別紙

島根原子力発電所の外部電源の信頼性確保に係る開閉所等の地震対策について（報告）平成２３年７月
中国電力株式会社

目次

１ ． は じ め に ····························································· 1
２ ． 指 示 事 項 ····························································· 1
３．東北地方太平洋沖地震による福島第一原子力発電所の設備損壊状況と地 震 観 測 記 録 に つ い て ················································· 1
４ ． 当 社 の 影 響 評 価 対 象 設 備 に つ い て ······································· 1５ ． 開 閉 所 等 の 影 響 評 価 手 法 ··············································· 2６ ． 評 価 結 果 ····························································· 3７ ． 今 後 の 対 応 に つ い て ··················································· 4

１．はじめに
本報告書は，平成２３ 年３月１１日 の東北地方 太平洋沖地震による 揺れで，福島
第 一 原 子 力発 電 所 内の 開 閉 所に お ける 空 気 遮断器 等 に 損 傷が 発 生 した こ と を受 け ，
平成２３年６月７日 に発出された 経済産業省原 子力安全・保安院指示 文書「原子力発電所等の外部電源 の信頼性確保 に係る開閉所 等の地震対策につい て（指示）」（平成 23･06･07

原院 第１号）に基づき，当 社島根 原子力発電所におけ る開閉所等の 電気設備が機能不全と なる倒壊 ，損傷等が 発生す る可能性についての 影響評価等に ついて，その検討結果 を報告するも のである。
２．指示事項
上記平成２３年６月 ７日付け経済 産業省原子力 安全・保安院指示文書で の指示事項は以下のとおりで ある。
（１）平成２３年 東北地方太平 洋沖地震によ り 東京電力株式会社福 島第一原子力 発電所において観測され た地震観測記 録の分析結果 を踏まえ，一般電 気事業者等の 原子力発電所等におい て開閉所等の 電気設備が機 能不全となる倒壊 ，損傷等が発 生する可能性について の影響評価。
なお，この評価に 当たっては， 基準とする開 閉 所等に係る地表面 における地震力を各原子力発電所 等において設 定し，電気 設 備に生ずる応力を解 析により求め ，当該電気設備の構造 強度との比較 により評価を 行うこと。
（２）上記（１） において機能 不全となる倒 壊 ，損傷等が発生する 可能性がある と評価された場合，当該 設備に対する 地震対策の策 定
３．東北地方太平 洋沖地震によ る福島第一原 子 力発電所の設備損壊 状況と地震観 測記
録について（１）東北地方太平 洋沖地震によ る福島第一原 子力発電所の設備損 傷状況
平 成 ２ ３ 年 ３ 月 １ １ 日１ ４ 時 ４ ６ 分 に 発生 した 東 北 地 方 太 平 洋 沖 地震 に よ り ，福島第一原子力発電所の開閉所において１号機用大熊線１号線受電用遮断器および２号機用大熊線 ２号線受電用 遮断器・断路 器に被害が発生した 。
（２）東北地方太平 洋沖地震によ る福島第一原 子力発電所の地震観 測記録につい て
前述の遮断器等の設 置箇所におけ る加速度の観 測記録はないものの，福 島第一原子力発電所の原子 炉建屋基礎版 上でＮＳ方向 ，ＥＷ方向，ＵＤ方向の 最大加速度として，１号機で は 258～460Gal，２号機で は 302～550Gal という 数値が観測されている。また，自 由地盤系地表 面ではＮＳ 方向，ＥＷ方向，ＵＤ 方向の最大加速度として，南地 点では 326～600Gal，北地 点では 239～699Gal と いう数値が観測されている。
以上のことから，開閉所 における遮断 器等が損 壊に至ったメカニズ ム等の細部に不明な点はあるもの の，その損壊の 事実を参考 として，当社における 同種機器について影響評価を行な った。
４．当社の影響評価 対象設備につ いて
今回の福島第一原 子力発電所１ 号機および２ 号 機の遮断器等の損 壊を踏まえ， 島根原子力発電所にお いても，同様 の開閉所設備 について影響評価を 行う（表１）。ま- 1 -た，開閉所設備で 受電した後に 電圧を変換す る 変圧器についても ，地震による 強い加震力を想定した 場合に倒壊， 損傷等しない こ とを同様に評価す ることとした （表２）。
表１発電所

