経年火力で使用する遮断器保守の自社技術確立について
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カテゴリ: 第7回
1. はじめに
当社の火力発電所では、所内の補機電動機などに 電力供給するため、電源回路の開閉装置として、高 圧用にVCB(真空遮断器)やMBB(磁気遮断器) を、低圧用にACB (気中遮断器) を使用している。 FiglにMBB、ACBの不具合の発生件数をまとめ るが、使用開始から10年を超えたあたりから開閉 不具合が発生する傾向にあり、その原因の8割はグ リス劣化によるものである。 - 当社では、上記の不具合の未然防止のために、一 定の使用年数や開閉回数に達したMBB、ACBを、 機能部品単位まで分解し、消耗品類の取替や部品の 手入れを行い、健全性を確認している。これを「特 別点検」と称しており、信頼性維持のための重要な 保守として実施している。本稿では、中部電力グル ープで確立した「部品の選定・製作から施工までを 一貫した体制で実施する特別点検の技術」について 述べる。
2. 技術確立の経緯 - 当社では、運転開始から30年以上経過した高経 年火力発電所で約1100台のMBB、ACBを使 用しているが、平成17年に取替部品が製造中止と なり、遮断器メーカでの点検が困難となった。 -MBB、ACBを新品に取替ることも可能であっ たが、高経年火力発電所は最新火力発電所に比べて 稼働率が低いので、費用対効果が乏しい。また、使 用開始から40年を経過したMBB、ACBの劣化 調査を実施した結果、遮断器の機能は十分維持され ており、適切な保守を行えば数十年の使用が可能で あると判断して自社内での「特別点検」の方策につ いて平成11年から検討を始めた。147Fig2 MBBFig3 ACB3.自社技術確立の内容 -MBB、ACBの維持運用のためには、遮断器の 分解・組立・調整する点検施工技術の習得と部品の 確保が必要である。3.1 特別点検の施工技術の習得 - 平成11年8月~平成12年7月にかけて、(株) 中部プラントサービス技術員(4名)が遮断器メー カからの技術指導のもと技能習得した。1第1ステップ場所:遮断器メーカ工場 1 期間:平成11年 8~ 9月 内容:遮断器の原理構造の教育、分解組立に必要となる基礎技能の訓練分解組立に必要2第2ステップ 場所:遮断器メーカ工場 期間:平成11年 9~10月 内容:分解・組立・試験調整の技能訓練(1回目)施工要領書の整備3第3ステップ 場所:(株)中部プラントサービス工場 期間:平成12年 3~ 6月 内容:分解・組立・試験調整の技能訓練(2回目)分解・組立・試験調整用の特殊工具の手配 第2ステップまでの課題のフォロー、施工 要領書の見直し、品質管理体制の検討4第4ステップ 場所:(株)中部プラントサービス工場 期間:平成12年 8~11月 内容:分解・組立・試験調整の技能訓練(3回目)技術員を4名から6名へ増員 第3ステップまでの課題のフォロー、施工 要領書の最終見直し、品質管理体制の確立以上の第1~4ステップの実施によって、施工技 術を習得できたが、遮断器メーカ技術員と比較して 1.5~2倍の点検時間が必要であった。このため、 施工技術を維持向上させるために、継続して遮断器 の特別点検(年間十台以上) を実施する計画とした。3.2 特別点検部品の製作 遮断器特別点検の部品を製作するため、遮断器メ ーカから「メーカノウハウ非公開、保証はその製作 者である当社が負う」などの条件を基に承諾を得て (株)中部プラントサービスと部品製作の方法を検 討し、内製化することとした。 * 内製化にあたっては、1部品選定、2製作、3検 証を行い、全ての選定部品の製作完了までできるよ うにした。13.2.1 製作部品の対象選定(第 1 ステップ)[期間:平成17年9月~11月] 遮断器メーカが推奨する遮断器の特別点検部品 は、多種多様であり、遮断器メーカの設計製作図も 入手できない状況であった。当社が保有するMBB、 ACBは30型式(MBBは10型式、ACBは2 0型式)程度に分類されるが、構成部品については 全型式共通の部品と、型式ごとに形状が異なる部品 があり、30型式全てを合わせると460点の部品 が存在する。これら部品は、一点づつ寸法・形状が異なり、そ の製作方法もプレス抜型品や鋳造品など様々であ る。部品製作にあたって、部品の金型を製作すると、 その製作費や維持費が必要となるが、この金型から 製作する部品の数量は非常に少ないので、結果とし て製作費用が高額になる。ゆえに、部品の製作は、 金属材料や絶縁材料を切削加工して一点づつ製作 することを基本的とした。