12kV SF6ガスフリー環状受電盤の研究開発状況

ガス絶縁は主にSF₆ガスに基づいています。SF₆は非常に安定した化学的特性を持ち、優れた絶縁強度と消弧性能を示すため、電力設備で広く使用されています。SF₆絶縁スイッチギアはコンパクトな構造と小さなサイズであり、外部環境要因の影響を受けず、優れた適応性を示します。

しかし、SF₆は国際的に主要な温室効果ガスの一つとして認識されています。SF₆絶縁スイッチギアからの漏れは避けられない実際的な問題です。環境保護の観点から、六フッ化硫黄の使用は削減または最小限に抑えるべきです。国際社会では、SF₆ガスの段階的な廃止と最終的な使用停止について合意しています。

1. 12 kV SF6ガスフリー環状受電盤の技術的特徴

1.1 グリーンかつ環境に優しい

乾燥空気（または窒素）が主な絶縁媒体として使用され、SF₆を排除し、有毒または温室効果ガスの排出を避けることができます。製品のライフサイクル全体における環境への影響が考慮され、新しい材料や製造プロセスの継続的な探求により、材料の再利用性が向上しています。コンパクトでスペースを節約する設計により、原材料の消費量、生産エネルギーの使用量、および土地の占有面積が効果的に削減されます。

1.2 安全かつ信頼性が高い

成熟した真空スイッチング技術により、安定した遮断性能と長寿命が確保されます。定格ガス充填圧力は低く（絶対圧0.12 MPa）、低い漏れ率（≤0.1%）を達成するのが容易です。高い絶縁強度により、ゲージ圧力がゼロでも正常に動作できます。三位置分離器は電動または遠隔操作をサポートし、負荷スイッチ/遮断器との包括的な「五防」連鎖機能を備えています。これにより、メンテナンス中の運用安全性が向上します。

1.3 環境適応性

すべての高電圧一次部品は3 mmのステンレス鋼溶接ガス室に密封されており、外部環境から完全に隔離されています。必要に応じて、スイッチ機構と低電圧室に追加の保護構造を設けることができます。これにより、特殊条件下での腐食耐性、湿気保護、低温動作要件を真正に満たします。

1.4 機械学習による先導

製品には、ユーザーのニーズに応じて、スマート制御システム、自己供給型統合保護、パノラマ式スマート配電プラットフォームをオプションで装備することができます。データ収集、制御、監視、診断、保護、通信などの機能を統一システムに統合し、遠隔操作/メンテナンスを可能とし、配電におけるビッグデータアプリケーションを促進します。

2. 12 kV環状受電盤の現状と発展傾向

2.1 12 kV環状受電盤の現状

過去一世紀間にわたり、地球の気候は著しく変化しており、その主な特徴は地球温暖化です。この温暖化は自然の気候変動と、人間活動によって引き起こされる温室効果の増強によって引き起こされます。温室効果ガス排出の削減と気候変動の緩和は、国連気候変動枠組条約（UNFCCC）と京都議定書の主要目標です。

1997年の日本の京都議定書会議において、SF₆は最も強力な温室効果ガスの一つとしてリストアップされ、使用と排出の制限対象物質に含まれました。CO₂は温室効果の60%以上を占める最大のシェアを持つ一方、SF₆は約0.1%しか占めていません。現在の貢献度は小さいものの、SF₆は大きな潜在リスクを持っています：1つのSF₆分子はCO₂分子よりも23,900倍の地球温暖化ポテンシャルを持ち、大気中の寿命は約3,200年です。世界で生産されたSF₆の約50%が電力産業で使用され、そのうち80%がスイッチギアに使用されます。発展途上国である中国は、温室効果ガス排出の削減に対する圧力を増大させています。

2.2 12 kV環状受電盤の発展傾向

技術的な観点から見ると、環状受電盤業界は2014年頃までに、空気絶縁、半SF₆絶縁、完全SF₆絶縁、固体絶縁といういくつかの段階を経て進化してきました。この進化は、安全性、信頼性、小型化、環境に優しいという焦点を当てた継続的な革新と技術の進歩を反映しています。

現在、国内および国際的には、固体絶縁スイッチギアがSF₆ベースの製品の理想的な代替品と考えられていました。しかし、エポキシ樹脂（固体絶縁ユニットで広く使用されている）のリサイクルの難しさ、代替熱可塑性エンジニアリング材料の広範な受け入れの欠如、絶縁障害後の不可逆的な破壊、および高容量運転時の温度上昇に関する未解決の問題など、様々な課題があるため、固体絶縁への関心は急速に冷めてしまいました。

一方、完全SF₆絶縁環状受電盤は、環境上の欠点にもかかわらず、そのコンパクトさ、優れた環境適応性、高い信頼性、および低維持管理要件により市場を支配し続けています。

過去2～3年間で、環境に優しいガス絶縁スイッチギアは、以下の主要な分野での進歩により、電力網運営者と主要メーカーにとって注目されるようになりました：

• 真空スイッチング技術（封入設計を含む）の成熟した応用；

• 絶縁技術（ガス絶縁、固体界面絶縁、複合絶縁など）の深い理解；

• SF₆絶縁装置（RMU、C-GIS）に関する豊富な運用経験;

• SF₆代替ガスに関する研究の進展（ABBや3Mなどの企業による）;

• 主要部品の信頼性が大幅に向上したことにより、固定型の中圧製品への回帰を主張する業界の議論。

中国が電力部門の変革とアップグレードを加速し、エネルギー効率化と排出削減に対する緊急性が高まる中、大気湿度の規制と大気汚染の抑制が重要な課題となっています。急速に発展する電力産業において、SF₆ガスを使用しないリングメインユニットの開発は避けられない傾向です。今後の送配電設備は、安全性、信頼性、小型化、環境持続可能性にますます焦点を当てていくでしょう。

特に中国国家電網公司は、一般的な産業ユーザーと比較して環境に優しいスイッチギアに対して高い認識を持っています。「国家電網公司重点推進新技術目録（2017年版）」では、2016年から2018年にかけて、新設および改造プロジェクトにおけるSF₆ガスを使用しないリングメインユニットの導入比率が「全体の新設装置の30%以上」で、「年間成長率は8%以上」と明確に規定されています。さらに、国家電網運維部と中国電力科学研究院が共同で開発した最新版（2017年版）の「12kVリングメインユニット標準設計推奨」では、環境に優しいガス絶縁リングメインユニットが正式に取り入れられ、将来の調達入札のための明確な技術仕様が設定されています。

3.結論

まとめると、中国が電力産業の変革を加速し、エネルギー効率化と排出削減に対する緊急性が高まる中、大気湿度と大気汚染への対応が直ちに必要な課題となっています。典型的な終端電力分配装置である12kVリングメインユニットは、電力システムや様々な産業用途に広く導入されており、堅牢かつスマートなグリッドの不可欠な構成要素であり、電力供給の安全性と信頼性に直接影響します。電力産業の急速な発展に対応して、環境に優しいガス絶縁リングメインユニットの開発は不可逆のトレンドです。将来的な送配電設備は、安全性、信頼性、小型化、環境持続可能性という核心的な要求を中心に継続的に進化していくでしょう。