66kV屋外AIS電圧変換器の選定および設置に必要な要素は何ですか？

皆さん、こんにちは！私はジェームズで、電圧変換器の設置に10年以上の経験を持つ専門家です。今日は66kV屋外変電所における空気絶縁スイッチギア（AIS）電圧変換器の選定と設置について話したいと思います。

これらの装置は、電力システムにおける測定と保護に不可欠です。適切な選定と設置は、全体的な電力網の安全性と安定性に直接影響します。スマートグリッド技術の進歩により、電子式AIS電圧変換器が徐々に選択されるようになっています。多くの知能機能を提供する一方で、設置とメンテナンスにはより高い要求があります。

1. AIS電圧変換器の選定における主要要素

まずは機能と用途から始めましょう — 電圧変換器を選定する際の最も重要な考慮事項です。

• 保護用電圧変換器は広い動的範囲が必要です。通常、10P精度クラスで定格容量が約5VAのものを選びます。これにより、ショートサーキットなどの異常条件下でも正確な信号伝送が可能です。

• 測定用電圧変換器は高精度が必要です。通常、0.2Sクラス以上で、定格容量が少なくとも10VAのものを選び、エネルギー計測やシステム監視の要件を満たします。

スマートグリッドの発展に伴い、電子式電圧変換器はデジタル出力能力により66kV変電所で人気が高まっています。特にデジタル保護システムとの統合が必要な環境では特にそうです。

次に、電圧レベルと構造形式を見てみましょう。66kVは中電圧範囲（3kV–110kV）に該当し、単相または三相構造が一般的に使用されます。

• 単純な主配線系では、相間電圧またはV/V接続で接続された2つの単相変換器がよく使われます。

• 絶縁監視が必要な変電所では、三相五脚三巻き電圧変換器か、Y/Y-Δ 接続で接続された3つの単相三巻き変換器を使用するのが良いです。この設定により、ライン電圧の測定とオープンデルタ巻きによる零相電圧フィルタリングが可能になり、システムの絶縁状態を効果的に監視できます。

次に絶縁タイプと誘電体の選択 — 安全な屋外運転のための核心的な要素です。従来の66kV電圧変換器は油浸または樹脂成形絶縁を使用することが多いですが、現代のAISモデルではガス絶縁設計が好まれています。

最新の国標準GB/T 20840.11-2025によれば、66kV以上の屋外AIS電圧変換器では、純粋なSF₆ガスではなくSF₆/N₂混合ガス絶縁が推奨されています。なぜなら、低温環境（特に-25℃以下）では純粋なSF₆は容易に液化する可能性があるからです。混合ガス（通常20%–30% SF₆）はこの問題を解決し、温室ガス排出量も削減します。

ガス絶縁変換器はステンレス鋼製溶接ガスタンクと二重Oリングシール構造を使用して、厳しい屋外条件下でも良好な気密性を確保する必要があります。また、絶縁媒体の環境適応性 — 耐候性や汚染耐性など — を考慮して、異なる地域の気候条件に対応します。

2. AIS電圧変換器の設置における技術的要求事項

次に設置について — これは厳格な技術基準に従う必要がある重要なステップです。

設置場所を選ぶ際のいくつかの要点は以下の通りです：

• 電圧変換器は高電圧設備の出口と配電設備の間に設置し、正確な電圧測定を確保します。

• 母線または変圧器の出口に近い位置に設置しますが、分離スイッチや遮断器などからは少なくとも1.5メートルのクリアランスを保ち、電磁干渉や機械振動を避ける必要があります。

• 設置高さは変電所設計ガイドラインに従って、周囲の設備よりも高くして汚れの堆積を減らし、良好な通風を確保し、過熱による絶縁性能の劣化を防ぎます。

• 複数の電圧変換器が並列動作する場合は、互いに干渉しないように隔離する必要があります。

次に接地構成があり、安全な設置には不可欠です。

66kV屋外AIS電圧変換器の接地システムは「一点接地」原則に従う必要があります：

• 一次巻きのニュートラル点は信頼性を持って接地する必要があります — 特に星型接続の場合です。これは過電圧を防ぎ、システムの安全性を確保するために基本的です。

• 二次回路は制御室の端子台で一点だけ接地する必要があります — 多点接地による循環電流や誤作動を避けるためです。

• 三次巻き（オープンデルタ巻き）の一つの端子も一点だけ接地する必要があります。接地導線に切り替え可能な装置は挿入しないでください。

ガス絶縁変換器の場合、爆発防止膜の接地設計に特別な注意を払う必要があります。老化や腐食に耐える材料を使用し、固い接地を確保して、水溜りや凍結による損傷を防ぎます。また、SF₆ガス密度リレーには雨カバーを設け、分解せずに調整できるようにして運用の信頼性を向上させます。