製作部品は多数あることから、遮断器メーカの取 替推奨部品を、必要最低限の部品に再分類すること にした。再分類は、設計寿命、構成材料、重要度、 当社の過去の特別点検実績等を基に実施し、Fig4 の とおりA、B、Cの3種類とした。・A部品特別点検に必要となる消耗部品B部品 一定の使用年数や開閉回数に依存する部品C部品」 B部品よりも長寿命な部品この分類結果を基に、製作部品の対象はA、B部 品とし、C部品は点検手入れをして再使用する部品 とした。これによって、自社が製作する部品は、3 O型式全てで460点から320点となった。148金属材料や絶縁材料を切削加工して一点づつ製 作するので、製作納期は最短3ヶ月程度である。当 社では、特別点検を行う1年前に発注して必要部品 の製作納期を確保している。コロニーコおばさみCross sectionClassification of prats of MBB and ACB MBBParts A Parts:Around | Expendable parts 50 units per needed for special modelinspection MBB:around 30units ACB: around 40units Parts BReplacement Depending on theyears of use or ACBnumber of switching Parts:Aroundoperations 70 units per modelMBB:around 10units ACB: around 10units Parts C Longer lifetime parts than parts BReuse MBB:around 10unitsACB: around 20units Fig4 Listing of parts(1st step)ビットドにする。3.2.2 部品の製作(第 2 ステップ) [期間:平成17年12月~平成19年 8月]個々の部品は、寸法と幾何学形状を持っており、 寸法の偏差と幾何学形状の偏差が限界を超えると、 部品として機能を損なうことになる。まず、選定したA、B部品を製作するために、旧 品の寸法、材質を詳細調査し、仮製作図を作成する とともに、旧品と同等成分の金属材料や絶縁材料を 選定した。しかし、遮断器メーカの設計製作図面が ないので、寸法調査した部品が、設計製作図面に対 してどの程度の公差で製作されたのか不明である。このため、仮製作図を基にした試作部品はJIS 普通公差(B-0405など)によって製作した。 できあがった部品は、遮断器へ実装するなどして、 動作状況を確認し、動作に問題があれば製作公差を 見直して再製作した。Fig5 に示すとおり、この一連 のサイクルを何度も繰り返して、必要な寸法、製作 公差を見極めた。結果として、製作した部品によってはJIS普通 公差よりも更に厳しい公差が必要な場合や、±(プ ラスマイナス)異なる公差を与える必要もあった。NO.12/ 補助スイッチ検EリンクOld PartRevie of toleranceDimension/material investigationdrawingMJIS general dimension tolerancePart manufacturingsAssemblyAction reconfirmationNo goodGoodAdoptionFig5 Manufactuaring of parts(2nd step)149 -3.2.3 部品の性能評価(第 3 ステップ) [期間:平成18年11月~平成19年8月] - 遮断器に求められる動作責務は、遮断器の準拠規 格であるJEC「電気学会電気規格調査会標準規 格」にて、下記のごとく定めている。 1常規および短絡状態の電路を開閉できること。 ・外観構造検査 ・開閉試験(連続2000回) 2良好な導体であり、短絡電流に耐えること。・短絡試験 3良好な絶縁体であること。・商用周波耐電圧試験 当社では、製作部品の強度、絶縁性能、品質など に問題がないことを最終確認する目的から、当社で の製作部品を用いて特別点検を実施したMBB1 台、ACB1台に対して、上記123の動作責務を 確認するための評価試験を実施した。評価試験は、 JECに定める形式試験を参考に、当社が製作した 部品に要求される性能が確認できる試験項目を選 定した。 * 性能評価試験結果は良好であり、当社が製作した 部品によって遮断器の動作責務を満足できる結果 となった。[MBB性能評価] 試験項目 JEC145 「交流しゃ断器」JEC2300「交流遮断器」 1構造検査・連続2000回開閉試験 2商用周波耐電圧試験 ・主回路22,000V ・制御回路2,000V 3短絡試験(BTF4号100%)・28.1kA 1回 [ACB性能評価] 試験項目 JEC160「気中しゃ断器」1構造検査・連続2000回開閉試験 2商用周波耐電?