GIS（ガス絶縁開閉装置）とは何ですか？特徴、種類、および応用

Garca

フィールド: 設計とメンテナンス

Congo

GIS装置とは何か

GISはガス絶縁開閉装置の英語略称で、中国語ではガス絶縁金属密閉型開閉装置と完全に翻訳されます。通常、六フッ化硫黄（SF6）ガスを絶縁および消弧媒体として使用します。GISは最適化された設計を通じて、変圧器を除く変電所の主な一次設備、例えば遮断機（CB）、分離機（DS）、接地スイッチ（ES/FES）、母線（BUS）、電流変換器（CT）、電圧変換器（VT）、避雷器（LA）、ケーブル端子、入出力線ブッシングなどを単一の密封された金属製エンクロージャーに統合し、一体となったユニットを形成します。

現在、GIS装置の電圧等級範囲は広く、72.5 kVから1200 kVまでです。

GIS装置の特徴

SF6ガスは優れた絶縁強度、消弧能力、化学的安定性を持っています。そのため、GIS装置は小型で設置面積が少なく、運転信頼性が高く、メンテナンス間隔が長く、強い電磁干渉抵抗性があります。また、完全に密閉された構造により、内部コンポーネントは外部環境要因（例えば塵、湿気、塩霧）から保護され、安定した運転、低電磁ノイズ、メンテナンス負荷の軽減が可能です。

しかし、SF6ガスの絶縁性能は電界の一様性に非常に敏感です。導体のバリ、金属粒子、または組立欠陥などの内部欠陥は、部分放電や絶縁破壊につながりやすいです。さらに、GISの密閉構造により内部故障診断やメンテナンスが複雑になり、診断ツールが限られています。密封不良は水漏れやガス漏れを引き起こし、装置の安全性を損なう可能性もあります。

GIS伝導回路における電気接点の種類

GISの伝導回路は複数のコンポーネントで構成され、接触方法に基づいて以下の3つのタイプに分類できます：

固定接点： ボルトや他の固定具によって電気的に接続され、運転中に相対的な動きがないもの、例えば母線とバシン型絶縁体との接続。
分離可能な接点： 運転中に開閉できる電気接点、例えば遮断機や分離機の接点。
滑動または転動接点： 接触面での相対的な滑動または転動が可能だが、分離できないもの、例えばスイッチギアの中間接点。

HGISの紹介

GIS以外にも、HGIS（ハイブリッドガス絶縁開閉装置）というタイプがあります。HGISは母線、母線電圧変換器、母線避雷器などのコンポーネントを含まないため、構造がよりシンプルです。厳しい環境やスペース制約のある場所に適しており、レイアウトの柔軟性が高いです。

GIS装置の分類

設置場所による：室内型と室外型。
構造による：単相単独エンクロージャーと三相共通エンクロージャー。一般的に、110 kV以下の電圧レベルの母線は三相共通エンクロージャー設計を採用することが多く、220 kV以上の電圧レベルでは相間障害リスクを減らすために単相単独エンクロージャー設計がよく使われます。

基本動作原理

通常条件下では、GISの遮断機と分離機は主に遠隔操作で行われます。「遠隔/局地」選択スイッチは「遠隔」位置に設定する必要があります。
接地スイッチは局地操作のみ可能です。操作時には「分離機/接地スイッチ」選択スイッチを「局地」位置に切り替える必要があります。
すべての操作はプログラムされた手順に従って行う必要があります。制御盤の「連鎖解除スイッチ」は「連鎖」位置に保たれるべきです。アンロックキーとマイクロコンピュータ防誤作動アンロックキーは規則に従って厳格に封印管理されるべきです。

基本的な操作要件

頻繁に人員が出入りする屋内SF6設備室では、少なくとも1シフトあたり15分以上換気を行い、換気量は部屋の容積の3〜5倍以上にする必要があります。空気排出口は部屋の下部に配置するべきです。頻繁に出入りしない区域では、進入前に15分間換気を行う必要があります。
運転中、GISエンクロージャーと構造物の触れられる部分の誘導電圧は正常条件下で36 Vを超えてはなりません。
温度上昇限度：