四つの主要な電力変圧器焼損事例の分析
ケースワン
2016年8月1日、ある電力供給所の50kVA配電変圧器が運転中に突然油を噴出し、その後高圧側のヒューズが焼損しました。絶縁試験では、低圧側から接地までの絶縁抵抗がゼロメガオームでした。コアの検査により、低圧巻線の絶縁破損がショート回路を引き起こしていたことが判明しました。この変圧器の故障の主な原因は以下の通りです：
過負荷：草の根レベルの電力供給所での負荷管理は歴史的に弱い部分でした。農村電力システム改革以前は、発展はほとんど計画的ではありませんでした。春節や農繁期、灌漑が必要な乾燥時期には、変圧器の焼き付きが頻繁に発生していました。管理システムが導入されましたが、農村の電気工事士の管理能力は改善の余地があります。農村の電力負荷は季節性が強く、計画的な管理が不足しています。長期的な過負荷により変圧器が焼き付きます。また、農民の収入が大幅に増加し、家庭用電化製品の負荷が急速に増大し、世帯を中心にした個人加工産業が急速に発展しているため、電力負荷が大幅に増加しています。配電設備への投資は相当なものですが、資金が限られているため、変圧器の交換が負荷の増加についていけず、過負荷による変圧器の焼き付きが発生します。
さらに、農村の電力負荷は管理が難しく、計画的な電力使用意識が弱いです。灌漑や農繁期、夜間などのピーク負荷時には、電力使用の競合が問題となり、変圧器の焼き付きにつながります。
三相負荷の不均衡：三相負荷が不均衡になると、非対称な三相電流が発生し、中性線に零相電流が生じます。この電流によって生成される零相磁束は、変圧器巻線に零相電位を誘起し、中性点電位を移動させます。電流が大きい相は過負荷になり、巻線の絶縁が損傷し、一方で電流が少ない相は定格容量に達せず、変圧器の出力効率が低下します。過負荷変圧器の低圧端子と中性端子の接続不良は、発熱、ゴムシールとオイルパッキンの劣化や変形を引き起こし、油漏れや端子の焼き付きにつながります。
短絡障害：単相接地障害や相間短絡に関わらず、配電変圧器の低圧巻線の小さなインピーダンスにより、非常に高い短絡電流が発生します。特に近距離の短絡では、障害電流は変圧器の定格電流の20倍以上に達することがあります。これらの強力な短絡電流は、大きな電磁衝撃力と熱を生成し、配電変圧器を損傷させるため、短絡は変圧器にとって最も破壊的な故障モードです。
現在、短絡障害の主な原因は以下の通りです：
低圧配電線のクリアランスが悪く、倒木や車両がポールに接触して短絡を引き起こす場合
低圧ブレーカーの設置、運転、またはメンテナンスが適切でない場合、ブレーカー端子で短絡が発生する場合
変圧器に取り付けられた低圧計量箱の設置やメンテナンスが不十分で、近距離の短絡を引き起こす場合
対策：
低圧ヒューズを適切に設定し、低圧電流が変圧器の定格電流を超えたときに溶断して変圧器を保護する。低圧ヒューズは変圧器容量の1.5倍に設定する。
需要の多い期間に変圧器の負荷を測定し、過負荷の変圧器を速やかに交換する。
運用とメンテナンスを強化し、割れた絶縁子を交換し、線路通路を整備し、相間短絡を防止して変圧器を保護する。
ケースツー
2015年、ある電力局で32台の変圧器が焼き付きました。その多くは1つのメーカーが生産したものでした。詳細なコア検査と油サンプリングにより、80%の変圧器油サンプルに水分が含まれていることがわかりました。さらなる分析により、これらの変圧器のオイルフィーリングパイプの密封性が悪かったことが明らかになりました。降雨時には、パイプ内に水が長時間滞留し、徐々に変圧器に浸透していました。時間が経つにつれて、変圧器油中の水分が増加し、絶縁性能が低下し、変圧器の故障につながりました。
対策：
オイルフィーリングパイプに金属カップを取り付けて直接的な水との接触を遮断する。すべてのこのタイプの変圧器にカップを取り付けた後、焼き付きの数が大幅に減少しました。
配電変圧器に対して年間一次の油サンプリングテストを行い、結果が満足いかない場合は速やかに変圧器油を交換する。
ケーススリー
