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東海第二発電所 工事計画審査資料
資料番号

工認-035 改 0

提出年月日

平成 30 年 1 月 17 日

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

Ｖ-1-9-2-1 常用電源設備の健全性に関する説明書

目次
1.

概要

1

2.

基本方針

1

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

2.1 発電所構内における電気系統の信頼性確保

1

2.1.1 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止

12.1.2 1 相の電路の開放に対する検知及び電力の安定性回復

22.2 電線路の独立性及び物理的分離

2

2.3 発電用原子炉施設の電力供給確保

32.4 電気設備の異常の予防等に関する設計事項

3

3.

施設の詳細設計方針

3

3.1 外部電源に関する設計

3

3.1.1 電力系統の概要

33.1.2 独立性が確保された電線路からの受電

4

3.1.3 物理的分離が施された電線路からの受電

6

3.1.3.1 送電線の物理的分離

6

3.1.3.2 鉄塔基礎の安定性

73.1.3.3 送電線の強風対策

8

3.1.4 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止

8

3.1.5 1 相の電路の開放に対する検知及び電力の安定性回復

10

3.2 発電機に関する設計

11

3.2.1 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止

113.2.2 電気設備の異常の予防等に関する設計事項

12

3.3 ガス絶縁開閉装置及び変圧器等に関する設計

13

3.3.1 発電用原子炉施設の電力供給確保

13

3.3.1.1 2 回線喪失時の電力供給継続

13

3.3.1.2 特高開閉所等の基礎

15

3.3.1.3 碍子及び遮断器等の耐震性

173.3.1.4 碍子及び遮断器等の津波による影響

18

3.3.1.5 碍子及び遮断器等の塩害対策

18

3.3.2 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止

19

3.3.3 1 相の電路の開放に対する検知及び電力の安定性回復

20

3.3.4 電気設備の異常の予防等に関する設計事項

21

3.4 所内電源設備に関する設計

23

3.4.1 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止

23

3.4.2 電気設備の異常の予防等に関する設計事項

26

1.

概要
本資料は，
「実用発電用原子炉及びその附属設備の技術基準に関する規則」（以下「技術基準規則」という。
）第 45 条第 3 項，第 4 項，第 5 項，第 6 項，第 48 条並びにそれらの「実用発電用原子炉及びその附属施設の技術基準に関する規則の解釈」（以下「解釈」という。）に基づく常用電源設備の健全性について説明するものである。
なお，常用電源設備の冷却能力等を踏まえた運転制限等の評価により設備の健全性を維持するための電気出力上限については，平成 14 年 8 月 28 日に提出した「定格熱出力一定運転実施に伴う発電設備の健全性評価書」で説明している。なお，現在では主要変圧器の容量増加に伴い，主要変圧器の制限が緩和されたことで，さらに電気出力の上限値が向上している。
今回，常用電源設備に関し，機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止を図ること，物理的分離，独立性が確保された電線路から受電できること及び電力系統からの電力の供給が同時に停止しないことに関する適合状況を説明する。また，電気設備は「原子力発電工作物に係る電気設備に関する技術基準を定める省令」（平成 24 年経済産業省令第 70 号）を準用する設計であNT2 補① V-1-9-2-1 R0

ることについて説明する。
2.

基本方針

2.1 発電所構内における電気系統の信頼性確保
2.1.1 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止安全施設へ電力を供給する保安電源設備は，電線路，発電用原子炉施設において常時使用される発電機及び非常用電源設備から安全施設への電力の供給が停止することがないよう，発電機，送電線，変圧器，母線等に保護継電器を設置し，機器の損壊，故障その他の異常を検知するとともに，異常を検知した場合は，ガス絶縁開閉装置あるいはメタルクラッド開閉装置等の遮断器が動作することにより，その拡大を防止する設計とする。
特に重要安全施設においては，多重性を有し，系統分離が可能である母線で構成し，信頼性の高い機器を設置することで，非常用所内電源系からの受電時の母線切替操作が容易な設計とする。
常用高圧母線（メタルクラッド開閉装置で構成）は，7 母線で構成し，通常運転時に必要な負荷を各母線に振り分け給電する。それぞれの母線から動力変圧器を通して降圧し，常用低圧母線（パワーセンタ及びモータコントロールセンタで構成）へ給電する。また，
高圧及び低圧母線等の故障による電気系統の機器の短絡や地絡，母線の低電圧や過電流を検知し，遮断器により故障箇所を隔離できる設計とし，故障による影響を局所化できるとともに，他の安全施設への影響を限定できる設計とする。
常用の直流電源設備は，直流 250V 1 系統の非常用低圧母線に接続される蓄電池，充電器，直流主母線盤等で構成する。常用の直流電源設備は，タービンの非常用油ポンプ，発電機の非常用密封油ポンプ等である。
常用の計測制御用電源設備は，計装用交流母線 4 母線で構成する。母線電圧は 120V/240V及び 120V である。
常用電源設備の動力回路，制御回路，計装回路のケーブルは，負荷の容量に応じたケーブルを使用する設計とし，それぞれ相互に分離したケーブルトレイ，電線管を使用して敷1