試驗 ・主回路2,500V ・御回路1,500V 3短絡試験(100%) ・41kA 1回Fig6 MBB Shortcircuit testFig7 ACB Shortcircuit test13.3 品質管理今回(株)中部プラントサービスとの技術協力に より確立した自社技術は、将来にわたって持続可能 なものとする必要がある。このため、(株) 中部プラントサービスにおいて、 同社工場で実施する全ての特別点検に対して、製作 部品の品質維持と、特別点検の技術維持のために、 全ての手順をマニュアル化して、ISO9001相 当の品質管理体制で施工することとした。4.まとめ遮断器保守について自社技術として確立した内 容をFig8にまとめる。 * A、B部品は内製化によって確保し、C部品は旧 品を手入れして再使用する。万が一、C部品に不具 合があった場合は、予備部品を流用するなどして対 応することとした。また、部品の製作から特別点検 の実施までをISO9001相当の品質管理体制 で実施する。ManufacturParts A (replacement patrts)imgSpecial isnpectioncan be implementedParts B (quasi- replacementpatrts)Parts C (Long lifetimepatrts)DivertingFig8 Summary5.最後に * 内製した部品を用いた特別点検は、平成21年度 末現在、累計61台実施しており良好である。今後、 当社火力発電所のMBB、ACBの約1100台中 500台について、特別点検を継続する計画である。中部電力グループで確立した「部品の選定・製作 から施工までを一貫した体制で実施する技術」は、 遮断器のみならず、他の製造中止部品の製作まで拡 大していくことによって、経年化した火力発電所設 備の修理部品調達を可能にでき、今後の設備維持へ 貢献できるものと考えている。6. 参考文献 1. 本稿は、平成21年度火力原子力発電大会論文集 に投稿したものを加筆訂正した。Special isnpectioncan be implemented150“ “経年火力で使用する遮断器保守の自社技術確立について“ “村上 清敬,Murakami KIYOTAKA,森田 博之,Morita HIROYUKI
当社の火力発電所では、所内の補機電動機などに 電力供給するため、電源回路の開閉装置として、高 圧用にVCB(真空遮断器)やMBB(磁気遮断器) を、低圧用にACB (気中遮断器) を使用している。 FiglにMBB、ACBの不具合の発生件数をまとめ るが、使用開始から10年を超えたあたりから開閉 不具合が発生する傾向にあり、その原因の8割はグ リス劣化によるものである。 - 当社では、上記の不具合の未然防止のために、一 定の使用年数や開閉回数に達したMBB、ACBを、 機能部品単位まで分解し、消耗品類の取替や部品の 手入れを行い、健全性を確認している。これを「特 別点検」と称しており、信頼性維持のための重要な 保守として実施している。本稿では、中部電力グル ープで確立した「部品の選定・製作から施工までを 一貫した体制で実施する特別点検の技術」について 述べる。
2. 技術確立の経緯 - 当社では、運転開始から30年以上経過した高経 年火力発電所で約1100台のMBB、ACBを使 用しているが、平成17年に取替部品が製造中止と なり、遮断器メーカでの点検が困難となった。 -MBB、ACBを新品に取替ることも可能であっ たが、高経年火力発電所は最新火力発電所に比べて 稼働率が低いので、費用対効果が乏しい。また、使 用開始から40年を経過したMBB、ACBの劣化 調査を実施した結果、遮断器の機能は十分維持され ており、適切な保守を行えば数十年の使用が可能で あると判断して自社内での「特別点検」の方策につ いて平成11年から検討を始めた。147Fig2 MBBFig3 ACB3.自社技術確立の内容 -MBB、ACBの維持運用のためには、遮断器の 分解・組立・調整する点検施工技術の習得と部品の 確保が必要である。3.1 特別点検の施工技術の習得 - 平成11年8月~平成12年7月にかけて、(株) 中部プラントサービス技術員(4名)が遮断器メー カからの技術指導のもと技能習得した。