高電圧ガス絶縁開閉装置（GIS）の現場試験 - IEEE C37.122準拠

IEEE C37.122に基づく高電圧ガス絶縁開閉装置（GIS）の現場試験

ガス絶縁変電所（GIS）の最終組立は現場で行われます。ここで初めて、GISを構成するさまざまな部品が組み合わされます。工場で完全に組み立てることが可能であっても、輸送のために分解され、運ばれてから再び設置現場で組み立てられる必要があります。
現場試験の目的は、作業現場で組み立てられた後でもGISのすべての部品が電気的にも機械的にも満足のいくように機能することを確認することです。これらの試験は、GIS装置が正しく組み立てられ、配線されており、期待通りに動作することを示す手段を提供します。

• 機械試験：ガス漏れとガス品質（水分、純度、密度）

• ガス漏れ試験：GISのすべてのガス室には、メーカーが指定した定格充填圧力まで六フッ化硫黄ガス（SF6）または必要なガス混合物を充填しなければなりません。その後、ガス漏れを検出するための試験を行います。最初の点検では、すべての潜在的なガス漏れポイントを特定し、規定の最大ガス漏れ率に適合していることを確認します。このガス漏れ試験は、すべての筐体フランジ、筐体溶接部、および現場で組み立てられたすべてのガス監視装置、ガスバルブ、および連結ガスパイプをカバーする必要があります。

• 水分量測定：GISに電力を供給する前に、ガス中の水分量を測定する必要があります。信頼性のある測定を得るためには、メーカーが推奨するように充填後一定時間後に水分量を測定することが必要です。水分量は、メーカーが設定した限界値またはメーカーとユーザー間で合意された値のいずれか低い方を超えてはなりません。

• ガス純度確認：電力を供給する前に、ガスの純度（SF6のパーセンテージで表す）を確認する必要があります。ガス純度は、メーカーが指定した要件を満たしている必要があります。
  ガス密度測定：ガスの密度を測定し、メーカーの定格充填要求に一致することを確認する必要があります。

2. 電気試験：接触抵抗

• 主導体回路：各バス接続ジョイント、遮断器、分離スイッチ、接地スイッチ、ブッシング、および電力ケーブル接続について、主導体回路の接触抵抗測定が必要です。これらの測定は、抵抗値が規定の範囲内にあることを示し、確認するために使用されます。
  GIS筐体結合

• 接続（単相バスの場合）：単相バスを使用する場合、GIS筐体結合接続についても接触抵抗測定を行う必要があります。抵抗値は、IEEE Std C37.100.1で許容される最大値を超えてはなりません。

3. 電気試験：低周波交流耐電圧試験

ガス絶縁変電所（GIS）内のガスおよび固体絶縁材料（誘電体）には、低周波条件電圧を適用する必要があります。この条件電圧の周波数は30 Hzから200 Hzの範囲で、メーカーが指定した電圧レベルと期間で適用されます。条件電圧の適用後、1分間の低周波（30 Hzから200 Hz）耐電圧試験を行います。

この1分間の低周波耐電圧試験は、製造元の工場で試験された定格低周波耐電圧の80%で実施されます。これらの高電圧試験の目的は、いくつかの側面を確認することです。まず、ガス絶縁変電所の部品が輸送中に損傷せずに耐えていることを確認します。次に、すべての部品が正しく組み立てられていることを確認します。さらに、組み立てプロセス中に筐体内に異物や不要な材料が残っていないことを確認します。最終的には、これらの試験はGISが試験電圧を耐えられる能力を証明し、その整合性と性能を検証します。

4. 電気試験：交流耐電圧試験の要件と条件

耐電圧試験は、各励磁フェーズと接地筐体の間に実施する必要があります。3相を収容する筐体については、各フェーズを個別に試験し、筐体と他の2つのフェーズを接地する必要があります。耐電圧試験を開始する前に、すべての電力変圧器、避雷器、保護ギャップ、電力ケーブル、架空送電線、および電圧変圧器を切り離す必要があります。電圧変圧器は、試験周波数での変圧器の飽和電圧まで試験することができます。

5. 電気試験：低周波交流耐電圧試験の要件と条件

耐電圧試験は、各励磁フェーズと接地筐体の間に実施する必要があります。3相を収容する筐体については、各フェーズを個別に試験し、筐体と他の2つのフェーズを接地する必要があります。各フェーズ導体間の絶縁には追加の現場耐電圧試験は必要ありません。

