電力設備の状態に基づくメンテナンスと故障診断：戦略と技術

電力設備の運転状態は、電力会社の供給品質に直接影響を与えます。電力設備の定期的なメンテナンスは故障リスクを減らすことができますが、状態ベースのメンテナンス（CBM）における既存の課題は依然として人的および物的資源の大量消費につながります。CBMを実施することで、電力会社は設備の状態についてリアルタイムの洞察を得ることができ、故障の即時検出と修理が可能になります。これにより、電力供給の信頼性と送電線全体の健康状態が大幅に向上し、電力会社の発展のための堅固な基盤を提供します。

1. 電力設備に対する状態ベースのメンテナンス（CBM）の役割

1.1 配電網の信頼性向上
配電網の構築と運用には、合理的な構造設計や経済効率だけでなく、高い信頼性と先進技術も必要です。これらのすべての分野でバランスの取れた進歩を確保することによってのみ、成長する電力需要に対応できる堅牢な配電網を確立することができます。配電網の信頼性を効果的に向上させるためには、変電所設備の状態監視の戦略的な実装が必要です。CBMは最も効果的なアプローチの一つです。CBMと現代技術を組み合わせることで、設備の故障を迅速に検出し対処でき、安全インシデントを防ぎ、経済的損失を最小限に抑えることができます。

1.2 電力会社における標準化された細密な管理の推進
標準化された細密な管理を達成するためには、電力会社は従来の粗雑な管理モデルから脱却しなければなりません。明確かつ数量化可能な基準と高度な科学的な管理原則をすべての管理プロセスに導入する必要があります。CBMは詳細な管理を標準化し、低投資でより大きなリターンを実現し、電力企業のさらなる発展を促進します。

2. 電力システム内の電気設備の一般的な故障

2.1 機械故障
機械故障は主に不十分なメンテナンスによるものです。メンテナンス担当者が定期的なサービスを行わないと、機械部品は長期間連続して動作し、摩耗、疲労、その他の異常が生じ、最終的には深刻な機械故障につながることがあります。研究によると、このような設備のモーターはしばしば独立して動作し、故障診断が困難になり、適切な検出と解決が遅れます。このような場合、メンテナンス担当者は豊富な経験だけでなく、高度な診断装置も必要です。

2.2 絶縁故障
絶縁故障は、電気設備の運用中に最も一般的な故障です。長時間動作する高電圧電気ユニットは、外部要因（高電圧や強電界）によって表面絶縁の安全な動作が危険にさらされ、問題が生じることがあります。検査時に未検出の場合、これらの問題は悪化し、重大な設備故障に発展することがあります。研究によると、絶縁故障はトランスフォーマーや電流変換器などの部品で頻繁に発生します。主な原因は、設計上の制約、密封不良、外部環境による配線の侵食または腐食などです。また、外部材料の密封不良も絶縁故障の一因となります。

2.3 過熱故障
電気設備は運転中に熱を生成し、伝達します。この過程での異常（短絡など）は、電流と熱の急激な増加を引き起こし、突然の温度上昇を引き起こす可能性があります。これは部品を深刻に損傷し、設備の動作を妨げます。回路部品の温度異常はパトロール中に比較的簡単に検出できますので、発見時にはメンテナンス担当者が迅速に対処する必要があります。

3. 電力設備の状態ベースのメンテナンステクノロジーに関する研究

3.1 先進的なメンテナンステクノロジーの採用
CBMは「修理が必要なものを修理し、修理が正しく行われる」原則に従うべきです。実装時には、新技術をレガシーシステムと統合し、電力システムの近代化を促進する必要があります。技術が進歩するにつれて、メンテナンステクニックもそれに追いつかなければなりません。一般的なCBM技術には、状態監視、状態予測、状態評価があります。まず、パラメータを使用して設備の状態を監視します。次に、設備タイプに基づいて時間系列分析や人工ニューラルネットワークなどの予測手法を適用します。最後に、検査結果の評価により、信頼性のある状態報告書を提供し、CBMプロセスをサポートします。

3.2 変電所への応用
変電所は電力システムの基本的なインフラであり、電力の送電と分配を担当しています。従来の変電所メンテナンスは、リレー保護装置に依存していました。異常が検出された場合、スタッフは現場に赴き、検査と修理を行う必要があり、効率が低かったです。自動化の進歩により、CBMと自動化技術を統合することで、メンテナンス効率が大幅に向上しました。遠隔監視により、スタッフはコンピュータを通じて運転パラメータを確認し、地域の電力使用データを集積・分析し、異常を特定し、履歴データに基づいて潜在的な故障を予測し、目標的かつ効率的なメンテナンスを行い、安定した変電所の運転を確保することができます。電力システムは複雑であり、単一の部品の故障が連鎖的な故障を引き起こす可能性があります。そのため、開閉器のCBMは不可欠です。これらの開閉器は過熱により故障する可能性があり、表面温度の監視によってこれを検出し、即座に対処することができます。一部の電力会社ではCBM用のソフトウェアとハードウェアを導入していますが、従来の管理方法を引き続き使用しているため、新しい技術の効果が制限されています。そのため、管理者と技術スタッフの能力を向上させることは、CBMの全般的な効果を最大化するために重要です。CBMは新たな技術であり、その全般的なポテンシャルを実現するためには、人員による継続的な学習が必要です。

3.3 CBM評価システムの構築
電力会社の通常のメンテナンスには、変圧器、送電線、遮断器などの点検が含まれます。メンテナンス記録は引継ぎ時の参考のために保持されていますが、正式な評価システムはしばしば不足しています。メンテナンスの効果を改善するためには、包括的なCBM評価システムを確立する必要があります。メンテナンス中に収集されたデータは記録され、詳細な状態報告書にまとめられ、堅固な評価フレームワークを形成します。これにより、将来のメンテナンス計画と意思決定に貴重な履歴データが提供されます。

結論
今日の社会は情報駆動型かつ知能化されています。あらゆる産業が自動化とスマート技術を統合しています。中国の広大な電力網インフラと拡大するサービスエリアを考えると、CBMは電力システムの安定性を維持する上で基本的です。したがって、電力会社はメンテナンス実践を強化し、電力網の信頼性と運転の安定性を確保する必要があります。