最後に、ヒューズの選定と設置は設備パラメータに合わせる必要があります。

• 66kV屋外AIS電圧変換器の一次側にはRW10-35/0.5落下ヒューズを装備し、定格電流0.5A、切断容量1000MVAのものを選びます。これにより短絡電流からの保護が可能です。

• ヒューズは垂直または水平に設置し、ヒューズ管がポーセリンブッシングにしっかりと接続されていることを確認して、緩みによる接触不良を防ぎます。

• 二次側ヒューズは負荷インピーダンスに基づいて選定し、通常は標準的なヒューズを使用します。ただし、二次回路に分離器のような可能な切断点を接続しないでください。電圧フィードバックによって設備が損傷する可能性があります。

電子式AIS電圧変換器の場合、光ファイバーループ保護 — 例えば防振や防水対策 — も考慮する必要があります。これにより信号の整合性が確保されます。

3. AIS電圧変換器の設置とメンテナンスの標準

設置とメンテナンスの標準化は安全な運転の基礎です。

GB/T 20840.11-2025によれば、66kV以上のAIS電圧変換器は機械強度、温度耐性、密封性能に関する厳しい要求を満たす必要があります。輸送時には10g振動センサーを設置します。10台以上の場合は車両あたり2つ、それ未満の場合は1つ設置します。到着後、振動データをチェックし、センサー記録が10gを超えるか、落下した場合は内部検査のために返品します。

メンテナンスについては定期的な予防試験が重要です：

• 絶縁抵抗試験を行う

• 部分放電測定を行う

• 励磁曲線試験を行う

これにより、設備が性能要件を満たしていることを確認します。ガス絶縁変換器では定期的にSF₆ガスの水分含量を測定し、生きたままの漏れ検査を行います。場合によっては検査周期を短縮します。

運転開始後の1ヶ月間は生きたままの検査を行い、その後は四半期ごとに検査してガス品質が基準を満たしていることを確認します。

故障処理については標準手順に従います：

• ヒューズが切れたらまず二次側ヒューズを確認します。交換後に再び切れたら、二次回路に深刻な故障があることを意味します — 彻底的に調査します。

• ガス圧力が急に低下したら、すぐにユニットをオフラインにして漏れ検査と修理を行い、絶縁が損なわれるような継続運転を避けます。

4. まとめ

AIS電圧変換器の選定と設置における主要なポイントをまとめると以下の通りです：

• 機能を明確に定義する：保護用は5TPEのような広範囲クラス、測定用は0.2Sのような高精度クラス、電子式はデジタル出力の互換性を考慮する。

• 電圧レベルとシステム特性に基づいて適切な構造を選択する — V/Vまたは三相五脚コア構成 — そして中性点接地方法がシステムと一致することを確認する。

• 環境条件に基づいて適切な絶縁媒体を選択する。66kV屋外システムでは、寒冷地での純粋なSF₆の液化リスクを避けるためにSF₆/N₂混合ガス絶縁を優先する。

• 高電圧設備の出口近くに設置するが、スイッチやブレーカーから少なくとも1.5メートル離して通風と機械的安定性を確保する。

• 一次巻き、二次巻き、三次巻きについて「一点接地」規則に従って循環電流を避ける。

• ヒューズを設備仕様に合わせて選択する：一次側はRW10-35/0.5、二次側は標準的なヒューズを使用し、確実な設置を確保する。

技術が進化するにつれて、AIS電圧変換器も進化しています。ガス絶縁の改善、電子センシング技術の成熟、スマートモニタリングシステムの採用により、66kV屋外変電所向けのより安全で信頼性が高く効率的なソリューションが提供されています。

将来を見据えれば、新しい材料と製造プロセスにより、これらの変換器の性能はさらに向上し、環境適応性とスマート性が増します。環境規制が厳しくなるにつれて、混合ガス絶縁と低消費電力のパッシブ変換器がより広く採用され、電力業界はよりグリーンで持続可能な発展に向かいます。

この記事があなたがAIS電圧変換器の選定と設置の基本を理解するのに役立つことを願っています。質問や自身の経験を共有したい場合は、コメントを残したりメッセージを送ったりしてください。一緒に学んで成長しましょう！

— ジェームズ