落雷によるトランスフォーマーの損傷原因とその後の使用可否

1. 雷による変圧器の損傷原因は何ですか？

• 直撃雷：雷が変圧器またはその近くの送電線に直接落ちると、瞬時に大きな一時的な電流が変圧器の巻線とコアを通過します。これにより絶縁材料が急速に加熱され、時には溶けてしまうこともあります。これは巻線間のショート回路や焼損につながります。直撃雷による損傷はしばしば壊滅的なものです。

• 誘導起電力（電磁誘導）：雷が変圧器に直接落ちなくても、強力な電磁場によって巻線間に起電力が誘導されることがあります。特に効果的なシールドがない場合、これらの誘導起電力は十分に高くなり、変圧器の絶縁を破壊し、部分放電を引き起こす可能性があります。時間とともにこの累積ストレスは絶縁層を劣化させ、最終的には故障につながります。

• 雷発生サージの侵入：送電線を通じて伝播する雷発生サージは、変圧器まで急速に伝播します。変圧器に適切なサージ保護がなければ、これらの雷波は直接変圧器内に入り込み、内部絶縁システムを損傷するような過電圧を引き起こします。

• 接地電位上昇（GPR）/バックフラッシュ：雷が落ちた際、雷電流は接地システムを通過し、接地抵抗全体に電圧降下が生じます。変圧器の接地抵抗が高い場合、著しい接地電位上昇が発生することがあります。これが「バックフラッシュ」を引き起こし、変圧器タンクまたは低電圧側で高い相対電位が生じ、設備の損傷につながることがあります。

2. 雷が落ちた後も変圧器は使用可能でしょうか？

雷が落ちた後も変圧器を使用できるかどうかは、損傷の程度とその後の検査結果によって決まります。通常、以下のような手順をすぐに実施する必要があります：

• 安全隔離と視覚検査：まず、影響を受けた変圧器を電力網から隔離して安全を確保します。肉眼で明らかな物理的損傷、焼け跡、または油漏れなどを確認します。

• 溶解ガス分析（DGA）：変圧器油中の溶解ガスを分析することは、内部障害を診断する重要な方法です。雷が落ちた場合、絶縁材料が分解し、水素やアセチレンなどの特定のガスを放出することがあります。油サンプルの分析は内部損傷の深刻さを評価するのに役立ちます。

• 電気試験：絶縁抵抗測定、誘電損失係数（tan δ）試験、直流巻線抵抗測定などを行い、変圧器の電気性能が損なわれていないか評価します。

• 専門家の評価と修理：上記の試験結果に基づいて、有資格の技術者が損傷の程度を評価し、修理の可否を決定します。軽微な絶縁損傷は乾燥処理、局所的な巻線修理、または絶縁材の交換などで対応できますが、巻線が焼損するような重度の損傷の場合には完全な巻線再巻きまたは変圧器全体の交換が必要になることがあります。

要約すると、雷による変圧器の損傷は複数のメカニズムによって引き起こされ、雷が落ちた後の使用可能性は損傷の程度に完全に依存します。雷による故障を防ぐための鍵は、サージアレスタの設置、効果的な接地、および雷耐性のある変圧器の使用を含む堅牢な雷保護システムの確立にあります。