ZHWシリーズ 高圧ガス絶縁開閉装置(GIS)

保護機能の原理:

• GIS設備には、電力システムの安全な運転を確保するためのさまざまな保護機能が装備されています。

過電流保護:

• 過電流保護機能は、電流変換器を使用して回路内の電流を監視します。電流が事前に定義された閾値を超えると、保護装置がトリップし、故障した回路を遮断し、過電流による設備の損傷を防ぎます。

短絡保護:

• 短絡保護機能は、システム内で短絡障害が発生したときに短絡電流を迅速に検出し、回路遮断器が速やかに動作して、電力システムの損傷から保護します。

その他の保護機能:

• 接地障害保護や過電圧保護などの他の保護機能も含まれています。これらの保護機能は、適切なセンサーを使用して電気パラメータを監視します。異常が検出されるとすぐに保護アクションが開始され、電力システムと設備の安全性が確保されます。

絶縁原理:

• 電界中では、SF₆ガス分子の電子は原子核から少しずれます。しかし、SF₆分子構造の安定性により、電子が逃げ出して自由電子を形成することは難しく、これにより高い絶縁抵抗が得られます。GIS（ガス絶縁開閉装置）設備においては、絶縁はSF₆ガスの圧力、純度、および電界分布を精密に制御することで達成されます。これにより、高電圧導体部と接地外装部の間、および異なる相導体間で均一かつ安定した絶縁電界が確保されます。

• 通常の運転電圧下では、ガス中の少数の自由電子は電界からエネルギーを得ますが、このエネルギーはガス分子の衝突イオン化を引き起こすには十分ではありません。これにより、絶縁特性が維持されます。

SF6ガスの優れた絶縁性能、消弧性能、および安定性性能により、GIS装置は小型で強力な消弧能力と高い信頼性という利点がありますが、SF6ガスの絶縁能力は電界の均一性に大きく影響され、GIS内部に突起物や異物があると絶縁異常を起こしやすいです。

GIS装置は完全密閉構造を採用しており、内部部品が環境の干渉を受けずに長寿命でメンテナンス頻度が低く、電磁干渉も少ないなどの利点がありますが、単一のオーバーホール作業が複雑であり、検出方法が比較的劣るといった問題もあります。また、密閉構造が外部環境によって侵食や損傷を受けると、浸水や漏洩など一連の問題を引き起こします。

• 絶縁および冷却方式別: 液体絶縁（油浸）と乾式に分けられます。油浸変圧器は、345kV以上の電圧に対応し、ONAN（オイル自然空気自然）、ONAF（オイル自然空気強制）、OFAF（オイル強制空気強制）などの標準的な冷却方法を備えており、電力送電の主流タイプです。乾式変圧器は主に室内または特定の産業用途に使用され、通常は35kV以下の低電圧向けですが、一部の特殊タイプはより高い電圧にも対応しています。
• 電圧機能別: 升圧、降圧、自己変圧器に分けられます。升圧変圧器は発電所で発電機の電圧を送電電圧まで引き上げるために使用されます（例：13.8kVから345kV）。降圧変圧器は変電所で送電電圧を配電や二次送電用に低下させるために使用されます（例：345kVから132kVまたは34.5kV）。自己変圧器は固定電圧比のシステムを接続するために使用され、送電網での効率性の利点があります（例：400kV/220kVアプリケーション）。
• コア構造別: コア型とシェル型に分けられます。コア型変圧器はコアの脚部を取り巻くように巻線が配置されており（EHVアプリケーションで一般的）、シェル型変圧器は巻線を取り巻くようにコアが配置されています。

ハイブリッドガス絶縁開閉装置（HGIS）は、空気絶縁開閉装置（AIS）とガス絶縁開閉装置（GIS）の長所を組み合わせた高電圧開閉装置の一種です。その核心的な設計特徴はモジュール構造で、開閉装置の主要機能部品（例えば遮断器や分離装置など）がガス絶縁カバーに統合され、他の機器とは外部の空気絶縁母線を通じて接続されています。この設計により、構造のコンパクトさと同時に設置およびメンテナンスの利便性を確保しています。