10kV SF₆ガス絶縁共通タンクリングメインユニット（ヨーロッパスタイル）ケーブル接続の問題と対策

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10kV SF₆ガス絶縁共通タンクリングメインユニット（ヨーロッパスタイル）のケーブル接続に関する問題と対策

都市配電網でのケーブル線路の広範な使用に伴い、10kV SF₆ガス絶縁共通タンクリングメインユニット（RMU）（ヨーロッパスタイル）は、完全絶縁、完全密閉、メンテナンスフリー、コンパクトなサイズ、柔軟な設置などの特長により、ネットワークノードとして広く採用されています。これらのヨーロッパスタイルのSF₆共通タンクRMUは、湿気や塩霧環境が厳しい沿岸地域にも適しており、高い運転信頼性を提供します。

最近のRMUの運転障害の多くは、RMUのブッシングと10kVケーブルの接続点における問題から生じています。特に大電流および大断面ケーブルを扱う室内・室外のRMUで顕著です。障害が発生すると、RMU全体を非活性化し交換する必要があり、ケーブルTボディコネクタも再設置しなければなりません。これにより、供給の信頼性が大幅に影響を受け、大きな経済的損失が生じます。

RMUのブッシングと10kVケーブルの接続は重要な運転上の弱点です。本記事では、既存の問題とその対策について分析します。

1. 共通タンクRMUと三心ケーブル接続の問題

現在、10kV SF₆共通タンクRMU（ヨーロッパスタイル）と関連するケーブルTボディコネクタは主にヨーロッパブランドであり、主に単心ケーブル向けに設計されています。単心ケーブルは固定と設置が容易で、ブッシングにねじりトルクがかからず、端子とブッシングとの良好な接触を確保し、熱故障のリスクを低減します。一方、三心ケーブルの設置は大幅に複雑になり、単心設置にはないいくつかの問題が生じます：

三心ケーブルの固定点が外側シース: 各相を独立して固定することはできません。接続後も、ケーブル自体の重さや外部からの力によって、ブッシング部分にねじりトルクが伝わります。
相順の調整にトルクが必要: 三心ケーブルの設置時に相順の調整は多くの場合、固定前にトルクをかける必要があります。設置後、このねじれによる内部ストレスが徐々に解放され、ブッシングに対して復元トルクを生成します。
ケーブル室の高さが制限されている: RMUのケーブル室の高さ（単心ケーブル向けに設計）は、各個々のケーブルコア相の利用可能な長さを制限します。
端末処理後の調整が制限される: ケーブルラグを圧着した後、設置長は固定されます。空間制約により個々のコア長が短く、曲げにくいため、Tボディコネクタを位置させるために過度な押し引きまたはレバー力が必要になることがあります。これはブッシングの損傷や接触不良のリスクがあります。

2. 対策

上記の問題に対処するため、RMU自体、Tボディコネクタ、設置方法、およびRMUの土台に関する対策を実施できます。

2.1 リングメインユニット (RMU)

2.1.1 ケーブル室の高さを十分に増加させる:
SF₆共通タンクRMUのケーブル室は通常小さく（約H: 600mm, W: 350mm）、単心ケーブルには適していますが、特に大断面ケーブル（240mm²または300mm²）の三心ケーブルにはTボディコネクタの設置が非常に困難です。Tボディコネクタの分岐スリーブもスペースを必要とするため、ケーブルコアには約400mmしかありません。大断面コアは硬く、現場の制約により、正しいTボディの位置付けが困難です。

解決策: 一般的な共通タンクRMUは標準化されていますが、拡張ベースを使用して設置高さを増やすことができます。チャンバーハイトを約800mmに上げ、ケーブルクランプの高圧ブッシング中心点からの垂直距離を≧750mmにすることで、コア長を約600mmに保つことができます。これにより、Tボディの正確な設置が可能になります。基本的に、拡張ベースは三心ケーブルの分割後に分離された単一相コアを延長し、単心ケーブルと同様の接続を可能にします。
利点: (1) ブッシングへのねじりトルクを大幅に減少させる；(2) 設置許容差を増やし、力を必要としないようにする；ガス漏れのリスクを低下させる；(3) ラグとストレスコーンの正確な位置付けを容易にする。

2.1.2 RMU選定時のブッシング導電性の考慮:
標準的な630A RMUは多くの場合、外径25mmの銅管とM16ボルト用の内ねじ孔を持つボルト型ブッシングを持ち、導電面積は約289.6mm²です。適合公差により、実際の接触面積はしばしば小さくなります。ステンレス鋼ボルトを使用すると（軟らかい銅のために）、導電はこの端部接触のみに依存します。密封絶縁内での熱放出は不十分であり、高電流（＞400A）下でラグとブッシングの接触が不良な場合、熱故障が発生します。

解決策: 240mm²または300mm²ケーブルで＞400Aを流すRMUの場合、800A評価のブッシング（外径32mmの銅管）を使用して熱故障のリスクを低減します。

2.1.3 RMUブッシング温度監視の強化:
密封された共通タンクRMUは開けられません。標準的な赤外線サーモグラフィーでは結合部の温度を測定できません。検査ポートを追加するとIP等級が低下します。

解決策:

定期的なチェック：ケーブル室前面パネルの温度を手で感じて、Tボディの過熱を検出します。
重要なユニット：初期の高電流運転後に定期的に非活性化し、接続部の過熱サインを検査します。
最良の慣行（技術）: RMUブッシングまたはTボディコネクタに直接温度センサーを設置して、リアルタイムの温度監視を行います。

