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日立受配電機器 リニューアルのご提案

その他

受配電機器のリニューアルの観点や、実施効果をまとめてご紹介

【カタログ掲載内容】

[受配電設備のリニューアルの重要性]

[変圧器のリニューアル]
 ●変圧器のリニューアル(予防保全)
  ・変圧器の異変事例
  ・絶縁物の劣化プロセス
  ・油入変圧器の場合
  ・乾式変圧器の場合
  ・油入変圧器 主な点検項目

 ●変圧器のリニューアル(省エネルギー化)
  ・省エネ効果の対比イメージ
  ・変圧器寿命診断チェックシート

 ●変圧器のリニューアル(分解搬入)
  ・モールド変圧器 ※分解搬入/現地組み立て作業方法イメージ
  ・分解搬入作業打合せ用チェックリスト

[遮断器・開閉器のリニューアル]
 ●機器点検時の注意項目とメリット
  ・機器点検時の注意項目例
  ・リニューアルの3つのメリット
  ・リニューアルに伴う盤改造や施工時間の削減について
 
[予防保全・監視]
 ●予防保全事例
  ・水中ポンプ設備
  ・電気炉設備
  ・受変電設備

このカタログについて

ドキュメント名 日立受配電機器 リニューアルのご提案
ドキュメント種別 その他
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取り扱い企業 株式会社日立産機システム (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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このカタログの内容

