継続的絶縁抵抗試験でモーター信頼性と生産性を向上

数十年にわたり、プラント担当者は携帯用メガオームメーターで絶縁抵抗試験を行い、コスト高の非計画停止、生産不能ペナルティ、巻き直し修理につながるモーター故障を防いで来ました。しかし、これらの試験はモーター健全性の「スナップショット（瞬間切り取り）」しか提供しません。湿気、化学薬品、汚染物質、振動にさらされたモーター巻線とケーブルは、数日で劣化し、起動時に故障する恐れがあります。

携帯用メガオームメーターは、電気技術者がケーブルを手動で切り離し、テストリードを通電中または損傷の可能性がある機器に接続する必要があり、アークフラッシュ（電気アーク災害）のリスクにさらされます。米国では非致死的アークフラッシュが日々5-10件、死亡は日々約1件発生しています。

リスクが高い中、プラント管理者はモーター停止直後から再起動まで継続的に絶縁抵抗を監視する「継続的メガオーム監視」の価値を認識しつつあります。

このリアルタイム情報により、保全担当者は故障による生産中断を未然に防ぐ是正措置を講じられます。高額な巻き直し費用、生産不能ペナルティ、ロスタイムを数十万ドル単位で減可能です。

さらに、恒久設置型自動試験装置ならキャビネットを開けることなく「ハンズオフ」監視が可能で、技術者を危険から遠ざけられます。

ユーティリティにおけるモーター保護

業種を問わず製造・加工プラントはモーターに大きく依存します。プラント規模と燃料種類により数とタイプは異なりますが、重要モーターが20-30台、平均5-10台というプラントもあります。

重要モーターとは、予期せぬ停止でビジネス目標の安全な達成や生産レベルに重大な支障をきたすもの。480-13,800Vでコンプレッサー、ポンプ、ファンを駆動するモーターなどが該当します。

多くのユーティリティは時間ベースの予防保全（PM）プログラムでこれらを管理。絶縁抵抗試験は通常半期ごと。人員削減でさらに頻度が下がることも。試験結果に基づき、修理工場へ再調整出荷をスケジュールします。

年次オーバーホールや計画停止開始時にも試験を実施し、修理必要モーターを特定します。それでもPMプログラムがあっても、停止中や頻繁にサイクルされるモーターは短期間で劣化します。「相応のモーター故障に見舞われ、かなりのコストがかかりました」と、発電プラントで37年勤務したリチャード・ホルマン氏（退職済み）。

「故障は非常に高額になることがあります。当該プラントではウェスチングハウス製2速PAM誘導モーターが数台あり、1台巻き直すだけで6桁ドル（数千万円）の費用でした」

O&M（運転保守）視点では「弱ったモーターを特定し、起動試行時の故障リスクを回避できれば、大きな節約になります」と同氏。

ホルマン氏は、ロングアイランドサウンドの1,500MWプラントで、24時間以上停止した全重要モーターを再起動前に携帯メガオームメーターで手動試験することを義務付けました。「試験はしばしば時間外、残業代で実施されるためコストになります。しかし、これで多数のモーター故障を防ぎました」

ホルマン氏のチームメンバーが、ウィスコンシン州ミノクアのMeg-Alert社製「Meg-Alert」継続試験・監視装置を発見。最初に4台の循環ポンプと複数の誘導通風機に導入。後に強制通風機や他の重要モーターにも拡張。

Meg-AlertユニットはMCCまたは開閉装置の高圧コンパートメント内に恒久設置され、モーター/発電機巻線に直接接続。モーター/発電機がオフラインになると検知し、再起動まで巻線絶縁の連続誘電試験を実行します。

非破壊・電流制限付きDC試験電圧を相巻線に印加し、絶縁を通じてアースへ漏れる漏れ電流を安全に測定。500、1000、2500、5000VのDC電圧レベルを使用し、機器動作電圧に基づくIEEE、ABS、ANSI/NETA、ASTM国際基準の適正試験電圧を満たします。試験は絶縁劣化を引き起こさず、電流制限技術で人員を保護します。

「継続監視により、O&Mチームは常にモーターの『任務適格性』を把握できます。モーターが停止するたびに（数秒、1日、10日間の停止問わず）試験され、安全レベルを下回れば即座にアラームを出し、起動をロックできます」とホルマン氏。

