MVおよびHVケーブルの設備への端末処理及び接続部

電気接続における一般的な問題と考慮事項

屋内スイッチギア、電動機、電力変圧器、計器用変圧器、およびその他の中電圧（MV、電圧範囲は1 kV < V < 60 kV）および高電圧（HV、V≥60 kV）設備における電気接続の終端化において、いくつかの課題が生じます。これらの問題は、特にスイッチギアに関連する終端設計の複雑さから生じることが多いです。これらの懸念に対処するためには、設備メーカーとの緊密な連携は推奨されるだけでなく、必要不可欠です。

電気機器の終端および地中-地上ケーブルの移行に考慮すべき要素

電気機器の終端に考慮すべき要素

電気機器の終端化において、安全で信頼性が高く効率的な動作を確保するために、以下の要素を慎重に考慮する必要があります：

• バスバーおよび支持構造：バスバーとその支持構造の設計、材料、強度は重要です。これらは電流、機械的ストレス、潜在的な短絡力に耐えつつ、適切な位置合わせと安定性を維持する必要があります。

• 回路遮断器の絶縁構造：回路遮断器内の絶縁の整合性は、電気破壊を防ぐために重要です。これは定格電圧、過渡過電圧、環境条件に耐えることが求められます。

• PD（部分放電）分析：部分放電分析を行うことで、絶縁劣化の早期兆候を検出できます。部分放電は絶縁システムの潜在的な弱点を示すものであり、放置すると大規模な故障につながる可能性があります。

• 絶縁材料：油、六フッ化硫黄（SF6）、または真空などの絶縁材料の選択は、性能に大きな影響を与えます。各材料には、絶縁強度、消弧能力、環境への影響、メンテナンス要件に関する独自の利点と制限があります。

• 楔システムの状態：部品を固定する楔システムは良好な状態である必要があります。故障した楔システムは、接続が緩み、電気抵抗が増加し、過熱につながる可能性があります。

• 冷却ガスタイプ：ガスベースの冷却システムに依存する機器の場合、使用する冷却ガスタイプは熱放出と全体的な性能に影響します。異なるガスは熱伝導率と熱搬送能力が異なります。

• 接地コンポーネントと高電圧導体の近接：接地コンポーネントと高電圧導体の位置関係は重要です。近接すると、漏電、フラッシュオーバー、または干渉のリスクが高まり、適切な絶縁と間隔が必要となります。

地中ケーブルから地上線への移行のための終端

地中ケーブルから地上線への移行のための終端、一般的にOH/OG終端と呼ばれるものは、電力配電ネットワークにおいて重要な役割を果たします。これらの終端は通常、定格電圧が最大36 kVのシステム向けに設計されています。主な機能は、配電システムを室内または室外の事前組立スイッチギアに接続し、電力をルーティングしながら都市部を通過する地上線の必要性を回避することです。

OH/OG終端は、油紙および交聯ポリエチレン（XLPE）絶縁ケーブル、単芯または三芯の両方に適合しています。これらは屋外に設置され、木製、コンクリート、または金属製の地上線ポールにしっかりと固定された金属構造に取り付けられます（図1参照）。

OH/OG終端の重要な安全要件の一つは、その金属構造が適切に接地されていることです。この接地は電撃からの保護、故障電流の散逸、そしてシステム全体の電気的安全性を確保するために必要です。

OH/OG金属構造およびケーブル設置、エルボ終端の要件

OH/OG金属構造およびケーブル設置の要件

OH/OG（地上/地中）金属構造の高さは任意ではなく、関連業界標準によって定義された最小絶縁安全距離を厳守する必要があります。これにより、人々、設備、および全体的な電気システムの安全性が確保され、偶発的な接触や地面へのアークなどの電気危険を防止します。

OH/OG終端用ケーブルを設置する際には、ポールの対向交通から遠ざけた側に配置する必要があります。これにより、車両による損傷のリスクが最小限に抑えられ、電気インフラの信頼性と長寿命が向上します。また、設置プロセス中および最終位置でのケーブルは、メーカー指定の最小内部曲げ半径を超えて曲げてはなりません。この要件を満たさないと、ケーブルの絶縁と導体に内部損傷が生じ、電気障害につながる可能性があります。場合によっては、最小曲げ半径を維持するために高いポールが必要となるため、計画および設置フェーズで追加の考慮が必要となります。さらに、OH/OG終端は動物対策を施す必要があります。これにより、ケーブルが動物による損傷から保護され、停電や安全上のリスクが軽減されます。

エルボ終端

ケーブル終端は、変圧器、モーター、事前組立スイッチギアなど、さまざまな設備の端子にケーブルを接続するために広く使用されています。しかし、電気設置の特定の条件や設備端子の性質により、ブッシングへのケーブル接続を密封する必要がある場合があります。このような状況では、図2に示すように、エルボ終端が最適な選択肢となります。これらの専門的な終端は、確実な電気接続だけでなく、必要な密封機能も提供し、電気システムを環境要素から保護し、安定した動作を確保します。