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一度の事故が大変な影響を 実は… およぼすこともあります。 徐々に劣化している受配電機器。劣化故障パターン 故障パターン図 受配電機器は、納入時の初期故障から 故 社会インフラの中でも、電力インフラはもっとも基本的かつ重要な分野です。 種々のストレスや経年劣化などにより、 障 初期故障 偶発故障 摩耗故障 発 生 現代の高度かつ広範囲に情報化された社会で安定した電気の供給は必須です。そのためには、受配電設備には高い信頼性を求められて その機器の電気的特性や機械的性能が低 率 います。 下します。 経年劣化などで寿命を迎えた機器は、十分なパフォーマンスを発揮できないだけではなく、安全面においても問題となりますので 外見上は問題がなくても信頼性や安全性が リニューアルが必要です。設備機器全体を交換することは、費用や日程調整などで困難ですが、パーツごとの交換であれば、お客さま 維持できなくなり、事故につながります。 事業への影響は最小化できます。定期点検に加えて、機器リニューアルをご検討ください。 使用年数 推奨交換時期 もしも 機器の点検や更新を怠ってしまったら… ご存知ですか? 受配電機器には更新時期があります。 機器の点検や更新を怠るとこんな事故となり大変です! 老朽化による機器更新時期 経年劣化で発生する事象機種 更新推奨時期(使用開始後) 受配電機器にはそれぞれ推奨する更新時期 絶縁劣化 動作不具合 があります。十分なパフォーマンスを安全 高圧配電用変圧器 20年 ○ ̶ に発揮するためにも、機器の更新は推奨時 配線用遮断器 15年または規定開閉回数 ○ ○ 期に合わせてご検討ください。 漏電遮断器 配線用遮断器 配電用変圧器 電磁開閉器 10年または規定開閉回数 ○ ○ モールドケースの経年的絶縁 絶縁物の経年的熱劣化により、 劣化により、内部短絡に至っ 電磁機械力に耐えられず、巻 たと推定。 線が破壊。 電気火災・焼損事故の発生! 感電事故の発生! 状態の変化やお悩みがありましたら、ご検討ください。 工場のラインがストップ! パソコンの作業データが破損! ビルなど、大型施設の停電! 異音がする 交換したいが、 遮断器の開閉が 異常が発生する前に 油が漏れている! 出入り口が狭い できない!あつい! 知りたい P3 P6 P7 P9 変圧器 変圧器(分解搬入) 遮断器 予防保全 早めの機器点検・更新で電気設備の信頼性アップ! 工場 オフィス ビル 配電機器・システム製品一覧 ■変圧器 ■開閉器・遮断器 ■低圧絶縁監視システム ■配電・ユーティリティー  監視システム( ) 電磁接触器・電磁開閉器 ヒューズフリー遮断器 漏電遮断器 電磁接触器 電磁開閉器 サーマルリレー 1 2
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変圧器のリニューアル 変圧器のリニューアル 予防保全 変圧器事故の発生原因として絶縁物の劣化が大きな割合を占めています。変圧器は、絶縁物の劣化が進展し ていると、雷サージや開閉サージなどの異常電圧や外部短絡時の電磁機械力といった電気的あるいは機械 安定した電力を供給するためには、 的異常ストレスを受けた場合、破壊する危険性が増します。 異常や故障の兆候を予測し、いち早く対策する必要があります。 絶縁物の劣化プロセス そのためには、設備の予防保全、日常点検や定期点検を行い、 熱による影響が大きな要因ですが、熱以外の要因にも複合的に作用されて、機械的強度が低下します。 ちょっとした異変を見逃さないことが重要です。 ※ ※ 熱 吸湿 酸化 無負荷損 外気流入 外気流入 変圧器の発熱 負荷損 油中水分が多い 油中酸素が多い 油入変圧器 乾式変圧器 周囲温度 水浸入 絶縁物の 雷サージ 劣化短絡電流 外部からの 開閉サージ 衝撃・振動 部分サージ 電磁機械力 励磁突入電流 •機械的強度の低下 異常 機械的 電圧 •絶縁耐力の低下応力 ※印部は油入変圧器の絶縁劣化要因例を示します。 変圧器(油入変圧器・乾式変圧器)の異常・劣化の進展度合いを、次の検証法により行います。 油入変圧器の場合 1. 一般試験 外観点検、絶縁抵抗、絶縁油の一般特性などによる異常・劣化傾向の把握 2. 油中ガス分析 抽出ガスによる内部の異常診断(CO₂+CO)の生成量による劣化度の予測 3. 絶縁物の試験 平均重合度・引張り強さによる劣化度の把握 4. 細密診断 中身の点検などを含めての総合的診断 乾式変圧器の場合 油入変圧器に影響するストレスは、設置環境などの外部要因と使 乾式変圧器は屋内(盤内)収納が多いため、外部要因によるストレ 用環境などの内部要因があります。