1第1ステップ場所:遮断器メーカ工場 1 期間:平成11年 8~ 9月 内容:遮断器の原理構造の教育、分解組立に必要となる基礎技能の訓練分解組立に必要2第2ステップ 場所:遮断器メーカ工場 期間:平成11年 9~10月 内容:分解・組立・試験調整の技能訓練(1回目)施工要領書の整備3第3ステップ 場所:(株)中部プラントサービス工場 期間:平成12年 3~ 6月 内容:分解・組立・試験調整の技能訓練(2回目)分解・組立・試験調整用の特殊工具の手配 第2ステップまでの課題のフォロー、施工 要領書の見直し、品質管理体制の検討4第4ステップ 場所:(株)中部プラントサービス工場 期間:平成12年 8~11月 内容:分解・組立・試験調整の技能訓練(3回目)技術員を4名から6名へ増員 第3ステップまでの課題のフォロー、施工 要領書の最終見直し、品質管理体制の確立以上の第1~4ステップの実施によって、施工技 術を習得できたが、遮断器メーカ技術員と比較して 1.5~2倍の点検時間が必要であった。このため、 施工技術を維持向上させるために、継続して遮断器 の特別点検(年間十台以上) を実施する計画とした。3.2 特別点検部品の製作 遮断器特別点検の部品を製作するため、遮断器メ ーカから「メーカノウハウ非公開、保証はその製作 者である当社が負う」などの条件を基に承諾を得て (株)中部プラントサービスと部品製作の方法を検 討し、内製化することとした。 * 内製化にあたっては、1部品選定、2製作、3検 証を行い、全ての選定部品の製作完了までできるよ うにした。13.2.1 製作部品の対象選定(第 1 ステップ)[期間:平成17年9月~11月] 遮断器メーカが推奨する遮断器の特別点検部品 は、多種多様であり、遮断器メーカの設計製作図も 入手できない状況であった。当社が保有するMBB、 ACBは30型式(MBBは10型式、ACBは2 0型式)程度に分類されるが、構成部品については 全型式共通の部品と、型式ごとに形状が異なる部品 があり、30型式全てを合わせると460点の部品 が存在する。これら部品は、一点づつ寸法・形状が異なり、そ の製作方法もプレス抜型品や鋳造品など様々であ る。部品製作にあたって、部品の金型を製作すると、 その製作費や維持費が必要となるが、この金型から 製作する部品の数量は非常に少ないので、結果とし て製作費用が高額になる。ゆえに、部品の製作は、 金属材料や絶縁材料を切削加工して一点づつ製作 することを基本的とした。製作部品は多数あることから、遮断器メーカの取 替推奨部品を、必要最低限の部品に再分類すること にした。再分類は、設計寿命、構成材料、重要度、 当社の過去の特別点検実績等を基に実施し、Fig4 の とおりA、B、Cの3種類とした。・A部品特別点検に必要となる消耗部品B部品 一定の使用年数や開閉回数に依存する部品C部品」 B部品よりも長寿命な部品この分類結果を基に、製作部品の対象はA、B部 品とし、C部品は点検手入れをして再使用する部品 とした。これによって、自社が製作する部品は、3 O型式全てで460点から320点となった。148金属材料や絶縁材料を切削加工して一点づつ製 作するので、製作納期は最短3ヶ月程度である。当 社では、特別点検を行う1年前に発注して必要部品 の製作納期を確保している。コロニーコおばさみCross sectionClassification of prats of MBB and ACB MBBParts A Parts:Around | Expendable parts 50 units per needed for special modelinspection MBB:around 30units ACB: around 40units Parts BReplacement Depending on theyears of use or ACBnumber of switching Parts:Aroundoperations 70 units per modelMBB:around 10units ACB: around 10units Parts C Longer lifetime parts than parts BReuse MBB:around 10unitsACB: around 20units Fig4 Listing of parts(1st step)ビットドにする。3.2.2 部品の製作(第 2 ステップ) [期間:平成17年12月~平成19年 8月]個々の部品は、寸法と幾何学形状を持っており、 寸法の偏差と幾何学形状の偏差が限界を超えると、 部品として機能を損なうことになる。まず、選定したA、B部品を製作するために、旧 品の寸法、材質を詳細調査し、仮製作図を作成する とともに、旧品と同等成分の金属材料や絶縁材料を 選定した。しかし、遮断器メーカの設計製作図面が ないので、寸法調査した部品が、設計製作図面に対 してどの程度の公差で製作されたのか不明である。このため、仮製作図を基にした試作部品はJIS 普通公差(B-0405など)によって製作した。 