これは停止開始時のメガオームメータースナップショットとは対照的です。モーターは湿度と汚染により短時間で大量の水分を吸収し得ます。

「米国南部では、電動モーターがわずか数時間の高湿度で起動時損傷を受けるほど水分を吸収することがあります」と、ポリ塩化ビニル（PVC）粉末とその主原料塩化ビニルを製造する大型プラントの電気計装マネージャー、リッキー・ループ氏。「南部は雨の日が多く湿度が高い。水分と電気は相容れません」

「水分を含んだモーターを起動すると巻線がアースに落ち、モーターを損傷させます。すると重要モーターの巻線損傷で多額の修理費が発生します」

当時エンジニアだった彼とチームは根本原因分析を行い、対策を検討。Meg-Alertを知り、試験的に1台購入。4,160V、1,200hp、WP密閉型モーター（チラーユニットコンプレッサー駆動用）に設置。

生産要件により一部チラーは必要時のみ稼働し、モーターが長期間アイドル状態になることも。再稼働前には携帯メガオームメーターで試験必須。「運転要求で夜間作業になることが多く、技術者が週末に残業で来て試験するケースが頻発していました」とループ氏。

Meg-Alert導入後、情報がリアルタイムで取得可能に。雨の日の翌朝、スターター接続されたデバイスが低メガオーム抵抗値を検知しモーター起動を阻止したことでさらに確信。「Meg-Alertが水分過多で起動を阻止しました。これで継続監視ユニットの投資は10倍以上回収できました」

現在、全10台のチラーモーターと、別エリアの4台の900hp冷却水ポンプにMeg-Alertを設置済み。

「ハンズオフ」監視

継続監視システムは、制御キャビネットを開けて手動絶縁抵抗試験を行う必要がない「ハンズオフ」アプローチも可能にします。制御キャビネットドア外側のアナログメーターが、リアルタイムでメガオーム単位の絶縁抵抗値を表示。「緑・黄・赤」のシンプルな色分けで良好・要注意・不良を示します。

所定の絶縁抵抗セットポイントに達すると表示灯が点灯しアラームを通知。自動通知を監視ネットワークへ送信可能。継続監視は、結露防止・温度維持用ヒーターの正常動作も確認できます。

多くのモーターは内部温度を動作温度や外部環境温度から大きく外れないようヒーターで管理。露点以下になると停止中に結露が発生します。

しかしヒーターが故障しても、ブレーカーがトリップしても、モーター起動失敗まで保全担当者が気づかないことがあります。定期点検は実施されますが、重要モーター/発電機が数週間〜数ヶ月無防備な状態になる恐れがあります。

アークフラッシュ防止

おそらくより重要なのは、ハンズオフアプローチが従業員のアークフラッシュ被曝リスクを低減することです。「継続絶縁抵抗監視装置により、メガオーム試験のためにキャビネットを開ける必要がなくなり、アークフラッシュの潜在的危害を排除できます」とループ氏。

アークフラッシュは導体間または導体-アース間を空気中を移動する望ましくない電気放電。瞬時に発生し、太陽表面温度の4倍の熱を生み、空気急膨張による衝撃波で作業員を部屋の向こうへ吹き飛ばしたり、梯子から落下させたりします。三度やけど、失明、聴力喪失、神経損傷、心停止、死亡などを引き起こします。

NFPA 70Eが挙げるアークフラッシュ原因の1つに「試験機器の不適切な使用」があります。試験前の無通電化と適切なPPE（個人用保護具）着用が推奨されますが、最善策は絶縁抵抗試験のために制御キャビネットへアクセスする必要自体をなくすことです。

アークフラッシュリスクに加え、ループ氏はモーター短絡時に従業員数フィート内で発生し得る別のリスクも目撃しています。プラントではチラー起動時に担当者がモーターから約5フィート（1.5m）の位置にいます。短絡すれば巨大な音と火花が飛び散ります。

「継続絶縁抵抗監視があれば、起動時故障でも従業員を危険に晒しません。デバイスがその安全懸念も防ぎます」とループ氏。

詳細は www.megalert.com または 800-778-5689 まで。