2度の事故を教訓に｜製鉄所が築いた受変電設備の予知保全

受変電設備の事故対策に広く用いられている保護継電器は、事故の発生を検出すると遮断器を動作させ、停電範囲の拡大を防ぐ保護方式が一般的です。 ただし、保護継電器は事故発生後に動作するため、このような保護だけでは設備の劣化や異常の兆候を事前に検知することはできません。事故の拡大防止には有効である一方、事故そのものを未然に防ぐためには、予兆を捉える仕組みが必要です。

JFEスチールでは、製鉄所で発生した過去2度の電気事故を契機に、事故発生後の対応に加え、異常の兆候を早期に捉える保全のあり方を検討してきました。

本記事では、停電事故の事例、そしてその経験から導き出した定期取替保全に頼らないオンライン予兆監視の考え方と、対策の導入・運用を通じて得られた知見を紹介します。

※本記事は、2026年7月に開催された北海道電気安全大会での当社講演をもとに再構成したものです。イベント登壇レポートはこちら

保護継電器による事故拡大防止保護は、電気事故を検出、遮断することで停電範囲の拡大・影響を最小限に留めることができる仕組みですが、設備内部で進行する絶縁劣化や、その初期段階で現れる異常を事前に検知する機能は備えていません。

1963年に操業を開始したJFEスチール西日本製鉄所は現在は24時間365日の連続操業を行う、粗鋼生産量で世界最大級の製鉄所です。

製鉄所内では110kVで受電し、約2,000台の遮断器と総延長86kmに及ぶ送配電用ケーブルを含む、大規模な受変電設備を運用しています。

こうした操業環境では、設備停止を伴う更新工事の時期を確保することは容易ではなく、やむを得ず更新推奨時期を超えた運用を続けている工場設備もあります。

また、長い操業歴の結果、新旧入り混じった設備や複数メーカーの機器が混在して稼働しており、一律の更新基準だけでは保全計画を立てにくいという課題もあります。


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10年以上前、66kV変流器の内部地絡を起点とする電気事故が発生しました。

保護継電器は正常に動作しましたが、機器は焼損、母線事故へ発展し、製鉄所全体に影響する停電事故となり、操業にも大きな影響を及ぼしました。

この事故を受け、JFEスチールでは事故発生後の対応に加えて、設備異常の兆候を早期に捉える取り組みを進めました。

配電盤には過渡接地電圧センサ（TEVセンサ）を導入し、絶縁劣化の初期段階で発生する部分放電の測定を開始し、あわせて、サーモカメラによる接触部の温度監視も導入しました。

ただし、この段階では担当者が定期的に現場を巡回し、部分放電によって生じる電磁波などを測定する「バッチ診断」を行っていました。

そのため、設備状態を確認できるのは測定時に限られ、巡回と巡回の間に生じる変化を継続的に捉えることはできませんでした。

前回の事故から数年後、11kV特別高圧配電盤で2度目の電気事故が発生しました。

遮断器二次側のT相接触子が接触抵抗の増大による過熱によって溶損・脱落し、その際に発生したアークによって配電盤の列盤全体が焼損。製鉄所は再び停止する事態となりました。

事故後の調査では、配電盤が設置されていた変電所から、通常より高い濃度の硫化水素が検出され、事故の原因は、この硫化水素による接触子の腐食と考えられています。

条件設定のために遮断器を引き出すと、接触子が周囲の空気に触れます。このとき、空気中の硫化水素が接触子表面の銀メッキと反応し、硫化銀が生成されます。

硫化銀の生成によって接触抵抗が増加し、通電時の発熱が進んだ結果、最終的に接触子の溶損・脱落に至ったと推定されています。

2度の事故を通じて、事故発生後の保護や定期的な診断だけでは、設備内部で進む異常や劣化の兆候を十分に捉えきれないことが明らかになりました。

では、当時導入していた部分放電のバッチ診断では、なぜ事故につながる異常の兆候を十分に捉えられなかったのでしょうか。JFEスチールでは、主に2つの理由があったと考えています。

当時行っていたバッチ診断では、部分放電に伴って発生する電磁波を測定し、信号の強度や発生タイミングから設備状態を評価していました。
ただし、製造現場では周囲の設備から発生する電磁波も同時に検出されます。そのため、微弱な部分放電はノイズとの区別が難しく、劣化がある程度進行するまで判別が難しい場合がありました。

また、部分放電は常に発生するわけではなく、設備の運転状況や周囲の環境によって、発生と消滅を不定期に繰り返します。

一定周期で測定するバッチ診断では、診断のタイミングに部分放電が発生していなければ信号を取得できません。そのため、一時的に現れる部分放電による異常の兆候を捉えきれない可能性がありました。

2度の事故を受け、JFEスチールでは2020年頃から、部分放電のオンライン常時監視の仕組みづくりを進めました。配電盤やケーブル、変流器、変圧器などにセンサを設置し、中央監視室から設備状態を監視する体制です。

常時監視によって継続的なデータ収集が可能となり、部分放電と周囲設備から発生する電磁波の特性も解析できるようになりました。これにより、バッチ診断では捉えにくかった微弱な異常の兆候に加え、診断の合間に一時的に現れる変化も把握しやすくなりました。

関連技術：変電設備のスマート保全技術

以下の表は事故前に行っていたバッチ診断と、事故後に構築したオンライン常時監視の違いを整理したものです。

オンライン常時監視によって、異常の早期発見だけでなく、設備の劣化状況を踏まえて修繕・更新のタイミングを判断することも可能になりました。

実際に、11kV閉鎖配電盤では部分放電の変化を継続的に捉え、事故に至る前に設備を交換しています。また、110kV OFケーブルでは、断続的に発生する部分放電を解析することで劣化が疑われる箇所を推定し、取替計画の策定につなげています。

2度の停電事故を経て、JFEスチールでは設備の異常を「測る」だけでなく、その変化を継続的に捉える取り組みを進めてきました。得られた情報は、修繕や設備更新の時期・優先順位といった保全判断に活用しています。

また、監視対象の拡大に伴うデータ量の増加に対応するため、解析の効率化や運用体制の整備も進めています。

これらの取り組みを通じて製鉄所で培った技術や知見は、「JFE Resolus®」として幅広い業界に提供しており、変電設備のスマート保全をはじめ、設備異常予兆検知、安全モニタリング、環境監視などのソリューションを展開しています。

受変電設備の監視体制の見直しや、部分放電を活用した予知保全をご検討の方は、ぜひ資料をご覧ください。