外部要因によるストレスで スの確認作業は締付部のゆるみ、外観(主にコイル)の目視確認が 1. 一般試験 外観点検、絶縁抵抗などによる劣化傾向の把握 引き起こされる異常は、目視確認によって判断可能です。それに 中心となります。また、内部要因に起因するストレスの確認作業 2. 外観(主にコイル)の点検 ワニスの脱落、絶縁物の変色などの有無調査 対し、内部要因によるストレスは、絶縁物や絶縁油の劣化(寿命) は、温度(変色)•異音や異臭が中心となります。 3. 絶部分放電測定 放電々荷量による異常、劣化度の把握 などに大きく影響します。 油入変圧器 主な点検項目 変圧器の異変事例 ダイヤル温度計 ブッシング 経年劣化などのさまざまな要因で変圧器には不具合が起こることがあります。また、寿命を迎えた機器は十分なパフォーマンスを発揮 •接点の導通 •変色、破損、油漏れ できなくなるだけではなく、安全性も低下している可能性があります。事例は不具合の一部です。大きなトラブルに繋げないためにも、 •温度計の指示 機器の交換をおすすめいたします。 監視装置 ガスケット ■異音・異臭 ■油もれ ■締付部のゆるみ ■温度(変色) •温度計の指示、動作 •油漏れや気密漏れ •油面計の指示、動作 廃油弁(栓) 絶縁油(業者に依頼) •油漏れ •一般特性測定 •油中ガス分析 呼吸器 外観 中身 使用状態 •シリカゲルの吸湿 •錆の発生、油漏れ •絶縁抵抗の測定 •異常音、臭気 モールド変圧器 油入変圧器 油入変圧器 モールド変圧器 油入変圧器 モールド変圧器 3 4
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変圧器のリニューアル 省エネルギー化 変圧器のリニューアル 分解搬入 アモルファス変圧器を採用していただくことにより、無負荷損(待機電力)を大幅に低く抑制し、大きな モールド変圧器は、分解搬入が可能ですから、リニューアル工事時に搬入口が狭い・エレベーターの耐荷重が 省エネ効果が期待できます。 不足しているなどの場合でも現場の条件に合わせて、対応が可能です。 期待寿命を迎えた変圧器(30年前の変圧器)の特性と比べ大きく上回る省エネ性能を実現します。 モールド変圧器 分解搬入・現地組み立て作業方法 三相1000kVA、50Hz、等価負荷率50% 時の例(当社比) モールド変圧器は製品完成後、分解して現地に搬入し再組み立てが可能です。このため、電源設備の防災化や設備容量の増加などによる モダニゼージョン計画で、搬入口が狭いとか、エレベーターの荷重が不足しているといった場合でも対応が可能です。なお、適用に際し 油入タイプ ⬅損失比較➡ 電力量 電気料金 ては現地の制約条件によって構造が特殊となる場合がありますので、必ずご照会ください。分解、組み立て作業および品質の確認は日立(MWh/年)  (千円/年) 技術員により行います。 待機電力 無負荷損 負荷損 440 1,338 -62% 16MWh/年 234千円/年(W) (W) 無負荷損 負荷損 工場作業 現地作業 390(W) 1,575 -58% 17MWh/年 258千円/年(W) ■作業手順図 ヨーク鉄心 コア鉄心 -47 コイル 鉄心 起立用治具無負荷損 負荷損365(W) 2,088 21MWh/年 322千円/年(W) % 約30年前の※ 無負荷損 負荷損 41MWh/年 けい素鋼板変圧器 1,800(W) 2,825(W) 608千円/年 鉄心 積鉄架台 モールドタイプ ⬅損失比較➡ 電力量(MWh/年) 電気料金(千円/年) ❶工場組立・試験完了 ❷解体・梱包、輸送・現地搬入 ❸鉄心組立・下部鉄心締金具取付 ❹ベース取付・鉄心起立 待機電力 無負荷損 負荷損 450 1,713 -50% 19MWh/年 284千円/年(W) (W) 鉄心 つり金具 上部ヨーク鉄心 無負荷損 負荷損 400 2,195 -40% 23MWh/年 341千円/年(W) (W) キ ュ ー 約30年前の※ ビ無負荷損 負荷損 38MWh/年 けい素鋼板変圧器 2,650(W) 1,695 ク (W) 571千円/年 ル 収 ※1985年の代表特性値 納 ❺コイル挿入 ❻上部ヨーク挿入 ❼上部鉄心締金具取付 ❽部品取付・確認試験 変圧器寿命診断チェックシート ※アモルファス変圧器は対応していません。 現地確認試験項目①絶縁抵抗測定 ②耐圧試験 ③角変位試験 ④無負荷試験 ⑤外観構造試験 ご使用の変圧器が更新時期に近づいているかどうかチェックシートで診断しましょう。 下の自己診断表で点数を加算し、合計点が 10点以上の場合、更新時期の目安であるとお考えください。 