耐電圧試験を開始する前に、すべての電力変圧器、避雷器、保護ギャップ、電力ケーブル、および架空送電線を切り離す必要があります。電圧変圧器は、試験周波数での変圧器の飽和電圧まで試験する必要があります。

GIS装置の一部を分離することで、いくつかの分離スイッチの開放ギャップのフィールド試験を行う追加の利点がありますが、このようなフィールド試験は必須ではありません。また、破壊放電の位置を特定したり、破壊放電時に放出される可能性のあるエネルギーを制限するために、GISの一部を分離する必要がある場合もあります。

部分放電測定を行うことで、工場試験、輸送、または設置中に発生した可能性のある導電性粒子の侵入や高電圧絶縁部品の損傷を検出することができます。ガス絶縁開閉装置は基本的に部分放電がない状態であるべきです。部分放電測定の手順とその解釈は、メーカーによって提供され、ユーザーとメーカーの間で合意される必要があります。

6. 電気試験：直流耐電圧試験

完成したGISに対して直流耐電圧試験を行うことは推奨されません。ただし、GISに接続された電力ケーブルに対して直流耐電圧試験を行う必要がある場合があります。これらの試験電圧は、GISとは反対側のケーブル端から適用されるため、GISの小さな部分に直流電圧が適用されることになります。GISの直流電圧にさらされる部分をできるだけ小さく保つことが推奨されます。これらの試験を行う前に、メーカーに相談することが推奨されます。

7. 電気試験：補助回路の試験

現場で設置されたすべての制御配線に対する誘電体試験、連続性試験、および抵抗率試験を行う必要があります。

8. 機械的および電気的な機能と動作試験

GISが作業現場で組み立てられた後、以下の点を確認する必要があります：

• 現場で組み立てられたすべてのボルトおよび接続のトルク値をチェックし、規定の要件に適合していることを確認する必要があります。

• 制御配線が回路図および配線図に適合していることを確認する必要があります。

• 各電気、空気圧、油圧、機械、鍵操作、または複合式のインタロックシステムが許可条件とブロッキング条件下で正確に動作することを確認する必要があります。

• 制御装置、ガス、空気圧、および油圧監視および警報システム、保護および調整装置、動作カウンター、ヒーターおよび照明が適切に動作することを確認する必要があります。

• 各遮断器、分離スイッチ、および接地スイッチの機械的および電気的位置表示器が、装置の開閉位置を正確に示していることを確認する必要があります。

• ガスゾーン、ガスゾーン識別、ガスバルブ、ガスバルブ位置、および連結パイプが物理図面と一致していることを確認する必要があります。

• 各遮断器、分離スイッチ、および接地スイッチの接触アライメント、接触移動距離、速度、開時間、閉時間などの動作パラメータが規定の要件に適合していることを確認する必要があります。

• コンプレッサー、ポンプ、補助接点、およびアンチパンプスキームが規定の要件を満たすように正確に動作することを確認する必要があります。

• 遮断器は最小および最大制御電圧でトリップ試験を行い、正確に動作することを確認する必要があります。

• 二次配線が正しいワイヤラグ、適切な圧着、締め付けられた端子台ねじ、正しいワイヤおよびケーブルマーカー、およびメーカーの図面に基づいた配線を持っていることを確認する必要があります。

GISの電気系統への接続

ガス絶縁変電所が完全に設置され、配線され、すべての現場試験が成功裏に完了したら、新しい装置は既存の電気系統に接続する準備ができています。この過程には、保護リレーの動作、遠隔コマンドによる遮断器のトリップ、およびさまざまな送電線との適切な位相差を確認するための別の一連の試験が含まれます。この第2シリーズの試験は、空気絶縁変電所（AIS）で行われる試験と同様、または同一であることが期待されます。

参考文献：

• IEC 6227-1 (2011) 高電圧スイッチギアおよび制御装置 - 第1部: 一般的仕様。

• IEEE C37.122 (2010) ガス絶縁変電所に関するIEEE標準。

• IEEE C37.122-1 (2013) 52 kV以上のガス絶縁変電所に関するガイド。

• Hermann Koch編『ガス絶縁変電所』。

• https://www.omicronenergy.com

• GISのライフサイクル中の高電圧試験と測定 著者: U.Schichler, E. Kynast

• GISの現場試験 S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Schweiz.