設するとともに，電気的影響を考慮した設計とする。
2.1.2 1 相の電路の開放に対する検知及び電力の安定性回復
変圧器一次側において 3 相のうちの 1 相の電路の開放が生じた場合に検知できるよう，
変圧器一次側の電路は，架線部を除き，電路を筐体に内包する変圧器やガス絶縁開閉装置
等により構成し，3 相のうちの 1 相の電路の開放が生じた場合に保護継電器にて自動検知できる設計とする。架線部については，巡視点検により電路の開放を検知できる設計とする。異常を検知した場合は自動又は手動で故障箇所の隔離及び非常用母線の受電切替ができる設計とし，電力の供給の安定性を回復できる設計とする。
送電線において 3 相のうちの 1 相の電路の開放が生じた場合，275kV 送電線は多重化した設計とし，1 回線での電路の開放時に，安全施設への電力の供給が不安定にならない設計とする。
また，送電線 1 相の開放が生じた際には，275kV 送電線は送受電時，154kV 送電線は受電している場合，保護装置による自動検知又は人的な検知（巡視点検等）を加えることで，

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一部の保護継電器等による検知が期待できない箇所の 1 相開放故障の発見や，その兆候を早期に発見できる可能性を高めることとしている。
2.2 電線路の独立性及び物理的分離
発電用原子炉施設は，重要安全施設がその機能を維持するために必要となる電力を当該重要安全施設に供給するため，電力系統に連系する設計とする。
設計基準対処施設は，送受電可能な回線として 275kV 送電線（東京電力パワーグリッド株式会社東海原子力線）1 ルート 2 回線及び受電専用の回路として 154kV 送電線（東京電力パワー
グリッド株式会社村松線・原子力 1 号線）1 ルート 1 回線の合計 2 ルート 3 回線にて，電力系統に接続する。
275kV 送電線 2 回線は，東京電力パワーグリッド株式会社那珂変電所に連系する設計とする。
また，154kV 送電線 1 回線は，東京電力パワーグリッド株式会社茨城変電所に連系し，さらに，上流側接続先である東京電力パワーグリッド株式会社那珂変電所に連係する。
上記 2 ルート 3 回線の送電線の独立性を確保するため，万一，送電線の上流側接続先である
東京電力パワーグリッド株式会社那珂変電所が停止した場合でも，外部電源から電力供給が可能となるよう，東京電力パワーグリッド株式会社の新筑波変電所，西水戸変電所及び茨城変電所を経由するルートで本発電所に電力を供給することが可能な設計とすることを確認している。
また，東京電力パワーグリッド株式会社茨城変電所が停止した場合には，東京電力パワーグリ
ッド株式会社那珂変電所を経由するルートで本発電所に電力を供給することが可能な設計とすることを確認している。
設計基準対象施設は，電線路のうち少なくとも１回線が，同一の送電鉄塔に架線されていな
い，他の回線と物理的に分離された送電線から受電する設計とする。
また，大規模な盛土の崩壊，大規模な地すべり，急傾斜地の崩壊に対し鉄塔基礎の安定性が確保され，台風等による強風発生時の事故防止対策が図られ，更に送電線の近接箇所においては，鉄塔を移設することにより，必要な離隔距離が確保された送電線から受電する設計とする。
2

2.3 発電用原子炉施設の電力供給確保
設計基準対処施設に接続する電線路は，いずれの 2 回線が喪失した場合においても電力系統から発電用原子力施設への電力の供給が停止しない設計とし，275kV 送電線 2 回線は起動変圧器を介して接続するとともに，154kV 送電線 1 回線は予備変圧器を介して接続する設計とする。
開閉所からの送受電設備は，十分な支持性能を持つ地盤に設置するとともに，必要な耐震性を有する碍子及び遮断器を設置する設計とする。
さらに防潮堤により津波の影響を受けないエリアに設置するとともに，塩害を考慮し，275kV
送電線引留部の碍子に対しては，碍子洗浄できる設計とし，遮断器等に対しては，電路がタン
クに内包されているガス絶縁開閉装置を採用する。
2.4 電気設備の異常の予防等に関する設計事項
設計基準対象施設に施設する常用電源設備は，「原子力発電工作物に係る電気設備に関する技術基準を定める省令」第 4 条から第 16 条まで，第 19 条から第 28 条まで及び第 30 条から第35 条までのうち関連する事項に対する技術的要件を満たす設計とする。
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電気設備における感電，火災等の防止，電路の絶縁，電線等の断線の防止，電線の接続，電気機械器具の熱的強度，高圧又は特別高圧の電気機械器具の危険の防止，電気設備の接地及び電気設備の接地の方法について各事項を準用し，感電，火災等の防止を講じた設計とする。
特別高圧電路等と結合する変圧器等の火災等の防止，過電流からの電線及び電気機械器具の保護対策及び地絡に対する保護対策について各事項を準用し，異常の予防及び保護対策を講じた設計とする。
ガス絶縁機器の危険の防止及び水素冷却式発電機の施設について各事項を準用し，高圧ガスによる危険の防止を講じた設計とする。
発変電設備の損傷による供給支障の防止，発電機の機械的強度並びに高圧及び特別高圧の電路の避雷器の施設について各事項を準用し，供給支障の防止を講じた設計とする。
なお，所内には常用電源設備として架空電線，高周波利用設備に関する該当設備はない。
3.