項目 状況 評点 自己診断 スタート 分解搬入作業打ち合わせ用チェックリスト15年未満 3 使用年数 15年以上~20年未満 5 現地で分解搬入作業を行うためには事前にお客さまと打合わせする必要があります。 20年以上 10 事前にチェックリストを用いてお客さまの環境ごとに、もっとも適した作業手順で搬入作業を進めます。 はい 自己診断 いいえ No. 確認項目 No. 確認項目 計10点以上 屋内(空調) 0使用環境 屋内、盤内 1 部品の荷下ろし作業 その他 屋外(雨、腐食性ガス) 3 1 ①運搬車両の選定(荷下ろし方法) ①試験用電源(三相200V、20A)と照明灯(電源含む)を 負荷率40%以下 1 ②荷下ろし作業スペースの確保 工事側で準備いただく 更新検討 詳細診断 使用状況 負荷率40~100%、高調波有 3 部品移動方法 5 ②安全教育の有無 (費用、省エネ効果) 過負荷運転 5 2 ①搬入エレベータの寸法と質量制限の調査 ③事前提出書類の確認 (時期、スペース等) 問題あり 異常なし 0 ②搬入経路(通路、扉寸法)の調査 ④作業時の必需品(安全帯、安全靴、ヘルメットなど)の確認 外観状況 発錆、端子変色、変形 5 部品置き場スペース ⑤部品置き場、組立場所は雨水がかからないような建屋 いいえ 寿命診断 油漏れ、異音、破損 10 3 ①部品、組立治具、工具、試験機材などを置くだけのスペースを確保 であること 更新判断 ※普通点検、精密点検実施 0 ②部品移動のための助勢員、移動手段の確保 ※既製品との入れ替え時の考慮すべき事項(劣化診断) ①据付寸法を合わせること。 履歴 精密点検未実施 3 組立スペース ②二次端子取り付け寸法を合わせること。 はい 問題あり 負荷側短絡履歴あり 5 4 ①重量物(鉄心、コイル)の移動・起立作業のための助勢員確保 (一次側はケーブル接続となるため、端子取り付け寸法は弊社標準で申し出要) 更 新 ※普通点検:主に外から点検(1回 /年) ②門形(つり金具)の確保 ※精密点検:内部点検、部品交換(1回 /6年) 合計 ③組立スペースの確保 5 6
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遮断器・開閉器のリニューアル 機器を新しくすることにより、従来設備を新品の状態に戻すだけではなく、最新設備と同様の合理的なシステム構築を図れます。 遮断器・開閉器は寿命を感じにくい製品ですが、長期間使用することで 確実に劣化は進み電気的・機械的性能は低下します。 更新を遅らせることにより不具合が発生し、重大な事故につながる 信頼性向上 最新機器は、材料の進歩(主に接点、絶縁材など)、コンピューター解析に基づく設計・製造技術の向上、品質管理 可能性があります。 面の充実などにより、従来の機器に比べて一段と信頼性が 安全性・経済性を確保するためにもリニューアルをご検討ください。 向上しています。 配線用遮断器・漏電遮断器 電磁開閉器・電磁接触器 高性能・高機能化 最新機器は、従来と同一容量、同一定格のものでも、その性能は大幅に向上されており、事故の発生・拡大・波及の防 止および配電・制御システムの合理化にも大きな効果を発 揮します。 小形化・使い勝手向上 省スペース化ニーズの高まりへの対応により、ほとんどの 機種が大幅に小形化されており、また盤構造の合理化・標準 化に貢献するための寸法統合も進んでいます。 配線用遮断器・漏電遮断器は、通常では動作しない製品である 電磁接触器・電磁開閉器は接点およびコイルの交換が可能です ため、寿命の到来を機能的な異常やその前駆現象から推察しな が、不具合部分を交換しても、寿命または回数寿命を超過した機 機器を新しくするのは良いが、盤の改造など手間がかかるのが課題! ければなりません。劣化の進行状況を把握し、適切な処理を行 器は、全体として劣化しており、早期の更新をお勧めします。 しかし… 現在の遮断器は古い遮断器と比べて大幅に小形化しているため、そのまま交換するには盤の大幅改造が必要となりうために、異音・異臭・損傷有無などの点検および電圧・電流な 劣化の状況を把握し適切な処理を行うために、異音・異臭・損傷な ます。長時間停電のできない設備などでは更新の計画が難しいと考えます。日立産機システムでは、旧形機種との どのチェックが、日常点検として重要です。推奨する更新時期 どの点検および電圧・電流などのチェックが、日常点検として重 取付け・配線互換を保持したリニューアル遮断器を製作し更新時の問題解決のお手伝いをします。 は使用開始後15年ですが、信頼性の確保と安全の保障を得るた 要です。推奨する更新時期は使用開始後10年ですが、信頼性の確 めに早期の更新をお勧めします。 