24kVメンテナンスフリーのエコガス絶縁RMU スマートモニタリング機能付き – 都市電力網対応

12kVと比較して、24kVはより多くの電力を供給し、線路損失を減らすことができ、海外市場で広く使用されています。

SF₆はオゾン層破壊係数がCO₂の20,000倍以上の温室ガスであり、その使用は制限されるべきです。したがって、中圧スイッチギアではSF₆を絶縁ガスとして使用することはできません。

スイッチギアにおける環境に優しいガスとは、絶縁または消弧媒体としてSF₆を含まないガスのことです。例としては、自然に存在するガス（窒素や二酸化炭素など）、ガス混合物、合成ガスがあります。

環境に優しいガス絶縁スイッチギアの主な課題は、絶縁要件を満たすことにある。12kVの環境に優しいガス絶縁リングメインユニット（RMU）は非常に成熟していますが、24kVモデルの開発者は比較的少ない。これは国内での24kV機器の需要が低く、その絶縁設計が複雑であるためであり、輸出需要のある数少ない完成セットメーカーのみがこのような製品を開発している。

本質的に、24kVスイッチギアの設計は以下の方法により簡略化することができます：

• 固体複合絶縁：これにより、バスバーが耐電圧要件を満たすことができます。絶縁間隔を増加させたり、ガスタンクのサイズを拡大することでも耐電圧基準を満たすことができます。

• ガス圧力の増加：相対圧力を0.04MPaから0.14MPaに上げることで、絶縁および間隔の耐電圧要件を満たすことができます。追加の手順としては、消弧室を24kV仕様のものに交換するだけです。

あるいは、C4/C5合成ガスとCO₂の混合ガスを使用することもできます。その絶縁強度はSF₆と同程度です。SF₆ベースのRMUの絶縁システムに若干の改良を加えることで、24kVの耐電圧要件を満たすことができます。ただし、C4/C5も温室ガスであり、その地球温暖化係数（GWP）はSF₆の1/20です。また、消弧後に有毒ガスに分解され、持続可能な発展には適していません。

スイッチの帯電部間のクリアランスは、衝撃耐電圧によって決定されます：

• 24kV機器の場合、衝撃耐電圧は125kVであり、これに対応する空気間隔は220mm（または3M熱収縮チューブとBPTM丸型バスバーを使用した場合は95mm）です。

• 12kV機器の場合、衝撃耐電圧は75kVであり、空気間隔は120mm（または同じ3MチューブとBPTMバスバーを使用した場合は55mm）です。

RMUのサイドマウントスイッチユニットの場合、複合絶縁のクリアランス要件を完全に満たすことができます。

最も初期の24kV固体絶縁リングメインユニットには、EatonのSVSとXiruiの製品があります。Xiruiが海外市場向けに設計したスイッチは2位置式であり、つまりスイッチは閉位置か接地位置のいずれかであることから、中国の段階制御による3位置動作の要件を満たせなかったため、両位置間に隔離位置を追加する必要がありました。

製品の小型化、コスト効果、環境適応性の達成が24kV環境に優しいガス絶縁リングメインユニットの開発方向を決定します。固体複合絶縁は高コストであり、依然として絶縁ブレークの耐電圧問題を解決するのが難しい。一方、乾燥空気や窒素などの代替ガスは絶縁強度が不足しているため、ブレーク距離と接地距離は自然空気と同様に≥220mmが必要となる。これにより、回転式3位置スイッチは大型化し、直動式スイッチは高さまたは幅の寸法を増やすことが困難になる。ダブルブレークの隔離・接地スイッチの採用により、大型化した隔離スイッチの問題が解決できる。

ガス充填圧力を提供するためには、ケースの強度問題を解決する必要があります。アルミニウム合金円筒構造を使用することで、寸法最適化、均一な電界、良好な放熱が可能になります。内部バスバーはデルタ（三角形）配置にされ、3位置スイッチと真空遮断器は垂直に設置されており、これにより空間寸法を最大限に活用し、小型で高容量を実現します。