施設の詳細設計方針
常用電源設備は，外部電源，発電機，ガス絶縁開閉装置，変圧器及び常用系の所内電源設備等にて構成する設計とする。
本章では，基本方針に示す内容に対する各設備の詳細設計方針を「3.1 外部電源に関する設計」，「3.2 発電機に関する設計」，「3.3 ガス絶縁開閉装置及び変圧器等に関する設計」及び「3.4 所
内電源設備に関する設計」にて説明する。なお，系統の詳細については，添付図面 第 1-1-1 図「送電関係一覧図」及び添付図面 第 1-4-1 図「単線結線図（1/5）
」に示す。

3.1 外部電源に関する設計
3.1.1 電力系統の概要
設計基準対象施設に連系する外部電源である送電線は，送受電可能な回線として，275kV
送電線 1 ルート 2 回線及び受電専用の回線として 154kV 送電線 1 ルート 1 回線の合計 2 ルート 3 回線で電力系統に連系する。275kV 送電線 2 回線は，約 17 km 離れた東京電力パワ
3

ーグリッド株式会社那珂変電所に接続する。また，154kV 送電線 1 回線は，約 9 km 離れた
東京電力パワーグリッド株式会社茨城変電所に接続する。詳細は添付図面 第 1-1-1 図「送電関係一覧図」に示す。
3.1.2 独立性が確保された電線路からの受電
送電線の独立性を確保するため，万一，送電線の上流側接続先である東京電力パワーグ
リッド株式会社那珂変電所又は東京電力パワーグリッド株式会社茨城変電所のいずれかが停止しても，本発電所に電力を供給することが可能な設計とすることを確認している。那珂変電所全停時の供給系統を第 1 図に示し，茨城変電所全停時の供給系統を第 2 図に示す。
これらの電力系統は，それぞれ 1 回線で東海第二発電所の重要安全施設がその機能を維持するために必要となる非常用ディーゼル発電機（高圧炉心スプレイ系ディーゼル発電機も含む。）３台相当の約 14 MW 以上が供給できる容量を有した設計とするため，第 1 表のとおり，那珂変電所から受電する場合，275kV 送電線は 1 回線当たりの容量が約 1,138 MWの設備を有した設計とする。茨城変電所から受電する場合，154kV 送電線の容量が約 269

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MW の設備容量を有した設計とする。

第 1 表 送変電設備一覧
送電線名称

電線仕様
電圧

線種（導体数）

設備容量

東海原子力線

275 kVACSR 810（2 導体）

約 1,138 MW

村松線・原子力 1 号線

154 kVACSR 810（2 導体）

約 269 MW4

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

第 1 図 那珂変電所全停時の供給系統

第 2 図 茨城変電所全停時の供給系統

5

3.1.3 物理的分離が施された電線路からの受電
3.1.3.1 送電線の物理的分離
設計基準対象施設に連系する 275kV 送電線（東海原子力線）2 回線と 154kV 送電線（村松線・原子力 1 号線）1 回線の全てが同一の送電鉄塔に架線しないよう，275kV
東海原子力線，154kV 村松線・原子力１号線それぞれに送電鉄塔を備えており，また，送電線の近接箇所については，鉄塔を移設することにより，仮に 1 つの鉄塔が倒壊しても，すべての送電線が同時に機能喪失しない水平距離を確保する設計とすることで，物理的に分離した設計とする。275kV 東海原子力線及び 154kV 村松線・原子力
１号線のルートを第 3 図に示す。
尚，外部電源線である 275kV 東海原子力線及び 154kV 村松線・原子力１号線においNT2 補① V-1-9-2-1 R0て，交差箇所は無い。

第 3 図 275kV 東海原子力線及び 154kV 村松線・原子力１号線のルート

6

3.1.3.2 鉄塔基礎の安定性
設計基準対象施設に連系する 275kV 送電線（東海原子力線）2 回線と 154kV 送電線（村松線及び原子力 1 号線）1 回線の鉄塔基礎の安定性評価対象線路を第 4 図に示す。
これらの線路は，極力，地すべり危険個所等を回避するルートを選定するとともに，個別に現地の地質や地形に応じた基礎形状を選定するなど鉄塔基礎の安定性を確保した設計とされていることを確認している。
さらに，対象送電線の全鉄塔について鉄塔敷地周辺において，大規模な盛土の崩
壊，大規模な地すべり，急傾斜地の崩壊の危険性が無いことを確認し，地震による二次的被害を受けない設計とされていることを確認している。具体的な評価方法及び評NT2 補① V-1-9-2-1 R0

価結果については以下のとおり。

第 4 図 基礎の安定性評価対象線路(1) 盛土の崩壊a.

評価方法
対象箇所の抽出にあたっては，送電線ならびにその周辺の地形状況が記載されている実測平面図等を使用して，人工的に土地の改変が加えられた箇所の抽出が実施されている。
また，送電線路周辺で発生した盛土に関する送電線の保守記録等の確認とともに，車両やヘリコプター等による巡視で直接現地状況の確認が行われ，漏れの無いよう盛土箇所が抽出された。
b.