できあがった部品は、遮断器へ実装するなどして、 動作状況を確認し、動作に問題があれば製作公差を 見直して再製作した。Fig5 に示すとおり、この一連 のサイクルを何度も繰り返して、必要な寸法、製作 公差を見極めた。結果として、製作した部品によってはJIS普通 公差よりも更に厳しい公差が必要な場合や、±(プ ラスマイナス)異なる公差を与える必要もあった。NO.12/ 補助スイッチ検EリンクOld PartRevie of toleranceDimension/material investigationdrawingMJIS general dimension tolerancePart manufacturingsAssemblyAction reconfirmationNo goodGoodAdoptionFig5 Manufactuaring of parts(2nd step)149 -3.2.3 部品の性能評価(第 3 ステップ) [期間:平成18年11月~平成19年8月] - 遮断器に求められる動作責務は、遮断器の準拠規 格であるJEC「電気学会電気規格調査会標準規 格」にて、下記のごとく定めている。 1常規および短絡状態の電路を開閉できること。 ・外観構造検査 ・開閉試験(連続2000回) 2良好な導体であり、短絡電流に耐えること。・短絡試験 3良好な絶縁体であること。・商用周波耐電圧試験 当社では、製作部品の強度、絶縁性能、品質など に問題がないことを最終確認する目的から、当社で の製作部品を用いて特別点検を実施したMBB1 台、ACB1台に対して、上記123の動作責務を 確認するための評価試験を実施した。評価試験は、 JECに定める形式試験を参考に、当社が製作した 部品に要求される性能が確認できる試験項目を選 定した。 * 性能評価試験結果は良好であり、当社が製作した 部品によって遮断器の動作責務を満足できる結果 となった。[MBB性能評価] 試験項目 JEC145 「交流しゃ断器」JEC2300「交流遮断器」 1構造検査・連続2000回開閉試験 2商用周波耐電圧試験 ・主回路22,000V ・制御回路2,000V 3短絡試験(BTF4号100%)・28.1kA 1回 [ACB性能評価] 試験項目 JEC160「気中しゃ断器」1構造検査・連続2000回開閉試験 2商用周波耐電?試驗 ・主回路2,500V ・御回路1,500V 3短絡試験(100%) ・41kA 1回Fig6 MBB Shortcircuit testFig7 ACB Shortcircuit test13.3 品質管理今回(株)中部プラントサービスとの技術協力に より確立した自社技術は、将来にわたって持続可能 なものとする必要がある。このため、(株) 中部プラントサービスにおいて、 同社工場で実施する全ての特別点検に対して、製作 部品の品質維持と、特別点検の技術維持のために、 全ての手順をマニュアル化して、ISO9001相 当の品質管理体制で施工することとした。4.まとめ遮断器保守について自社技術として確立した内 容をFig8にまとめる。 * A、B部品は内製化によって確保し、C部品は旧 品を手入れして再使用する。万が一、C部品に不具 合があった場合は、予備部品を流用するなどして対 応することとした。また、部品の製作から特別点検 の実施までをISO9001相当の品質管理体制 で実施する。ManufacturParts A (replacement patrts)imgSpecial isnpectioncan be implementedParts B (quasi- replacementpatrts)Parts C (Long lifetimepatrts)DivertingFig8 Summary5.最後に * 内製した部品を用いた特別点検は、平成21年度 末現在、累計61台実施しており良好である。今後、 当社火力発電所のMBB、ACBの約1100台中 500台について、特別点検を継続する計画である。中部電力グループで確立した「部品の選定・製作 から施工までを一貫した体制で実施する技術」は、 遮断器のみならず、他の製造中止部品の製作まで拡 大していくことによって、経年化した火力発電所設 備の修理部品調達を可能にでき、今後の設備維持へ 貢献できるものと考えている。6. 参考文献 1. 本稿は、平成21年度火力原子力発電大会論文集 に投稿したものを加筆訂正した。Special isnpectioncan be implemented150“ “経年火力で使用する遮断器保守の自社技術確立について“ “村上 清敬,Murakami KIYOTAKA,森田 博之,Morita HIROYUKI