2.2 ケーブルTボディコネクタ

2.2.1 導電部品の品質を確保する:
ステンレス鋼ボルトに切り替えると、導電は端部接触のみに依存するようになり、ラグ構造/材料の品質に対する要求が高まります。一般的な問題は以下の通りです：

ラグの接触面が狭すぎたり穴が大きすぎたりすると、接触面積が減少します。

ラグの材料品質が低く、メッキが不均一です。

ラグ穴のテーパーと両端ボルトの間の不一致 → ラグがブッシングに適切に接触できない → 導電はボルトのみに依存します。

銅ワッシャーが薄すぎたり小さすぎたりすると、ラグとブッシングの平行な接触を確保できません。

これらすべてが電流容量の低下と熱故障のリスクにつながります。

解決策: Tボディコネクタの導電部品を明確に指定します：

ラグの接触面幅：25mmまたは32mm（ブッシングの導電面積に合わせる）。
ラグの材料：T2銅（＞99.9% Cu、電解、成形、退火）。錫または銀メッキ。
ワッシャー：大表面、≧3mm厚で良好な圧力接触を確保する。

2.2.2 設置を容易にするソフト素材のTボディコネクタを選択する:
EPDMまたは硬質プラスチック/ゴム製のTボディは硬く脆いため、設置時に調整が困難（特に大コア/ストレスコーン/絶縁）で、位置確認も難しくなります。弾性や径方向の力が不足すると、長期的にはインターフェースの分離やトラッキングのリスクがあります。

解決策: 共通タンクRMU用にシリコーンゴム製のTボディコネクタを選択します。利点：柔らかく弾性があり、位置調整が容易；優れた径方向の力と均一性により、良好なシールとトラッキング防止；RMUチャンバーに十分な機械的強度。

2.3 現場設置方法

2.3.1 ケーブル入口の固定:
RMUに入れる三心ケーブルを高圧ブッシングの直下にケーブルクランプで固定します。傾斜または未固定のケーブル入口を避けてください。未固定のケーブルはねじり力や引張力を与え、ブッシングやシールの整合性を損なう可能性があります → SF₆の漏洩、ブッシングの亀裂、高圧障害。

コアを垂直かつ対称的に配置し、ねじれを最小限に抑えます。
分岐グローブとケーブルクランプをできるだけ低い位置に配置します（ブッシングからの垂直距離が≧750mm）。
現場プロセス: 基礎を通ってケーブルをチャンバーに引き込む後、損傷したケーブルの端を切断します。相順を確認し、ケーブルの入口角度を調整してコアがブッシングに向かってまっすぐに向くようにします。角度が大きすぎる場合は、ケーブルを溝またはピットに引き戻し、角度を修正してから再度挿入し、しっかりと固定します。二重固定: 可能であれば、さらにケーブルピットの下に固定ビームを追加して、外側シースをより固定します。

2.3.2 ケーブルの相別けと準備:

コア長をトリミングする前に、ケーブル分岐グローブをクランプで固定します。
B相をBブッシングに合わせます。
A/C相を根元で少し外側に曲げた後、垂直にブッシングに合わせます。
終端ボルトをブッシングに入れ、ラグをゆるく掛けておきます。
アライメントを確認した後、コアの端を正確に必要な長さにカットします。

重要: 最終トリミングを行う前にケーブルを固定します。これを怠ると、コア長が不均一になり、ブッシングへのストレスと不良な接触を引き起こします。
剥離/清掃プロセス:

Tボディ製造元の剥離寸法を厳密に従います。
外層を剥離する際に内層を損傷しないように注意します。
コア絶縁材に縦方向の傷をつけないようにします → 内部トラッキングを防ぎます。
製造元が提供する清掃紙を使用します。工業アルコールなどの他の溶剤を使用しないようにします。
ポリフッ化エーテル系潤滑剤（シリコーンゴムと互換性があるもの）を使用します。シリコーングリースを使用しないようにします → 相互溶解 → インターフェースの乾燥 → トラッキングリスク。

2.3.3 ストレスコーンの設置:

ストレスコーンがケーブルサイズに合っていることを確認します → 正しい干渉適合。きつくしすぎると設置が困難で割れるリスクがあります。緩すぎるとシールが悪く、表面放電のリスクがあります。
Tボディ製造元の指示に厳密に従って位置を設定します（絶縁材とケーブルコアに対する相対位置がストレス制御とシールに影響します）。許容差は最小限に抑えます。
可能な限りケーブルの垂直部分にストレスコーンを配置します → 最良のシールを確保します。
鋭利な物体でシリコーンゴム表面を傷つけないようにします。
干渉適合面に均一な層の互換性のある潤滑剤を塗布します。

2.3.4 十分な導体接触面積を確保する:
絶縁スリーブ内の導体接続は見えにくく、確認が難しいです。以下を確認することが必要です：

ラグ表面がブッシングの導電表面と平行である → ブッシングへのストレスを最小限に抑える。
良好な接触を確保して発熱を防ぐ。
圧着: 手順に従ってラグをコアに圧着します。ラグの面がブッシング平面に平行になるように向きを確認します。圧着ダイが完全に閉じたら、10〜15秒間圧力を維持します。表面のバリを取り除き、ラグとコアの絶縁を清掃します。
接続: ラグをボルトに掛け、Tボディをブッシングに押し込みます → ラグとブッシングの平行な接触を確認してから締め付けます。

2.3.5 信頼性のある接地を確保する:
シールド付きTボディコネクタは、専用の接地リング/ワイヤーを使用してRMUの接地グリッドに適切に接地する必要があります。失敗すると以下のリスクがあります：

表面に静電気が蓄積 → 電撃の危険。

近隣の接地部分への表面放電 → 材料の電気浸食。

2.4 RMU土台の要件