評価結果
抽出の結果，鉄塔 80 基のうち，275kV 東海原子力線で 2 基が抽出された。
7

対象鉄塔 2 基について，当該盛土の立地状況や形状及び規模，鉄塔との距離等が確認された結果，鉄塔脚から盛土までの距離が十分離れており，仮に崩壊したとしても当該鉄塔への土砂流入はないと判断された。
(2) 地すべりa.

評価方法
地すべり防止区域，地すべり危険箇所，地すべり地形分布図に示される範囲
および，その近傍に設置されている鉄塔が選定され，さらに空中判読により鉄塔との位置関係などが確認された。

b.

評価結果
基礎の安定性に影響はないと判断された。

(3) 急傾斜地の崩壊
a.

評価方法
国土地理院発行の地形図等を使用し，急傾斜を有する斜面が近傍にある鉄塔が抽出された。

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b.

評価結果
鉄塔周辺の傾斜の最大傾斜角が 30 度以上かつ逆Ｔ字基礎が抽出された結果，鉄塔基礎 80 基のうち 5 基について現地踏査が必要な箇所が該当した。抽出された 5 基について地質専門家による現地踏査等により，崩壊や崩壊跡地が鉄塔近傍に見られた鉄塔や近接する斜面に湧水箇所がみられた鉄塔は無く，問題ないと判断された。

以上の評価の詳細は経済産業省原子力安全・保安院報告「原子力発電所及び再処理施設の外部電源における送電鉄塔基礎の安定性評価について（平成 24 年 2 月 17 日，
東京電力株式会社）」に記載されている。
3.1.3.3 送電線の強風対策
送電線の強風対策については，電気設備技術基準に基づき，風速 40 m/s の風圧荷重，各種想定荷重に対し，強度を有する設計とする。
送電線の風雪対策として，電気設備技術基準に適合するとともに，一部の鉄塔については，ＪＥＣ－１２７－１９７９（送電用支持物設計標準）を考慮した耐風雪強化
設計が実施されている。
その他，架渉線への着氷雪対策として難着雪リング等が設置されている。
3.1.4 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止
送電線は，各保護対象設備に応じた保護継電器を設ける設計とする。
第 2 表に故障要因，
検知する保護継電器及び異常の拡大防止のために動作する遮断器を示す。また，主な保護の概要を第 5 図に示す。
異常を検知した場合は，送電線の引込部に設置するガス絶縁開閉装置の遮断器が自動的に開放されることにより，故障等の拡大を防止する設計とする。
8

送電線は，重要安全施設の機能を維持するために必要となる電力の供給が停止することがないよう，多重化した設計とし，1 系統の故障が発生した場合，遮断器にて系統分離が可能な設計とする。

第 2 表 保護継電装置の機能について
設備名

故障要因

275kV 送電線

短絡，地絡

保護継電器

動作する遮断器

電流差動継電器（87）O-3，O-4

短絡距離継電器（44）（線路用 275kV しゃ断器）

短絡距離継電器（44）154kV 送電線

短絡，地絡

地絡継電器（67）

O-71

地絡過電圧継電器（64）（予備変圧器受電用 154kV しゃ断器）

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過電流継電器（51）（a）275kV 東海原子力線 1 号線故障時

9

NT2 補① V-1-9-2-1 R0(b)154kV 原子力１号故障時
第 5 図 送電線保護装置

3.1.5 1 相の電路の開放に対する検知及び電力の安定性回復
外部電源に直接接続している変圧器の一次側において 3 相のうちの 1 相の電路の開放が生じた場合にあっては，安全施設への電力の供給が不安定になったことを検知し，保護継電器が作動することによる故障箇所の隔離又は非常用母線の接続変更その他の異常の拡大を防止する対策（手動操作による対策を含む。
）を行うことによって，安全施設への電力の供給が停止することがないように，電力供給の安定性を回復できる設計とする。
275kV 東海原子力線で 1 相開放故障が発生しても 2 回線あることから残りの健全な回線
で正常な電力が供給可能であり，安全施設への電力の供給が不安定になることはない。
154kV 原子力１号線で１相開放故障が発生した状況においては保護継電装置にて検知可能である。
なお，東海第二発電所では毎日実施する巡視点検時に確認すべき項目として，巡視点検
手順書にて定めており，1 相開放故障の認知が可能である。

10

3.2 発電機に関する設計
3.2.1 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止発電機は，機器の損壊，故障その他の異常を検知するため，保護対象設備に応じた保護継電器を設ける設計とする。第 3 表に故障要因，検知する保護継電器及び異常の拡大防止のために動作する遮断器を示す。また，主な保護の概要を第 6 図に示す。

