政策の調査・適用

8.2　設備更新による効果

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。

8.1　更新に向けての検討事項

設備更新のポイント8

期待される効果

信頼性

機能性

安全性

経済性

電力供給の信頼性

設備の信頼性

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

・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

・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・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

・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

保全費の削減

・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

・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

メンテナンス区分の明確化

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

・充電露出部のない機器、防災性仕様機器採用

・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

・重機使用・仮設スペースの確保

・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

・将来増設スペースの確保

・密閉化機器などの導入により保守省力化とコスト低減

・保全スペースの確保

・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

・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

・電気事業法・消防法・建築基準法などに基づく申請・届出

設置環境と環境保全

・設置場所、周囲の雰囲気自然環境への対応

・電気使用量の平準化と力率改善

・PCB管理対象品（既設）への対応

・低損失、高リサイクル率機器採用

安全性と保全性

19

普通点検周期

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

１

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

１

１～３

１

１

１

１～３

１

１～３

１～３

１～３

１

１

１～３

１～３

１～３

１～３

１～３

（年）

精密点検周期

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

６

２ ＊３

３

６

６

６

６

６

（年）

診断実施推奨時期

２０

２０

１５

１５

１５

１５

１５

２０

２０

１５

１５

１５

１５

１２

１２

１５

１５

高圧受電設備に同じ

６～１２

１２

６～１２

１２

１５

１５

１５

１５

１５

１２

１５

１５

１５

１５ ２０

（年）

更新推奨時期

２５

２５

２０

２０

２０

２０

２０

２０

２０

２０

２０

２０

２０

２５

２５

１５

１５

高圧受電設備に同じ

２０

２０

２０

２０

２０

１５

１５

１５

屋内15 屋外10

１５

屋内15 屋外10

２０

２０

２０

（年）

使用者の平均更新期待年数

２８．０

２８．０

２７．１

２５．５

２５．７

２６．５

２５．８

２７．６

２５．８

２５．２

２５．５

２６．８

２６．３

２７．６

高圧受電設備に同じ

屋内２４．９

真空２５．５

１６．２

２３．２

２７．６

２６．９

２７．１

１８．２

２６．１

２６．０

２６．１

＊１、＊２ （年）機器名称

ＧＩＳ

Ｃ－ＧＩＳ

断路器

真空遮断器

ガス遮断器

油入計器用変成器

避雷器

油入変圧器

ガス絶縁変圧器

気中スイッチギヤ

断路器

真空遮断器

ガス遮断器

モールド計器用変成器

避雷器

油入変圧器

気中スイッチギヤ

断路器、遮断器計器用変成器

負荷開閉器

ACB、ＭＣＣＢ

電磁接触器

限流ヒューズ

電力用コンデンサ（高圧）

油入変圧器

乾式変圧器

モールド変圧器

スイッチギヤコントロールギヤ

監視盤

デジタル形保護継電器

空気遮断器

油遮断器

油遮断器

磁気遮断器

設備区分

高圧受変電設備

特高受変電設備

監視・保護設備

配電設備

特高受変電設備

高圧受変電設備

１～３ ６ １５ ２０ ２３．９誘導形保護継電器監視・保護設備

配電設備

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

＊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

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。

設備診断の実施時期と保守点検周期および更新推奨時期9

重201208 11.5K（2013.09）産5233

関係資料の紹介

● 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

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。

URL　http://www.jema-net.or.jp〒102-0082　東京都千代田区一番町17-4　TEL.（03）3556-5885

一般社団法人 重電保全専門委員会日本電機工業会

人と社会と技術の調和