保と安全の保障を得るために早期の更新をお勧めします。 点検時の注意項目 更新時の施工時間 日常点検時には発熱、異臭、変色、じんあい・金属屑の堆積、損傷などに注意してください。また、定期点検時には通常できない端子ね 大幅短縮 ! 日立リニューアル遮断器 じの増し締めや開閉動作、絶縁抵抗の測定などを行い、寿命に近いと判断されるものは更新の計画をしてください。使用環境が悪い 旧形機種と取付互換性を保持したリニューアル遮断器。取付、配線位置が同一である 場合は劣化の進行が速いため、更新時期に達していなくても早めの更新が必要です。 ため、既設盤の改造なしに短時間で更新できます ( 一部完全互換製品を製作できない ことがございますが、施工時間を短縮するご提案をさせていただきますのでご相談く ださい)。 発熱 異常に熱くなっている。 異臭 異臭がする。 異音 異音がする。 堆積 周囲にじんあいや金属屑が堆積している。 盤改造不要 配線接続位置同一 施工時間 大幅短縮 取付寸法同一 動作 開閉がスムーズに 動作 不良 できないときがある。 変色 外観が変色している。 不良 誤動作をしてしまう。 損傷 変形・破損している 旧形に比べて現行品は寸法 は小さくなっていますが、ご 使用の機種との互換性を持 たせたアタッチメントを用意 旧形遮断器 リニューアル遮断器 していますので、取り付け位 800Aフレーム比較例 置が柔軟に対応できます。 7 8
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予防保全・監視 常時監視による予防保全で安全性を確保日立低圧絶縁監視システム 絶縁劣化を放置しておくと、故障や事故につながります。低圧 絶縁監視システムは、常時監視で確実に劣化兆候を把握。ムダ 必要な機器はこれだけ! 設備をリニューアルすると安全性、信頼性が向上します。 のない対策と予防保全で、安全性・信頼性を向上します。 リニューアル後は、予防保全の目的で設備の安全性、信頼性を維持することが重要となります。 絶縁監視システムは、設備および電路の絶縁劣化の兆候を監視することで、 主な特長 ZCT 低圧絶縁監視ユニット 設備全体を予防保全することができ、設備の安全性、信頼性の維持に貢献します。 ● Ior 方式による信頼性の高い絶縁状態の把握が可能。 また、予防保全することは安定的な生産維持につながり、省エネにもつながります。 ●電圧重畳装置不要で施工コスト低減、電路・負荷への影響なし。 設備 漏えい電流により●多回路絶縁監視ユニットにより1回路あたりのコスト低減、省 漏電遮断器作動 スペース化が可能。 ➡突発停電により、設備停止(作業や生産へ影響) ●各フィーダ監視により、劣化回路を素早く判断 絶縁状態の悪い設備に触り感電 ●年次点検でのメガリングを軽減可能。停電時間短縮に貢献 設備 設備 設備 予防保全事例:水中ポンプ設備 プスン・・・ 絶縁劣化 ■絶縁劣化時データ 漏えい電流により、 120 ある箇所にて老朽化により水中ポンプが故障しました(絶縁不良)。 水位が規定値より上がるとモータがON、下がるとOFF 近傍の可燃物発熱100 ー M4ポンプ(モータ) ➡火災発生 排水が溢れてしまい、また設備交換するまでに時間を要してしまい、 80 絶縁状態を監視し、 60 多大な工数がかかりました。そこで、老朽化による故障を未然に防止 予防保全することが重要40 することを検討しました。 20 0 対策 :00 01 7:0 3:00 9:00 :00 0 0 0 01 7:0 3:0 9:0 1:0 7:00 00 00 00 00 001 1 1 1 13: 19: 1: 7: 13: 8月2日 8月3日 8月4日 8月5日時間 ZCTでの漏電計測 Ior方式 各水中ポンプの絶縁劣化をいち早く把握できるように、絶縁監視ユ 絶縁劣化を検出した数日後に水中ポンプを交換。 漏電の成分 STEP1 フーリエ解析により、 STEP2 位相ベクトル解析により、 ニットを設置、併せてフィーダ、トランス設置線にもZCTを付けて 大事に至る前に対応できた(故障品のメガー値 0.01MΩ)。 高調波成分を除去します。 コンデンサ成分を除去します。 監視しました。監視していたところ、水中ポンプの1台の漏電の値が コンデンサ導入機器 絶縁監視ユニット(1、2、6、10回路品)×41台、データ収集ソフト×1つ 高調波 感電、火災影響の コンデンサ分 抵抗分 しきい値を超えたため、数日後に、対象ポンプを交換しました。これ ZCT出力 ない漏れ電流 漏れ電流 合算値 により、絶縁故障が発生する事故を未然に防止できました。 