第 3 表 保護継電装置の機能について
設備名

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

発電機

故障要因

保護継電器

動作する遮断器

短絡，地絡

発電機比率作動継電器（87）逆相，相不平衡電流

発電機逆相過電流継電器（46）界磁喪失

発電機界磁喪失継電器（40）地絡

発電機地絡過電圧継電器（64）

O-13

後備保護

発電機後備保護継電器（21）（発電機並列用 275kV

電力方向，地絡方向

発電機逆電力継電器（67）

遮断器）

過励磁

発電機過励磁継電器（V/F）

発電機固定子冷却水
喪失

発電機水素固定子冷却盤継電器

第 6 図 発電機保護

113.2.2 電気設備の異常の予防等に関する設計事項
発電機は，原子力発電工作物に係る電気設備に関する技術基準を準用する設計とし，電気学会電気規格調査会にて定められた規格（ＪＥＣ）等で定められた適切な仕様のものを設置し，具体的には以下の設計とする。
(1) 感電，火災等の防止
感電，火災等の防止のため，発電機及び電路は，充電部分が筐体内に内包され，露出箇所がない設計とする。
電路の絶縁のため，発電機の電路は，相分離母線構造を採用し，大地から絶縁する設計とする。
電線の接続箇所は，端子台等により接続することで電気抵抗を増加させないとともに，絶縁性能の低下及び期待される使用状態において断線のおそれがない設計とする。
発電機は，水素による冷却を行う設計とし，「ＪＥＣ－１１４」に規定する熱的強度に適合する設計とする。
発電機あるいは発電機の鉄台等の接地及び接地の方法については，Ａ種接地工事等

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

適切な接地工事を施す設計とする。
また，取扱者以外の者が容易に立入らないよう，発電所の回りには，フェンスを設ける設計とする。
(2) 異常の予防及び保護対策
異常の予防及び保護対策のため，過電流を過電流継電器にて検出し，遮断器を開放する設計とし，その作動に伴い動作する遮断器の開放状態を表示する装置を有する設計とする。
また，地絡が発生した場合に発電機を電路から遮断するための遮断器を施設する設計とする。
(3) 電気的，磁気的障害の防止
閉鎖構造（金属製の筐体），接地の実施等により，電気設備その他の物件の機能に電気的又は磁気的な障害を与えない設計とする。
(4) 高圧ガス等による危険の防止
発電機は，水素の漏えい又は空気が混入するおそれのないよう，全閉自力通風方式を採用し，空気と接触する可能性がある軸封部には密封油装置による密封機構を設ける設計とする。また，設備の点検等の作業のために水素ガスを安全に放出できる設計とする。
軸封部から水素が漏えいした場合には，置換ガスとして軸封部に窒素ガスを封入することができる装置を設ける設計とする。また，水素が大気圧で爆発する場合に生じる圧力に耐える強度を有する設計とする。
発電機内の水素の純度，圧力及び温度を計測し，異常を検知した場合は警報を発信する設計とする。
(5) 供給支障の防止
発電機に過電流等の異常が生じた場合，自動的に発電機を電路から遮断するため遮断器を設ける設計とする。発電機は，短絡電流及び非常調速装置が動作した際に達す
12

る回転速度に対して，十分な機械的強度を有する設計とする。また，発電機は，軸受又は軸に発生しうる最大の振動に対して構造上十分な機械的強度を有した設計とする。
発電所には発電機の運転に必要な知識を有する者が常時駐在することとする。
3.3 ガス絶縁開閉装置及び変圧器等に関する設計
3.3.1 発電用原子炉施設の電力供給確保
3.3.1.1 2 回線喪失時の電力供給継続
275kV 送電線は，275kV ガス絶縁開閉装置と連系する設計とする。275kV 送電線からの電力は起動変圧器を経由し，発電機からの電力は所内変圧器を経由し，供給する設計とする。
154kV 送電線は，154kV ガス絶縁開閉装置と連系し，予備変圧器を介し電力を供給する設計とする。
ガス絶縁開閉装置は，遮断器を含んでおり，これらの多重化した電力系統は，遮断器の開閉操作により系統切替又は隔離を行うことが可能な設計とし，外部電源のいず

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

れの 2 回線が喪失しても，発電用原子炉施設が外部電源喪失に至らない設計とする。
これらの詳細な系統を，添付図面 第 1-4-1 図「単線結線図（1/5）
」に示す。また，ガス絶縁開閉装置等を設置する 275kV 超高圧開閉所の外観を第 7 図に示し，2 回線喪失時における電力供給の継続について非常用母線への供給を例に第 8 図に示す。

第 7 図 275kV 超高圧開閉所の外観

13

NT2 補① V-1-9-2-1 R0（a）275kV 東海原子力線 2 回線停電時（b）275kV 東海原子力線 1 回線（2 号線）及び 154kV 原子力 1 号線停電時

