LTB vs DTB vs GIS: 高圧回路遮断器の比較

高圧回路遮断器の基本的な意味は、単純に言えば、通常の条件下では、回路やフィーダー、またはトランスフォーマーやコンデンサバンクに接続された特定の負荷を開閉（切断、トリップ）するためのものです。電力システムで障害が発生した場合、保護継電器が作動して回路遮断器を起動し、負荷電流またはショートサーキット電流を遮断することで、電力システムの安全な運転を確保します。

高圧回路遮断器は一種の高圧スイッチング装置であり、「高圧スイッチ」とも一般的に呼ばれます。これは変電所の重要な設備の一つです。しかし、高圧変電所の厳しい安全性要件により、通常、作業員は変電所に入りこれらの装置に接近したり物理的にアクセスすることはできません。日常生活では、遠くから高圧送電線を見ることはあっても、このようなスイッチを直接観察したり触ったりすることはほとんどありません。

では、高圧回路遮断器は実際にどのようなものでしょうか？今日は、回路遮断器の一般的な分類と構造タイプについて簡単に説明します。日常的に遭遇する低圧スイッチとは異なり、高圧回路遮断器は絶縁とアーチ消火の性能が非常に高いことが求められるため、電気的安全性、絶縁の完全性、および効果的なアーチ消火を確保するために特別なアーチ消火媒体が必要となります。（絶縁媒体に関する詳細については、今後の記事をご参照ください。）

高圧回路遮断器には主に2つの分類方法があります：

1. アーチ消火媒体による分類：

(1) 油式回路遮断器：大容量油式と少量油式にさらに分けられます。どちらの場合も、接触部は油内で開閉され、変圧器油をアーチ消火媒体として使用します。性能が限られているため、これらのタイプは主に廃止されています。

(2) SF₆または環境に優しいガス式回路遮断器：六フッ化硫黄（SF₆）または他の環境に優しいガスを絶縁およびアーチ消火媒体として使用します。

(3) 真空式回路遮断器：接触部は真空内で開閉され、真空条件下でアーチ消火が行われます。

(4) 固体消火式回路遮断器：アーチの高温で分解する固体消火材料を使用し、ガスを発生させてアーチを消火します。

(5) 圧縮空気式回路遮断器：高圧の圧縮空気を使用してアーチを吹き飛ばします。

(6) 磁気吹出式回路遮断器：空気中の磁場を利用してアーチをアーチチャネルに引き込み、そこで伸張、冷却、そして消火します。

現在、高圧回路遮断器は主にSF₆または環境に優しい代替品などのガスを絶縁およびアーチ消火媒体として使用しています。中圧範囲では、真空式回路遮断器が市場を占めています。真空技術は66kVおよび110kVの電圧レベルにも拡張され、真空式回路遮断器がすでに開発および導入されています。

2. 設置場所による分類：

屋内型と屋外型。

また、地対絶縁方法に基づいて、高圧回路遮断器は以下の3つの構造タイプに分類されます：

1) ライブタンク回路遮断器 (LTB)：
略してLTBとも呼ばれます。定義上、これは遮断器チャンバーが接地から絶縁されたエンクロージャ内に収容されている回路遮断器です。構造的にはポスト型の絶縁子設計を特徴とします。遮断器は高電位で、陶器または複合絶縁子内に封入され、支持絶縁子を通じて地面から絶縁されています。

主要な利点：複数の遮断ユニットを直列に接続し、支持絶縁子の高さを増やすことで、より高い電圧レーティングを達成することができます。また、比較的コストが低いです。

LTBに基づく設備はエアインシュレーテッドスイッチギア (AIS) を形成し、AISを使用して建設された変電所はAIS変電所と呼ばれます。これらは投資が少なく、メンテナンスが簡単ですが、広大な土地が必要で、頻繁なメンテナンスが必要です。農村部や山岳地帯など、スペースが豊富で環境条件が良好で予算が制限されている場所に適しています。

2) デッドタンク回路遮断器 (DTB)：
略してDTBとも呼ばれます。定義上、これは遮断器チャンバーが接地された金属タンク内に収容されている回路遮断器です。導電パスはブッシングを通じて外部に導出されます。

重要なのは、LTBとDTBの根本的な違いは接地にあります：DTBでは、タンクが地電位です。

利点には、ブッシングに直接電流変換器 (CT) を統合できること、コンパクトな構造、LTBと比較して大幅に小さな足場、環境に対する耐久性（過酷な条件に適している）、低い重心（優れた耐震性能）が含まれます。主な欠点はコストが高いことです。

DTBに基づくスイッチギアはハイブリッドガスインシュレーテッドスイッチギア (HGIS) と呼ばれ、その結果の変電所はHGIS変電所と呼ばれます。

3) 完全密閉結合構造 - 高圧用途ではガスインシュレーテッドメタルエンクロージドスイッチギアと呼ばれ、一般的にGIS (Gas-Insulated Switchgear) と呼ばれます。この用語は幅広くこのような設備をカバーします。回路遮断器自体もGCB (Gas-Insulated Circuit Breaker) と特に呼ばれることがあります。

DTBと同様に遮断器が密閉されているものの、GISは回路遮断器だけでなく、他の重要な変電所コンポーネント（分離スイッチ、接地スイッチ、計器変換器、避雷器、バスバー）をすべて、加圧されたSF₆（または代替絶縁ガス）で満たされた接地された金属エンクロージャ内に密封しています。外部の空中線への接続はブッシングまたは専用のガスコンパートメントを通じて行われます。

このようにして建設された変電所はGIS変電所（またはIEEE標準によるガスインシュレーテッド変電所）と呼ばれています。GISは都市部や土地が高価な場所、または大型水力発電所や原子力発電所などの超高度な信頼性が要求される重要施設に最適です。

これで、高圧回路遮断器の種類 - LTB、DTB、GCB - および対応する変電所構成 - AIS、HGIS、GIS - の違いが明確になったはずです。