コンデンサ ZCTで検出した漏れ電流波形 抵抗分漏れ電流 抵抗 危険な漏れ電流 電源周波数 (50Hz/60Hz) の成分のみ抽出 予防保全事例:電気炉設備 ■絶縁劣化時データ4号炉漏れ電流計測値 高調波成分除去 コンデンサ成分除去 60 電気炉の天井や台に付着するカーボンが、ヒータに落ちて堆積 50 Ior方式を使用して、危険な漏れ電流のみを抽出する 上記方法にて算出する方法をIor方式といいます。 40 し、絶縁劣化を起こし、炉の停止が発生しました。炉を停止する 30 ことなく稼働させることを検討しました。 10 絶縁監視による予防保全は、安定的に生産を維持でき、また、計画的に点検を行うことができるので省エネに 対策 0 1 9 17 25 2 10 18 26 4 12 20 28 5 13 21 29 7 15 23 31 つながります。これに加えて、エネルギーデータの一元管理も行うとさらに省エネ効果が高まります。 各炉の絶縁劣化を把握できるように、各々に絶縁監視ユニット 時間(日) を設置、ZCT の設置スペースが無いため、ブレーカを ZCT 内 劣化状態がわかるため、事前にヒータ交換の計画が立てられ、 蔵ブレーカに交換。劣化状態が把握でき、炉の停止を起こす前 炉の停止を未然に防ぐことができるようになった。 エネルギーの実態把握で省エネ・省コスト に、ヒータ交換を計画でき、未然防止が可能となりました。 導入機器 絶縁監視ユニット(10回路品)×1台、データ収集ソフト×1つ 日立配電・ユーティリティー監視システム 配電・ユーティリティー監視システム「H-NET」は、必要な情報を分かりやすく表示することで、効率的な対策を支援。現場の実態を把握す ることで、省エネ・省コスト化をサポートします。 リニューアル事例:受変電設備 リニューアル実施:変圧器統合+アモルファス変圧器導入 変台① 変台② データ共有で省エネ意識を向上 日立産機システム 中条事業所では、変圧器がリニューアル時期に カエル ヤメル カエル 主な特長 かかっていました。また、通常のリニューアルだけではなく、省エネ リニューアル前 ●デマンド監視による、デマンド超過の未然防止 対策も最大限行いたいと考えていました。そこで事業所内の受変 48台(15,405kVA) 三相500kVA 2台 単相50kVA 1台 単相50kVA 1台 三相500kVA 2台 ●夜間・休日のエネルギー使用量分析による、無駄の排除 電設備のリニューアルにおいて、エネルギーデータを活用。電力使 ●負荷別使用量分析による、無駄、ムラの排除 用量の実態を把握し、変圧器の統廃合や機種選定を検討しました。 ●負荷別使用量分析による、高効率機器化、インバータ化など制御手法の改善 リニューアルによって、大幅なエネルギー使用量の削減となり、CO2 リニューアル後 ●用途別使用量分析による、照明・空調などの省エネ機器化、無駄の排除 排出抑制を実現した省エネモデル工場となっています。 33台(11,285kVA) ●変圧器負荷率分析による、適正容量化、統廃合の検討 三相500kVA 1台 単相75kVA 1台 三相750kVA 1台 ●生産量との突き合わせによる、エネルギー原単位の把握 H-NET による変圧器の電力使用量把握 リニューアル効果 損失電力を抑え省エネを実現。 RS-485 通信が、H-NETユニットを串刺して、データを一元管理します。 監視パソコン H-NET機器構成 ■電源監視ユニット…65台 ・965点監視(電力量:65点、力率他900点) 電源監視 パルス入力 絶縁監視 ■パルス入力ユニット…20台 ・108点監視 ユニット ユニット ユニット ■リピータ…2台 無負荷損(待機電力)の損失低減が大きい。 ピークカットで電力基本料金の削減へ インタフェース 更新前:第8変台 500kVA ユニット リピータ エネルギー ユーティリティ 予防保全電力量(kWh) 負荷率(%) 350 100 リニューアル前 無負荷損失 45.3 負荷損失 15.8RS-485通信 90 ガス データ300 80 水 流量 データ 濃度 データ 250 70 200 60 150 5040 サーバ PC 電気 石油 圧力 温度 温度 漏れ 100 30 20 リニューアル後 3.6 15.6 電流 50 10 0 1系統あたり1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 01 11 2 131 41 5 16 171 8 19 20212 22 3 24 0 0 10 20 30 40 50 60 70 RS-485 時刻 損失電力量 H-NETユニット最大121台まで(リピータ3台使用)MWh/月 通信線延長距離 4.8km(リピータ3台使用) 9 10 漏れ電流(mA) 漏れ電流(mA)