エルボ終端とリングメインユニット（RMU）での応用

エルボ終端は、特にリングメインユニット（RMU）のブッシングへのケーブル接続において重要な専門的な目的を果たします。RMUはコンパクトで自己完結型の完全絶縁スイッチギアシステムであり、通常、六フッ化硫黄（SF6）を絶縁媒体として使用します。二次配電ネットワークで広く採用され、地域レベルでの電力管理と配電に重要な役割を果たしています。

RMUの主要な特徴の一つは、内部アーク耐性の設計で、電気システムの安全性と信頼性が向上します。RMUの帯電部はメンテナンスフリーで設計されており、頻繁な介入の必要性を低減し、ダウンタイムを最小限に抑えます。また、モジュラー性により、設置現場での容易な拡張が可能で、時間とともに変化する電力需要にシステムを適応させることができます。

RMU内の切り替えと保護機能は、スイッチ・ディスコネクタとヒューズまたは回路遮断器を組み合わせて達成されます。この構成により、電気システムを安全に孤立させ、障害を迅速に検出し排除し、配電ネットワークの整合性を維持することができます。

エルボ終端は、RMUブッシングへのケーブル接続だけでなく、複数のケーブルを同じ電気設備のブッシングに接続する際にも役立ちます。図3に示すように、これらの終端は、複雑なケーブル-設備接続に対して実用的かつ信頼性の高いソリューションを提供し、電力の効率的な配分を促進しつつ、システム全体の整合性と安全性を維持します。

Elastimoldケーブルジョイント＆終端

Elastimoldは、最大36 kVの定格電圧向けのケーブルスプライシングおよび終端の設備およびアクセサリーを包括的に提供する有名ブランドです。

Elastimoldケーブル終端は、一体型とモジュラー型の両方のデザインが用意されています。これらの多用途モデルは、地中ケーブルから裸の地上導体への移行、ライブフロント設備への接続、エルボ接続など、さまざまな用途に適しており、室内および屋外での使用にも対応しています。それらは、油、SF6、および空気絶縁の高電圧スイッチギア、変圧器、モーター、およびコンデンサーにシームレスに統合できます。

Elastimold製品のデザインには、先進的なシリコーンゴム絶縁材料が採用されています。これらの材料は、クリープ、電気ストライク、天候劣化、汚染に対する重要な抵抗性を提供し、最も厳しい条件下でも信頼性の高い性能を確保します。Elastimoldユニットはコンパクトで軽量であり、狭いスペースでの設置が容易で、自由吊り下げるアプリケーションにも対応しています。

ElastimoldデバイスはATEX認証も取得しています。ATEXは、94/9/EC（欧州委員会）指令「ATmosphères Explosibles」（爆発性雰囲気中で使用される装置）のフランス語タイトル由来の略称であり、これらの高電圧ブッシングは、油または空気絶縁スイッチギアおよび変圧器に適合し、石油、ガス、石油化学産業などの危険な場所での使用に適しています。Elastimold設備の製造は、IEC（国際電気技術委員会）、ANSI/IEEE（アメリカ国立標準協会/電気電子学会）、およびCENELEC（欧州電気標準化委員会）が設定した国際基準に準拠しています。

Elastimoldは、特定の用途向けのいくつかの専門的なデバイスを提供しています：

• 分離式エルボコネクタおよびアクセサリー：これらの負荷ブレーキコネクタは、電力配電システムでケーブルと設備を接続および切断する便利な手段を提供します。負荷ブレーキエルボは、標準的なホットスティックツールを使用して帯電操作を可能とし、負荷のオン/オフ操作を可能にし、可視的な分離を提供します。コンポーネントは、絶縁キャップ、プラグ、および駐車ブッシングを使用して孤立させることができます。

• 金属酸化物バリスタ（MOV）サーマルアレスター：これらのアレスターは完全にシールドされ、完全に潜水可能で、過電圧保護のために設計されています。200 A分離可能なコネクタインターフェースを備えており、他のElastimoldアクセサリーへの簡単な接続が可能です。Elastimoldアレスターは、地下電力配電システムで一般的に見られる変圧器、ケーブル、設備、およびその他のコンポーネントに対する雷やスイッチングサージからの高電圧保護を提供します。適切な配置、電圧選択、およびライザーポールアレスターとの調整により、保護マージンが大幅に向上し、損傷するサージ電圧が最小限に抑えられます。典型的な応用例としては、放射系の末端またはループ系のオープンポイントの両端にアレスターを設置し、戦略的な上流位置に追加のアレスターを設置することで最適な保護が得られます。

• フューズ付きエルボ：これらのエルボは、OH/OGケーブル終端における電流保護用の交換可能な電流制限フューズと、他のElastimoldアクセサリーとの互換性を確保する200 A分離可能なコネクタインターフェースを組み合わせています。

Raychemは、ケーブルスプライシングおよび終端設備の分野で広く認識されているもう一つのブランドです。

GIS（ガス絶縁開閉所）のための終端

開閉所の設置スペースが限られているか、環境条件が極めて厳しい場合、ガス絶縁開閉所（GIS）がしばしば選択されます。GISは、接地された金属製エンクロージャ内に収容されたコンパクトな多コンポーネントアセンブリで、バスバー、回路遮断器、アイソレータ、計器用変圧器を含んでいます。圧縮された六フッ化硫黄（SF6）ガスが主な絶縁媒体として使用され、信頼性のある相間-地間絶縁を確保します。GISは通常、屋内で設置されますが、屋外モデルも利用可能です。