14（c）275kV 東海原子力線 1 回線（1 号線）及び 154kV 原子力 1 号線停電時

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

第 8 図 2 回線電源喪失時の電源供給例

3.3.1.2 特高開閉所等の基礎
275kV 超高圧開閉所，154kV 特別高圧開閉所，275kV 超高圧開閉所から発電機側の送受電設備であるガス絶縁開閉装置，154kV 特別高圧開閉所から発電機側の送受電設備であるガス絶縁開閉装置，主変圧器，所内変圧器，起動変圧器，予備変圧器及びケーブル洞道は，不等沈下又は傾斜等が起きないよう十分な支持性能を持つ地盤に設置する設計とする。
275kV 超高圧開閉所は，275kV 系統設備用がある。275kV 系統設備用の 275kV 超高圧開閉所の基礎には，275kV 系統設備用のガス絶縁開閉装置が設置されている。超高圧開閉所基礎は杭基礎構造とし，1.OCi の地震力に対し十分な支持性能を確保した設計とする。超高圧開閉所等の平面図を第 9 図に示す。
特別高圧開閉所には，154kV 系統設備用がある。154kV 系統設備用の 154kV 特別高
圧開閉所の基礎には，154kV 系統設備用のガス絶縁開閉装置を設置している。154kV
特別高圧開閉所の基礎は直接基礎構造とし，1.OCi の地震力に対し十分な支持性能を確保した設計とする。154kV 特別高圧開閉所等の平面図を第 10 図に示す。
主要変圧器，所内変圧器，起動変圧器，予備変圧器の基礎は，直接基礎とし，岩盤支持する設計とする。
ケーブル洞道は，275kV 系統設備用及び 154kV 系統設備用がある。275kV 系統設備
用のケーブル洞道は，275kV 超高圧開閉所から東海第二発電所までを連絡しており，
154kV 系統設備用のケーブル洞道は，154kV 特別高圧開閉所から東海第二発電所までを連絡している。ケーブル洞道の基礎は直接基礎構造とし，1.OCi の地震力に対し十分な支持性能を確保した設計とする。

15

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

第 9 図 275kV 超高圧開閉所位置

第 10 図

154kV 特別高圧開閉所位置

16

3.3.1.3 碍子及び遮断器等の耐震性
東日本大震災では，東海第二発電所に接続されている 275kV 東海原子力線において
長幹支持碍子が破損した。このため，長幹支持碍子から有機碍子への取替（全 44 基
中 16 基に使用）を行い耐震性強化を実施した。なお，154kV 原子力１号線において
長幹支持碍子は使用されていなかった。長幹支持碍子を第 11 図に，有機碍子を第 12
図に示す。
東海第二発電所に接続されている那珂変電所及び茨城変電所は，重心が低く，耐震性の高いガス遮断器が採用されていることを確認している。
また上記の設備は，ＪＥＡＧ５００３－２０１０「変電所等における電気設備の耐NT2 補① V-1-9-2-1 R0

震設計指針」に基づいた評価が実施されており，設計上の裕度を確認している。

長幹支持碍子

第 11 図 長幹支持碍子有機碍子
第 12 図 有機碍子17

3.3.1.4 碍子及び遮断器等の津波による影響
碍子及び遮断器等は，防潮堤を設置することにより基準津波の影響を受けないエリ
アとなる 275kV 超高圧開閉所及び 154kV 特別高圧開閉所に設置する。開閉所と防潮堤

NT2 補① V-1-9-2-1 R0の配置図を第 13 図に示す。

第 13 図 開閉所と防潮堤の配置図

3.3.1.5 碍子及び遮断器等の塩害対策
塩害対策が必要な 275kV 送電線引留部に対しては，定期的に碍子洗浄が可能な設備を設置する。なお，154kV 送電線引留部に関しては塩害の影響が少ないことを確認していることから碍子洗浄は不要である。碍子洗浄装置外観を，第 14 図に示す。

碍子洗浄装置用ノズル

第 14 図 碍子洗浄装置外観（イメージ図）
18

3.3.2 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止
保安電源設備は，機器の損壊，故障その他の異常を検知するため，変圧器，母線の各保護対象設備に応じた保護継電器を設ける設計とする。第 4 表に故障要因，検知する保護継電器及び異常の拡大防止のために動作する遮断器を示す。また，主な保護の概要を第 15 図に示す。
ガス絶縁開閉装置の遮断器は，送電線の引込口及び主要変圧器とガス絶縁開閉装置の区分箇所及び母線間の区分箇所に設置し，メタルクラッド開閉装置の遮断器は，各変圧器の受電口及び各負荷への送電口に設置する設計とする。
保安電源設備は，重要安全施設の機能を維持するために必要となる電力の供給が停止す
ることがないよう，母線，変圧器のそれぞれを多重化し，1 系統の故障が発生した場合，遮断器にて系統分離が可能な設計とする。

第 4 表 保護継電装置の機能について

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

設備名
主要変圧器

所内変圧器

起動変圧器

予備変圧器

故障要因

保護継電器

動作する遮断器

短絡

比率作動継電器（87）O-13

地絡，過電流

地絡過電流継電器（51）短絡

比率作動継電器（87）地絡，過電流

地絡過電流継電器（51）短絡

比率作動継電器（87）地絡，過電流

地絡過電流継電器（51）短絡

比率作動継電器（87）

短絡，地絡，過負荷

地絡過電流継電器（51）短絡方向

逆電力継電器（67）

O-71

周波数低下

周波数継電器（95）予備変圧器受電用

過電圧

過電圧継電器（59）154kV 遮断器

地絡

地絡過電圧継電器（64）不足電圧

交流不足電圧継電器（27）（発電機並列用 275kV
遮断器）
O-13
（発電機並列用 275kV遮断器）
O-83，O-84
起動変圧器受電用
275kV 遮断器

