フィルタ接地スイッチ(FES)のHVDCグリッドにおける役割

高電圧接地スイッチの定義
高電圧接地スイッチは、機器の整備やトラブルシューティング中に安全性を確保するために、高電圧の電気機器または回路を接地に接続するための機械式の切り替え装置です。通常、高電圧遮断器、隔離スイッチ、変圧器などの他の装置の近くに設置され、必要に応じて高電圧回路を迅速かつ確実に接地します。

HVDCネットワークにおけるフィルタ接地スイッチの役割：
フィルタ接地スイッチの主な機能は、能動フィルタ（APF）が動作停止している場合でも無源交流フィルタ（ACF）が正常に動作できるように、その末端を接地することです。この設計により、系統の高調波と低調波インピーダンス条件が悪い場合でも5次および7次の高調波の問題を解決し、フィルタ設備の容量と運転安全性を向上させることができます。

フィルタ接地スイッチの位置は図1の赤い円で示されています：

高電圧直流（HVDC）システムでは、フィルタ接地スイッチの操作順序はシステムの安全かつ安定した動作を確保するために重要です。以下は、通常運転時のフィルタ接地スイッチの操作手順と注意事項です：

通常運転状態

接地スイッチの状態：通常運転時には、フィルタが正常に動作できるようにフィルタ接地スイッチ（GS）がオンになっています。

操作手順
準備作業

• 操作指示を受け取る：配電センターまたは他の認証された人員から明確な操作指示を受け取ります。
• 情報の確認：フィルタと接地スイッチの番号を確認し、誤操作がないことを確認します。

フィルタの切断

• サーキットブレーカーの切断：まず、フィルタをシステムに接続するサーキットブレーカー（CB）を切断して、フィルタが完全にシステムから孤立していることを確認します。
• 隔離スイッチFD（HV）の切断：サーキットブレーカーを切断した後、フィルタを高電圧ポール側フィルタディスコネクター（FD（HV））から切断して、フィルタがシステムからさらに孤立していることを確認します。

残留電荷の確認

• 残留電圧の測定：適切な電圧検出装置を使用して、フィルタコンデンサバンクの残留電圧を測定し、電圧が安全なレベルまで下がっていることを確認します。
• 測定結果の記録：測定結果を記録して、完全な操作記録を確保します。

フィルタ接地スイッチGS（HV）の閉鎖

• 隔離スイッチの状態の確認：隔離スイッチFD（HV）がオフで、隔離スイッチFD（NB）（NB側フィルタディスコネクター）がオンであることを確認します。
• 手動または電動操作：操作マニュアルに従って、フィルタ接地スイッチGS（HV）を手動または電動で閉鎖します。
• 接地状態の確認：接地スイッチのステータスインジケーターを確認して、接地スイッチが適切に閉鎖されていることを確認します。

フィルタ接地スイッチGS（NB）の閉鎖

• 隔離スイッチFD（NB）の切断：接地スイッチGS（HV）を閉鎖した後、隔離スイッチFD（NB）を切断します。
• 接地スイッチGS（NB）のオン：隔離スイッチFD（HV）とFD（NB）が両方ともオフであることを確認した後、フィルタ接地スイッチGS（NB）をオンにします。
• 接地状態の確認：接地スイッチのステータスインジケーターを確認して、接地スイッチが適切に閉鎖されていることを確認します。

再確認
電圧の再測定：接地スイッチGS（NB）を閉鎖した後、フィルタコンデンサバンクの電圧を再度測定して、電圧が完全にゼロまで解放されていることを確認します。
測定結果の記録：再測定の結果を記録して、操作記録が完全であることを確認します。

操作完了

• 安全性の確認：フィルタが信頼性高く接地されており、作業領域が安全であることを確認します。
• 完了報告：操作の完了を配電センターまたは他の認証された人員に報告し、操作時間と結果を記録します。

連鎖機構

• 連鎖要件：フィルタ接地スイッチGS（HV）をオンにする前に、分離スイッチFD（HV）がオフであり、分離スイッチFD（NB）がオフであることを確認します。
• 二次確認：フィルタ接地スイッチGS（NB）を閉鎖する前に、分離スイッチFD（HV）とFD（NB）が両方ともオフであることを確認します。
• 自動連鎖：システムには、誤操作による事故を防ぐための自動連鎖機能が必要です。

技術要件
切断能力
切断能力は不要：フィルタ接地スイッチ（FES）には切断能力は必要ありません。つまり、負荷下で回路を切断する能力を持つ必要はありません。

放電能力
放電フィルタ：フィルタ接地スイッチは、中性線経由の隔離スイッチFD（NB）を介して部分放電フィルタを確実に接地する必要があります。これにより、メンテナンスまたは大規模修理時にフィルタコンデンサバンク内の残留電荷が完全に放出されます。

切り替え能力

接続能力は不要：接地スイッチFESには接続能力は必要ありません。多くの場合、一般的な接地スイッチを使用することでこの要件を満たすことができます。

メンテナンス

フィルタの切断後のメンテナンス：フィルタ接地スイッチFESのメンテナンスは、フィルタが切断された後に実施することで、作業者の安全性を確保することができます。

耐圧性
開放端子と直流電圧への耐地電圧：開放端子と直流電圧への耐地電圧は、極線および中性線に接続されている他の装置と同じでなければなりません。これにより、高電圧環境でのフィルタ接地スイッチの信頼性と安全性が確保されます。

稼働特性

• 低リーク電流：通常、フィルタ接地スイッチには非常に低いリーク電流以外の通常電流は流れません。
• オン能力：フィルタ接地スイッチは、HVDCネットワークのフィルタトラップ充電電流に対応するオン能力を持っています。これにより、必要なときにフィルタを信頼性高く接地に接続できます。

規格と等級
IEC規格：IEC規格によると、フィルタ接地スイッチの等級は主にE0です。E0レベルは、通常運転中に電流を切断する必要がなく、基本的な接地および放電機能のみが必要であることを示しています。

以下の図2に示すように、Coelme-Egic社製の一種類のHVDC接地スイッチを見ることができます：