2018年、ある供給所の電力変圧器が晴れた日に負荷が高くない状況で焼き付きました。コア検査では、高圧コイルに明らかなショート回路のアーク痕があり、絶縁不良がショート回路を引き起こしていたことが確認されました。
分析：このタイプの変圧器の故障には明らかな外部要因が欠如しており、コア検査なしでは原因を特定するのが困難です。このような故障の多くは、変圧器の絶縁性能が長期運用により劣化し、適切な対策が取られなかった結果発生します。最終的に絶縁が運用要求を満たせなくなり、変圧器が焼損します。
対策：
配電変圧器に対して年間の絶縁抵抗テストを行い、記録を維持し、傾向を分析します。絶縁値が要件を下回った場合、迅速に変圧器を交換して焼損を防ぎます。
雷が多い地域にある変圧器の絶縁を定期的に監視し、絶縁の劣化による故障を防ぎます。
事例四
2017年7月6日、雷雨の際に山頂にある供電所の変圧器で高圧側のヒューズが焼損し、油が噴出しました。絶縁テストの結果、高圧から地へ向かうメガオームがゼロであり、変圧器の損傷が確認されました。
分析：この変圧器の故障の原因は雷による過電圧であり、これが変圧器の絶縁を破壊し、短絡を引き起こしました。
対策：
変圧器の避雷器の接地抵抗を改善し、値が適正範囲内に留まるようにします。
配電変圧器の高圧および低圧避雷器に対して年間の絶縁テストを行い、基準を満たさないものは速やかに交換します。
人的管理の強化による事故防止
配電変圧器の運転状態は管理品質と密接に関連しています。細心の注意を払って管理することで、変圧器の焼損事故を効果的に防ぐことができます。
各変圧器エリアの負荷状況を理解する：電力管理担当者は定期的にユーザーの負荷を評価し、住宅ユーザーの家庭用電化製品の増加や工場・鉱山の拡大、機械の追加、冷暖房設備の増設などを監視します。これらの情報はメータ読み取りや定期的な現地訪問を通じて正確に把握します。
過去の経験と教訓をまとめ、季節的な気候変動が設備に与える影響のパターンを理解します。災害時に明らかになった脆弱点や潜在的危険を強化し改善し、実際の状況に基づいて変圧器の過負荷保護を調整するなどの対象的な予防措置を講じることで、設備の耐久性を向上させます。
積極的な負荷分析と予測を行う：前述の2つのポイントから得られる第一手のデータを使用して、科学的な負荷予測を行い、適切なアップグレードを実施します。これには線路の改良、負荷の再分配、変圧器容量の増加などが含まれます。風雪、凍雨、極寒期中の設備点検を強化し、故障を防ぎ、設備の信頼性を向上させ、変圧器の焼損を減らします。
職員の責任感を重視する：まず、ユーザーサービスに焦点を当てた強いサービス意識を持ち、質の高い安定した電圧を保証します。職員は潜在的な危険を識別し、ユーザーからのフィードバックを聞き、問題を迅速に対応することが求められます。既知の障害や問題を無視して設備を運転することは決してありません。管理は受動的な対応から能動的な実行へ、そして日常的な実行から創造的な実装へとシフトします。次に、責任の履行を厳格に執行します。責任の仕組みがない場合、職務と規則は意味を持たなくなります。職務を怠り、権限を私利私欲のために乱用し、形式的な作業を行ったり、有効な措置を実施しないスタッフに対して厳格な責任を追求します。これは未解決のユーザー問題、放置された危険、または設備の損傷につながります。責任の履行と厳格な責任の仕組みを統合することで、業務の責任感が強化され、運用効率が向上し、実施の効果が改善され、ユーザーのニーズをよりよく満たし、人為的な停電事故を防ぎ、設備の運転整合性を維持することができます。
結論
要約すると、電力変圧器は運用中に多くの理由で故障する可能性がありますが、強化された管理とメンテナンスにより、人為的な変圧器の故障を大幅に減少させることができます。これにより、供電の信頼性が向上し、電力会社のメンテナンスコストが削減され、企業とユーザー双方にとって利益となります。これは変圧器の故障分析と適切な対策の実施が重要な実践的意義を持つことを示しています。