GISユニットには、ケーブル終端が設置されるケーブル終端エンクロージャが装備されています。IEC規格60859によれば、エンクロージャとケーブル終端は、互換性を確保するために特定の寸法要件を満たす必要があります。GIS用ケーブル終端は、ガス、油紙、およびXLPE絶縁ケーブルに適合し、前述のケーブルジョイントと共通の多くのコンポーネントを持っています。

GISケーブル終端の特徴

GISケーブル終端の主な特徴は以下の通りです：

• ケーブルラグ：ケーブル導体と終端との接続を可能にします。

• ボックス本体：アルミニウム合金または類似の材料で作られており、構造的な支持と保護を提供します。

• 信頼性の高い支持絶縁体：高品質の非トラッキングエポキシ絶縁体は、優れた機械的および電気的特性を備えています。これらの絶縁体はSF6ガス生成物と互換性があり、終端の長寿命を確保します。設計はオプションのケーブルシールドブレイクも可能にします。

• 充填化合物：トランスフォーマーオイル、ポリブテンオイル、または類似の物質で、絶縁とストレスリリーフに役立ちます。

• バンドルテープ付きストレスコントロールコーン：ケーブル絶縁と終端の間の電気ストレスを管理します。

• 剛性ケーブルサポート：接続器は、支持絶縁体の上部にあるねじ込み式のフードによってしっかりと固定されます。この設計により、GISと終端間の電気接続がケーブルからの機械的な力にさらされることはありません。

• ポジティブシーリングシステム：二重の「O」リングシーリングシステムが採用され、終端オイルコンパートメントとGIS SF6コンパートメントを密封します。完全に保持されたガスケットが圧縮され、大気中の要素が終端内部に入ることを防ぎます。

• 接地クリップ：接地目的のための確実な接続を提供します。

図4はGISケーブル終端の模式図を示しています。市場で入手可能な一部のモデルでは、オイルを使用しないため、オイルハウジングは不要です。

GISケーブル終端のシーリング、接続、および設置要件

シーリングシステム

GISケーブル終端のシーリングシステムは非常に重要であり、細心の注意を払って設計する必要があります。その主な機能は、オイルまたはガスがGISに漏れないようにすることです。シールが損傷すると、絶縁不良、ガス損失、および潜在的な安全上の危険が生じる可能性があります。堅牢で信頼性の高いシーリング機構を確保することで、GIS環境と全体的な電気システムの整合性が維持されます。

メーティングコネクションピース

GIS供給者は、ケーブル端に取り付けるために特別に設計されたメーティングコネクションピースを提供する責任があります。このコンポーネントは、ケーブルとGISとの間の確実な電気接続を確立するために重要です。メーティングコネクションピースの正確な設計と互換性は、ケーブル-GISインターフェースのシームレスな統合と最適なパフォーマンスを確保するために不可欠です。

孤立とテスト施設

電気システムの安全性と信頼性を確保するためには、フィーダーケーブルを安全に孤立させるための適切な施設を提供する必要があります。この孤立機能は、メンテナンス、修理、またはトラブルシューティング操作中に必要です。また、GISまたはケーブル自体に高電圧テストケーブルを接続するための規定も設ける必要があります。これらのテスト施設により、定期的な検査と診断テストが可能となり、ケーブルとGISの状態を評価し、重大な問題になる前に潜在的な問題を特定することができます。

GIS終端設置に必要な工具とアクセサリー

GISケーブル終端の成功裏な設置には、特定の適切な工具とアクセサリーが不可欠です：

• Panduitプライヤ：これらのプライヤは、ストレスコーン周囲にバンドルテープを設置するために特別に設計されています。バンドルテープの正確な適用は、電気ストレスの管理と終端の長期的な信頼性を確保するために重要です。

• Circlipプライヤ：トップフィッティングの設置に使用されるCirclipプライヤは、この重要なコンポーネントを確実に固定するための必要な握力と精度を提供します。

• アダプターフランジ：アダプターフランジは、異なるコンポーネント間の接続を可能にし、GIS終端システム内での適切なフィットとアライメントを確保する重要な役割を果たします。

• トップフィッティング除去キット：このキットは、メンテナンスや修理作業に必要で、必要なときにトップフィッティングを安全かつ効率的に取り外すことができます。

• 再組み立てキット：再組み立てキットには、メンテナンスや修理後に終端を再組み立てするために必要なすべてのコンポーネントとハードウェアが含まれており、すべての部品が正しく置き換えられるようにします。

• 接地キット：接地キットは、電気システムと作業者の安全性に不可欠な、地面への確実な電気接続を確立するための重要な役割を果たします。

• スクリーン接続：スクリーン接続は、ケーブルの適切な接地とシールディングを確保し、電磁干渉を減少させ、ケーブル-GISシステムの全体的な性能を向上させます。