電力機器の故障フォレンジック — マルチフィジックスFEM

避雷器、電力用変圧器、同期発電機といった高価値機器が故障したとき、問われるのは故障したかどうかではなく、なぜ故障したのか、そして残りの機器群にリスクはないのかということです。コロンビアの地域電力会社向けに、Gridradixは故障機器の有限要素フォレンジック解析を実施しました。雷による急峻波頭過電圧と一線地絡による短時間交流過電圧を受けた避雷器、電気的・熱的ストレス下の電力用変圧器、そしてANSYSで電磁モデル化した同期発電機です。各解析はEMTレベルの事象再現とコンポーネントレベルのマルチフィジックスモデリングを組み合わせ、故障メカニズムを特定しました。

1. 01

   EMTPによる事象再現とCOMSOL Multiphysicsのコンポーネントモデルを用いた、落雷による急峻波頭過電圧に起因する避雷器故障の根本原因解析。

2. 02

   一線地絡に伴う短時間交流過電圧下での避雷器故障の根本原因解析。

3. 03

   故障条件下の巻線の2次元電磁・熱連成解析を含む、COMSOL Multiphysicsによる電力用変圧器の有限要素モデリング。

4. 04

   故障モード調査のためのANSYSによる同期発電機の電磁有限要素モデリング。

5. 05

   シミュレーションによる応力分布と物理的な故障証拠との相関分析、および残存機器群に対する予防策の策定。

マルチフィジックスFEMにより、事後検査の結果を定量化された故障メカニズムへと落とし込み、応力がどこで、なぜ設計限界を超えたかを示しました。これにより電力会社は、機器群全体を交換するのではなく、実際のリスクに的を絞って交換と整定変更を行えるようになりました。

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