O-03，O-04
母線

短絡

比率作動継電器（87）O-130-83，0-84
275kV 遮断器19

第 19 図 変要圧器保護（主要変圧器の故障時）

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

第 15 図 主要変圧器保護

3.3.3 1 相の電路の開放に対する検知及び電力の安定性回復
外部電源に直接接続する変圧器として，主要変圧器，起動変圧器及び予備変圧器を設置する設計とする。これらの変圧器の一次側において 3 相のうちの 1 相の電路の開放が生じた場合に，安全施設への電力の供給が不安定になったことを検知し，故障箇所の隔離又は非常用母線の接続変更その他の異常の拡大を防止する対策を行うことによって，安全施設への電力の供給が停止することがないように，電力供給の安定性を回復できる設計とする。
変圧器は接地された筐体内に導体が収納されており，絶縁油により絶縁が確保されている。導体は，タンク内ブッシングを介し，変圧器巻線へと連結した構造である。変圧器は，十分強度を持った筐体内にあるため，断線が発生する可能性は低い。
遮断器等はガス絶縁開閉装置を採用し，導体を気中部に露出させず，接地された筐体内に内包する設計とする。また，絶縁スペーサで導体を支持する構造とし，導体の断線が発生しにくい構造とする。ガス絶縁開閉装置の内部構造概要図を第 16 図に示す。
変圧器の内部において，断線した場合，アークの発生により衝撃油圧継電器による機械
的保護継電器が動作することにより検知に至る場合や，地絡が生じることによって電流作
動継電器（87）検知が可能である。異常を検知した場合は，遮断器の自動動作により，故障箇所が隔離され，非常用母線への供給は，自動的に健全な電源からの受電へ切り替わることができる設計とする。
また，ガス絶縁開閉装置において，仮に絶縁スペーサが破損した場合，導体と筐体間で地絡が発生する。その場合，電流差動継電器（87）が設置されており，検知が可能である。
電路の開放故障を検知した場合は，遮断器の自動動作により，故障箇所が隔離され，非常用母線への供給は，自動的に健全な電源からの受電へ切り替わることができる設計とする。
20

絶縁スペーサNT2 補① V-1-9-2-1 R0

導体

第 16 図 接地された筐体内等に導体が収納された構造の例（ＧＩＳ）

3.3.4 電気設備の異常の予防等に関する設計事項
特別高圧設備は，原子力発電工作物に係る電気設備に関する技術基準を準用する設計とし，電気学会電気規格調査会にて定められた規格（ＪＥＣ）等で定められた適切な仕様のものを設置し，具体的には以下の設計とする。
(1) 感電，火災等の防止
感電，火災等の防止のため，ガス絶縁開閉装置，変圧器及び電路等の特別高圧設備
は，充電部分が筐体内に内包され，露出箇所がない設計とする。
電路の絶縁のため，変圧器内の電路は，絶縁油内に設置する設計とし，ガス絶縁開閉装置内の電路は，ＳＦ６ガスを充てんしたタンク内に設置することで，電路の絶縁を確保する設計とし，「ＪＥＣ－２０４」，「ＪＥＣ－２３００」等に規定する耐電圧試
験により絶縁耐力が確保された設計とする。
電線の接続箇所は，端子台等により接続することで電気抵抗を増加させないとともに，絶縁性能の低下及び期待される使用状態において断線のおそれがない設計とする。
「ＪＥＣ－２０４」，「ＪＥＣ－２３００」等に規定する熱的強度に適合する設計とする。
電気機械器具の危険防止のため，特別高圧の遮断器は，火災のおそれがないよう，閉鎖された金属製の外箱に収納し，隔離する設計とする。
電気設備の接地及び接地の方法については，Ａ種接地工事等適切な接地工事を施す
設計とする。
21

また，取扱者以外の者が容易に立入らないよう，発電所及び特別高圧設備の回りには，フェンス等を設ける設計とする。
(2) 異常の予防及び保護対策
異常の予防及び保護対策のため，過電流を過電流継電器にて検出し，遮断器を開放する設計とし，その作動に伴い動作する遮断器の開放状態を表示する装置を有する設計とする。また，地絡が発生した場合に開放するよう，発電所の送電線引出口に遮断器を施設する設計とする。
また，変圧器によって特別高圧電路に結合される高圧電路の母線には，特別高圧の電圧の侵入による高圧側の電気設備の損傷，感電又は火災のおそれがないよう，避雷器を施設する設計とする。
(3) 電気的，磁気的障害の防止
閉鎖構造（金属製の筐体），接地の実施などにより，電気設備その他の物件の機能に電気的又は磁気的な障害を与えない設計とする。
(4) 高圧ガス等による危険の防止

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

ガス絶縁開閉装置に使用するガスは，可燃性，腐食性及び有毒性のないＳＦ６ガスを使用する設計とする。
また，圧縮ガスを使用してケーブルに圧力を加える装置は，圧縮ガスには可燃性，腐食性及び有毒性のない窒素を使用する設計とするとともに，最高使用圧力に対して十分に耐える設計とする。
(5) 供給支障の防止
変圧器は，内部故障を検知し動作する保護装置を施設し，検知した場合，自動遮断及び警報を発報する設計とする。
なお，変圧器の冷却ファンの故障等が発生し変圧器温度が著しく上昇した場合
は，警報を発報する設計とする。
発電所にはガス絶縁開閉装置及び変圧器等の運転に必要な知識を有する者が常時駐在することとする。

