送電線における事故処理の分析

送電線の故障処理分析

送電網の基本的な構成要素である送電線は、広範囲に分布しており、多様な地理的および気象条件にさらされやすく、故障が発生しやすいです。一般的な原因には過電圧、汚染フラッシュオーバー、絶縁体の損傷、樹木の侵入、外部からの損傷があります。送電所や変電所の運転において、最も頻繁に発生する故障の一つが送電線のトリップです。その故障タイプには一相接地、二相接地、二相間短絡、三相短絡があります。これらのうち、一相接地故障が最も一般的で、全送電線故障の95%以上を占めています。

1. 送電線の故障分析

故障は一時的なものと永続的なものに分類できます：

• 永続的な故障は通常、設備の欠陥や絶縁子の破損によって引き起こされ、修理されるまで故障が続きます。

• 一時的な故障は、霧や雪による表面放電、風に乗ったゴミ、樹枝、動物との接触などにより発生し、短時間後に自己回復することがあります。
  統計によると、一時的な故障は全送電線故障の70%〜80%を占めており、最も頻繁に発生します。

1.1 送電線トリップの主な原因

(1) 鉄塔の倒壊：通常、台風や竜巻のような強風の天候下で発生し、強風によって鉄塔の構造が破損または崩壊します。

(2) 落雷によるトリップ：雷雨の際、直接落雷や誘導された過電圧によって線路上でフラッシュオーバーが発生し、トリップの主な原因となります。

(3) 外部からの損傷：違法建築、材料の積み上げ、掘削、石切り場、植林、無断での取り付け、電力施設の盗難など、これらすべてが送電線の安全性を脅かします。

(4) 導線及び地線の結氷：冬期には、氷の付着により機械的な負荷が増加し、導線の垂れが変わります。深刻な結氷は金具を損傷させ、絶縁子のストリングを折り、鉄塔の崩壊や導線の断裂を引き起こし、トリップにつながります。

(5) 導線のガロッピング：水平風が氷により非円形になった導線上を吹き抜けると、空気力学的な力が低周波数・高振幅の自励振動（ガロッピング）を引き起こすことがあります。特に垂直配置の線路では、ガロッピングが相間短絡を引き起こす可能性があります。

(6) 鳥類関連のフラッシュオーバー：鳥類が多く集まる地域では、鉄塔のクロスアームに止まった鳥たちが絶縁子のストリングに排泄物を落とし、絶縁性能を低下させることがあります。湿った状況（雨、霧）下では、これによりフラッシュオーバーと一相接地故障が発生します。

(7) 汚染フラッシュオーバー：工業的な煤煙や排気ガスが絶縁子の表面に堆積し、絶縁性能が低下します。湿った状況（霧、雨、露）下では、これがフラッシュオーバーと線路のトリップを引き起こします。

1.2 送電線トリップ事例の分析

(1) 永続的な故障：リレープロテクションが選択性、速応性、感度、信頼性の4つの重要な要件を満たし、遮断器が十分な切断能力を持つ場合、システムの安定性は通常大きく影響を受けません。このような場合、強送電（強制再送電）を試みることができます。保護システムは故障した線路を正しく隔離すると期待されます。長年の運用経験から、強送電の失敗が系統の大規模な停電や事故の拡大につながった事例はありません。

(2) 外来物の接触：しばしば導線の断線を引き起こします。少数の断線であれば、一定期間制御された負荷条件下で運転を続けることができます。

(3) 落雷：時には、絶縁の回復時間が長いため、再閉鎖の遅延時間が十分でない場合があり、再閉鎖が失敗することがあります。しかし、運用経験と統計によれば、落雷による損傷は通常軽微であり、強送電の成功率は高いです。

(4) 連鎖トリップ後の再閉鎖失敗：保護動作記録と技術的な分析により原因を特定することができます。確認後、拒動した遮断器を手動で開け、線路の強送電を試みることができます。

2. 送電線の故障処理の一般的な手順

(1) 一時的な故障が発生し、遮断器がトリップして再閉鎖に成功した場合、運転員は時間を記録し、線路保護装置と故障記録装置の動作を確認し、内部設備の損傷がないことを確認し、ディスパッチに報告します。

(2) 同調装置を備えた線路の場合、遮断器がトリップし、線路上に許容可能な同調条件で電圧が確認された場合、現場の運転員はディスパッチ命令を待たずに同調を行い、再接続を行ってからディスパッチに報告します。

(3) 遮断器または保護装置の故障により連鎖トリップが発生した場合、運転員は故障点を特定し、隔離してから再送電を行います。原因が特定され、故障が隔離されるまでは再閉鎖を厳禁し、さらに悪化することを防ぎます。

(4) 保護装置のメンテナンス中に遮断器がトリップし（線路に電圧がある場合）、故障記録がなく、反対側もトリップしていない場合、二次回路の作業を即時に停止し、原因を調査し、ディスパッチに報告します。適切な措置を講じた後、試験的な再送電を試みることができます（保護チャネルが除去されていないか、誤接触が原因である可能性があります）。

(5) 故障処理後、運転員は詳細な事象ログ、遮断器のトリップ回数を記録し、トリップ記録、保護装置および自動装置の動作、イベントログ、故障記録、マイクロプロセッサ保護装置の印刷結果に基づいて包括的な現場報告を作成します。

(6) 線路トリップが発生した場合、運転員は直ちに以下のことを確認しなければなりません：

• どの保護装置または自動装置が動作したか；

• 遮断器が再閉鎖に成功したか；

• 単相または複相トリップか、どの相か；

• 線路上に電圧が残っているか；

• 故障記録が利用可能か；

• イベントプリント、中央信号、保護盤表示が正しいか；

• マイクロプロセッサ保護装置が報告を生成したか；

• 実際の遮断器位置と全ての線路側設備を点検し、ショート回路、接地、フラッシュオーバー、導線の断線、磁器の破損、爆発、油の噴出などの兆候を確認する—再閉鎖の有無に関わらず。

(7) 故障により遮断器がトリップし、再閉鎖に失敗した場合、運転員は時間を記録し、警報をリセットし、保護装置と故障記録装置の動作を確認し、発電所の設備に損傷がないことを確認し、遮断器の制御スイッチを「トリップ後」の位置に設定し、トリップ回数を記録します。その後の行動としては以下のものが考えられます：

• 重要線路または特別な期間（例えば、大規模な電力供給保証）の場合、遮断器の視覚検査で異常がないことを確認し、再閉鎖を無効にして一度強送電を試みます；

• 通常の状況下では、線路維持管理ユニットが主要区間（例えば、道路、鉄道、橋梁、川、住宅地を横断する部分）を検査し、異常がないことを確認します。再閉鎖を無効にして試験的な再送電を試みます。強送電が失敗した場合、条件が許す限り段階的な電圧上昇を試みることができます；

• 故障が明確な兆候（例えば、火災、爆発）を伴う場合は、即時の強送電は禁止されます。まず設備を検査します。再送電に成功した後は、線路の電流を制御し、維持管理ユニットにすぐに連絡し、迅速に故障データを取得します；

• 単一電源の負荷線路の場合、トリップが発生し再閉鎖に失敗した場合、現場の運転員はディスパッチ命令を待たずに一度強送電を試み、その後ディスパッチに報告することができます。