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変圧器や配电盘、高圧ケーブルなどの受変电设备では、长期间の运用により推奨更新时期を迎える设备が増えています。一方で、设备停止を伴う工事や投资计画との兼ね合いから、更新时期を迎えた后も継続して使用されているケースがあるのが実情です。

もし受変电设备で异常が発生してしまうと、その影响は设备単体には留まらず、操业そのものへ影响する可能性があります。

こうした背景から、设备状态を継続的に把握し、异常の兆候を早期に検知することは喫紧の课题だといえます。

本記事では、そんな受変電設備の老朽化が進む背景や突発停電リスクを整理したうえで、絶縁劣化の早期兆候である部分放电に着目し、部分放电解析による常时监视と予知保全の考え方について解説します。

受変电设备を构成する変圧器や高圧ケーブルには更新推奨时期があります。これは、メーカーが想定する耐用年数や保守実绩などをもとに设定された目安であり、设备更新を検讨する一つの基準となります。

そんな设备更新には工事费用だけでなく、设备停止期间の确保や生产计画との调整も必要です。そのため、更新时期を迎えた设备であっても、定期的な点検をしながら継続运用している工场は多く存在します。

特に24时间操业の工场や计画停止が难しい製造现场では、设备を停止して更新すること自体が大きな判断となります。

つまり、设备更新を进める一方で、既存设备の状态を定量的に评価することが难しいため、目视を中心とした定期的な点検を行い、安定操业を维持することが求められるのです。

また、设备の老朽化と并行して、电気主任技术者をはじめとする保全人材の高齢化や不足も进んでいます。设备诊断や异常判断に関する知见が特定の担当者へ集中しているケースもあり、技术継承や保全品质の维持が课题となっています。

このように、受変电设备の保全では「设备の老朽化」と「人材不足」が同时に进行しており、限られた人员で多くの设备を管理しなければならない状况です。

そもそも受変电设备は工场全体へ电力を供给する设备となります。

そのため、変圧器や配电盘、高圧ケーブルなどで异常が発生した场合、生产设备そのものに问题がなくても、製造ラインが停止するリスクが常に付随しています。

突発停电が発生すると「设备の復旧」だけでなく「生产设备の再立ち上げ」「品质确认」「纳期调整」などの対応も必要です。工程によっては、仕掛品の廃弃や製品品质への影响が発生するでしょう。

特に连続操业を前提とする製造现场では、设备停止そのものが生产计画へ影响します。それを踏まえると、设备が停止してから原因を调査するのではなく、异常の兆候を事前に把握し、计画的な保全につなげる考え方が必要といえます。

受変电设备の故障要因の一つが絶縁劣化です。絶縁劣化とは、本来は电気を通さない絶縁物の性能が低下し、漏电や短络（ショート）が発生しやすくなる状态を指します。

絶縁劣化は设备内部で进行するため、外観点検だけで状态を把握できるとは限りません。

さらに、劣化の初期段阶では温度や音に変化が现れない场合もあります。つまり、点検时には异常が确认されなくても、その后の运転中に劣化が进行していくこともあるのです。

こうした絶縁劣化の初期兆候として知られているのが部分放电となります。部分放电は絶縁体の一部で発生する微弱な放電現象ですが、常時発生しているわけではなく、発生と消滅を繰り返す性質を持ちます。

この性質から、点検のタイミングによっては部分放电を捉えられないことがあり、点検時に異常が確認されなかったとしても、設備内部で劣化が進行している可能性を否定することはできないのが実情です。

设备の劣化は段阶的に进行するため、下図のように、重大なトラブルが発生する前には何らかの変化や兆候が现れる场合があります。

従来の时间基準保全では、决められた周期で设备の状态を确认してきました。

一方で、劣化そのものは点検周期とは関係なく進行します。部分放电のように一時的に現れる兆候もあるため、点検時の状態だけで設備全体の健全性を判断することは容易ではありません。

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こういった课题に対処するためには、设备状态を継続的に把握し、劣化の进行を时间轴で捉えていかなければなりません。

その上で有効なアプローチの一つが、「部分放电解析による常時監視」です。

部分放电は絶縁劣化の初期段階で発生するため、その発生状況を継続的に監視することで、設備内部で進行している異常の兆候を把握できます。

従来の定期点検では、点検时点における设备状态を确认することが中心でした。一方、常时监视では运転中の设备状态を継続的に记録できるため、部分放电の発生傾向や変化を時系列で把握できます。

部分放电信号を解析することで、異常の有無だけでなく、劣化の進行状況を継続的に確認することも可能です。

设备停止や故障が発生してから対応するのではなく、修缮や更新のタイミングを事前に検讨しやすくなります。

部分放电解析は設備の異常を検知するための手段というだけではありません。設備状態を継続的に把握し、保全計画の判断材料として活用できます。

闯贵贰では、製鉄所のように24时间365日の连続操业が求められる环境で、多数の受変电设备を运用してきました。

広大な敷地に设备が分散し、停止による生产影响も大きいため、変电设备の异常を早期に捉えることは、安定操业を支える最重要课题の一つです。

そこで当社では、部分放电信号をオンラインで取得し、常時監視とデータ解析によって劣化兆候を可視化する取り組みを進めています。ノイズと异常信号を识别し、放电原因の推定や劣化进展の把握につなげることで、故障に至る前の计画的な保全判断を支援する仕组みです。

受変电设备の保全では、设备の异常が顕在化してから対応するのではなく、故障に至る前の変化をいかに把握するかがポイントになります。

そのため、设备の健全性を点検时だけで判断するのではなく、设备状态を継続的に监视しながら保全判断を行う予知保全の考え方が、今后重要になってくるのです。

闯贵贰では、自社の製鉄所で培った保全ノウハウをもとに、部分放电信号を活用した変電設備向けスマート保全技術の開発?運用に取り组んでいます。その过程で得られた知见やノウハウをまとめた资料を公开しています。

受変电设备の保全体制を见直したい方や、设备状态に応じた保全判断を検讨している方は、ぜひ资料をご覧ください。