22

3.4 所内電源設備に関する設計
3.4.1 機器の破損，故障その他の異常の検知と拡大防止(1) 所内高圧系統及び所内低圧系統
発電機からの発生電力(19kV)は主要変圧器にて 275kV へ昇圧されガス絶縁開閉装置を介し送電されるとともに，所内変圧器にて 6.9kV へ降圧し，所内高圧系統として常用高圧母線へ給電する。常用高圧母線（2A-1，2A-2，2A-3，2B-1，2B-2，2B-3，2E：メタル
クラッド開閉装置で構成）及び所内低圧系統として常用低圧母線（2A-1，2A-2，2A-3，
2A-5，2A-6，2B-1，2B-2，2B-3，2B-5，2B-6，2S：パワーセンタ及びモータコントロー
ルセンタで構成）の構成に関して，添付図面 第 1-4-1 図「単線結線図(1/5)」に示す。
常用高圧母線は，7 母線で構成し，通常運転時に必要な負荷を各母線に振り分け給電する。また，常用高圧母線から動力変圧器を通して降圧し，常用低圧母線へ給電する。過電流等の故障が発生した際，故障箇所を隔離できる設計とし，故障による影響が母線全体に波及することなく局所化できるとともに，他の安全施設への影響を限定できるように，高圧及び低圧母線は，母線から各負荷への引出口に開閉装置を設ける設計とする。

NT2 補① V-1-9-2-1 R0(2) 直流電源設備
常用の直流電源設備は第 17 図「直流電源単線結線図」に示すように，直流 250V 1 系
統の蓄電池，充電器，直流主母線盤等で構成する。常用の直流電源設備は，タービンの非常用油ポンプ，発電機の非常用密封油ポンプ等へ給電する設計とする。また，必要箇
所には配線用遮断器を設置し，異常の拡大防止を行う設計とする。
(3) 計測制御用電源設備
常用の計測制御用電源設備は，第 18 図「計測制御用電源単線結線図」に示すように，計装用交流母線 4 母線で構成し，母線電圧は 120V/240V 及び 120V である。常用の計測制御用電源設備は，非常用低圧母線と常用直流母線に接続する無停電電源装置及び非常用低圧母線に接続する電動発電機（原子炉保護系 M-G 装置）で構成する。また，必要箇
所には，配線用遮断器を設置し，異常の拡大防止を行う設計とする。
(4) ケーブル
常用電源設備の動力回路のケーブルは，許容電流を考慮したケーブルサイズを選定する等，負荷の容量に応じたケーブルを使用する。また，動力回路，制御回路，計装回路のケーブルは，それぞれ相互に分離したケーブルトレイ，電線管を使用して敷設する。
また，ケーブルは，補機や電路での過電流や地絡による損傷，感電，火災等の発生を防止できるよう遮断器等に接続し，遮断器等の端子部との接続については，ネジ止め等
により電気抵抗を増加させない設計とする。

23

第 17 図 直流電源単線結線図

24

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

025
第 18 図 計測制御用電源単線結線図

NT2 補① V-1-9-2-1 R0

3.4.2 電気設備の異常の予防等に関する設計事項
所内電源設備は，原子力発電工作物に係る電気設備に関する技術基準を準用する設計とし，電気学会電気規格調査会にて定められた規格（ＪＥＣ）等で定められた適切な仕様のものを設置し，具体的には以下の設計とする。
(1) 感電，火災等の防止
感電，火災等の防止のため，電線路等その他の所内電源設備は，電線の接続箇所において電線の電気抵抗を増加させないようネジ止め等により接続する設計とし，絶縁性能の低下及び期待される使用状態において断線のおそれがない設計とする。また，
所内電源設備に属する電路の接続箇所等は，筐体内やアクリルカバー等により充電部分が露出しないよう施設する設計とする。熱的強度については，期待される使用状態
において，その電気機械器具に発生する熱に耐える設計とする。必要箇所には，異常時の電圧上昇等による影響を及ぼさないよう適切な接地を施す設計とする。
また，取扱者以外の者が容易に立入らないよう，発電所の周囲にはフェンスを設ける設計とし，各電源設備の操作，点検等のために使用する扉等は施錠できる設計とす
NT2 補① V-1-9-2-1 R0 Eる。
(2) 異常の予防及び保護対策
高圧電路と低圧電路とを結合する動力変圧器は，異常の予防及び保護対策のため，電気設備の損傷，感電又は火災のおそれがないよう，接地を施す設計とする。
また，所内電源設備から電力供給を行う各補機には，過電流を検知できるよう保護継電器を設置し，過電流を検出した場合は，自動的に遮断器を開放する設計とすることにより，電気機械器具の損傷並びに火災の発生を防止する設計とする。
(3) 電気的，磁気的障害の防止
閉鎖構造（金属製の筐体），接地の実施などにより，電気設備その他の物件の機能に電気的又は磁気的な障害を与えない設計とする。
(4) 供給支障の防止
発電所構内に，所内電源設備の運転に必要な知識を有する者が常時駐在することとする。

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