島根原子力発電所

表２発電所

島根原子力

島根原子力発 電所の開閉所 設備における 影響評価対象設備
号機
１号機

電圧階級

仕様

220kV

ガス絶縁開閉装置

66kV

ガス絶縁複合開閉装 置および避雷器

２号機

220kV

ガス絶縁開閉装置

３号機

500kV

ガス絶縁開閉装置

島根原子力発 電所の変圧器 における影響 評価対象設備 ※
号機

変圧器名称

電圧

１号機

起動変圧器

215/6.9kV

１,２号機

予備変圧器

63/6.9kV

２号機

起動変圧器

220/6.9kV

主変圧器

500/21.5kV

所内変圧器

21.5/6.9kV

補助変圧器

220/6.9kV

発電所
３号機※外部電源受電に必 要な変圧器を 対象としてい る。
５．開閉所等の影響 評価手法
原子力発電所にお いては，開閉 所設備と変圧 器 は耐震重要度上Ｃ クラスであり ，一般産業施設と同 等の耐震安全 性を保持すれ ば よいものという位 置づけである 。しかし，今回福島第 一原子力発電所 で観測された 地震波形の応答スペ クトルにおい て，開閉所設備の共振周 波数領域（0.5Hz～10Hz）の 近辺に加速度ピーク が確認された ことから，従来より ，地震の応答 スペクトルと そ れに対する機器の 共振も考慮し てい
る JEAG5003-2010「 変電所等にお ける電気設備 の耐震設計指針」（ 以下，「JEAG5003」という。）による耐 震性評価を実 施し，設計上 の 裕度（各部位の地震 動による発生 応力とその部位の許容 応力の比率） を確認するこ ととした。
（１）開閉所設備
開閉所設備は，機器 下端には 3m/s 2 (＝300Gal)共振正弦３波を入力 し，動的評価を実施している。これは 地表面への 3m/s 2 共 振正弦２波入力に，基礎の 存在による加速度増倍率 1.2 と鉛直加速 度，接続導体 等による不確定要 因 1.1 を考慮 し従来から一般的に使 用している３ 波に換算した ものである。
地表表面加速度とし て想定してい る 3m/s 2 に つ いては，過去 75 年の地震 の 98％程度を包絡している 。一方 ，地表面へ の共振正弦 ２波入力に相当する 応答倍率 4.7
では，過去の 大規模地震デー タの 93％程 度を包 絡しており，共振正弦３波入 力に相当する応答倍率 6.1 であれば ，ほぼ全ての データが含まれてい る。
（２）変圧器JEAG5003 では，静的 5m/s 2 (＝500Gal)の加速 度 に対し倒壊しない（ 基礎ボルト等がせん断しない） ことを評価し ている。
東北地方太平洋沖地 震による福島 第一原子力発 電所の地震観測結果 では，原 子- 2 -炉建屋基礎版上の最 大加速度とし て，１号機で は 258～460Gal，２号機 では 302～550Gal，自由地盤系地 表面では 239～ 699Gal だったものの，変圧器本 体は固有振動数 が 15Hz 以上 と高く ，地 震と共 振す る可 能性が 低いこ とか ら，静 的 5m/s 2の加速度を評価に用 いることとし ている。
６．評価結果４項で抽出した島根原子力発電所における開閉所設備および変圧器について，
JEAG5003 の手法に よる評価の結 果，最も裕度 の小さい評価部位 および裕度を 表３，４に示す。また，評 価対象設備の 概要を図１， 図２に示す。
表３発電所

島根原子力発 電所の開閉所 設備に対する 評価結果

号機

電圧階級

仕様

裕度

220kV

ガス絶縁開閉装置

5.63

１号機
66kV

島根原子力
発電所

ガス絶縁複合開閉装 置および避雷器

3.34

２号機

220kV

ガス絶縁開閉装置

3.23

３号機

500kV

ガス絶縁開閉装置

2.16

評価の結果
裕度が最も小さい部位

２２０ｋＶガス絶縁開閉装置

評価の結果
裕度が最も小さい部位

６６ｋＶガス絶縁複合開閉装置および避雷器

図１

開閉所設備評 価の概要図（ １号機設備の 例）

- 3 -

評価部位
ケーブル
ヘッド架台
避雷器
ブッシング
遮断器
ハウジング
ケーブル
ヘッド架台

表４
発電所

島根原子力

島根原子力発 電所の変圧器 に対する評価 結果

号機

変圧器名称

電圧裕度

評価部位

１号機

起動変圧器

215/6.9kV

5.39

基礎溶接部

１,２号機

予備変圧器

63/6.9kV

2.18

基礎ボルト

２号機

起動変圧器

220/6.9kV

6.00

基礎溶接部

主変圧器500/21.5kV

2.73

基礎溶接部

所内変圧器

21.5/6.9kV

4.53

基礎ボルト

補助変圧器

220/6.9kV

4.86

基礎ボルト

発電所
３号機

重心
地震力

変圧器本体

基礎溶接部の場合

基礎ボルトの場合

評価部位

図２

変圧器評価 の概要図

開閉所設備について は，５.（１ ）で述べたと お り地表面からの共振 正弦３波入力による加速度応答倍 率 6.1 が過 去の地震デー タ をほぼ包絡している ことを踏まえ ，上記の地表面から の共振正弦２ 波入力(加速度 応答倍率 4.7)に相 当する評価結 果において，裕度が加 速度応答倍率 の比(6.1/4.7=)1.3 以上であれば ，過去の大規 模地震を考慮しても機 能不全となる 倒壊，損傷等 が 発生する可能性は 低いものと見 なすことができる。また，変圧 器については ５．
（２ ）で述べたとお り，固有振 動数を外れていることなどか ら，裕度が 1 以上であれ ば ，機能不全となる倒 壊，損傷等が 発生する可能性は低い ものと見なす ことができる 。
以上のとおり，島 根原子力発電 所の開閉所設 備 および変圧器につ いては，いず れも裕度が上記の値 を上回ってい ることから， 機 能不全となる倒壊 ，損傷等が発 生する可能性が低いこと を確認した。
７．今後の対応につ いて
今回，開閉所設備と 変圧器につい ては，JEAG5003 の手法にて評価 した。
今後，福島第一原 子力発電所の １号機，２号 機 における遮断器等 の損傷につい ては，その応答スペ クトルと損傷 モード等，不 明 な点もあり，東京 電力において その詳細評価が行われ ると聞いてお り，その評価 結 果に基づく新たな 知見の反映要 否を含めて，別途最終報 告することと したい。
以- 4 -

上