ガス断熱システムとは (GIS)? 総合ガイド

あ ガス断熱システム (GIS) コンパクトです, 開閉装置などのコンポーネントが使用される高電圧電気システム, サーキットブレーカー, 断路器, 変圧器は絶縁ガスが充填された密閉筐体内に収容されます。, 通常は六フッ化硫黄 (SF6), 大気圧の空気の代わりに. この設計により、空気絶縁変電所に比べて必要なスペースが大幅に削減されます。 (AIS). SF6ガスの使用, 優れた絶縁耐力と消弧能力を備えています, 設置面積を大幅に小さくすることができます, 都市部に最適な GIS を実現する, 地下施設, およびその他のスペースに制約のある環境. 密閉設計により、コンポーネントを汚染などの環境要因からも保護します。, 塩水噴霧, そして異常気象, 信頼性の向上とメンテナンスの削減.

1. 導入

ガス断熱システム (GIS) 高電圧電気技術の大幅な進歩を表す. 従来の空気断熱変電所 (AIS) 空気の絶縁耐力は比較的低いため、通電中のコンポーネント間に大きなクリアランスが必要です. これにより変電所の設置面積が大きくなる, そのため、多くの都市部やスペースに制約のある場所には適していません。. GIS この技術は、加圧絶縁ガスで満たされた接地された金属製の筐体内にすべての通電部品を密閉することにより、この制限を克服しています。, 最も一般的には六フッ化硫黄 (SF6).

ガスを断熱媒体として使用するという概念は新しいものではありません, しかし、の開発 SF6 優れた特性を持つガスは高電圧機器の設計に革命をもたらしました. SF6 絶縁耐力は約 2.5 に 3 空気の何倍も, 装置のサイズを大幅に縮小できる. 優れた消弧能力も備えています, での使用に最適です サーキットブレーカー.

2. を使用する理由 ガス断熱システム?

の採用 GIS テクノロジーはいくつかの重要な利点によって推進されています:

• 省スペース: 最も重要な利点は、 GIS コンパクトなサイズです. あ GIS 変電所は最小限のスペースを占有できます 10% 同等の AIS 変電所に必要なスペースの. これは、土地が高価で不足している都市部では特に重要です。.
• 高い信頼性: 同封のデザインは、 GIS 内部コンポーネントを汚染などの環境要因から保護します。, 塩水噴霧, 湿度, そして動物の侵入. これにより、障害のリスクが大幅に軽減され、システム全体の信頼性が向上します。.
• 安全性の強化: すべての充電部は接地された金属製筐体内に密閉されています, 偶発的な接触のリスクを最小限に抑え、従業員の安全性を向上させます。.
• メンテナンスの軽減: 密閉環境とその使用 SF6 ガス, 化学的に不活性で非分解性です, AISと比較してメンテナンスの必要性を大幅に軽減.
• 屋内および地下への設置: GIS 屋内と屋外の両方の設置に適しています. コンパクトなサイズと密閉型設計により、地下変電所に最適です, 視覚的な影響をさらに最小限に抑える.
• 美しい外観: GIS 変電所は、AIS 変電所と比較して、はるかに小さく、より美しい外観を備えています。.

3. のコンポーネント GIS

典型的な GIS 以下の主要コンポーネントで構成されています:

• サーキットブレーカー: 故障電流を遮断し、システムのセクションを隔離するために使用されます。. GIS サーキットブレーカーは通常、 SF6 絶縁と消弧の両方に使用されるガス.
• 断路器 (アイソレータ): メンテナンス目的で機器を視覚的に隔離するために使用されます。. 負荷電流を遮断するように設計されていません.
• 接地スイッチ: 電源が供給されていない機器を接地するために使用されます, 安全の確保 メンテナンス中.
• 現在 トランスフォーマー (CT): 保護と計測の目的で高電圧導体を流れる電流を測定するために使用されます。.
• 変圧器 (VT): 慣れている 高電圧システムの電圧を測定する 保護と計測の目的のため.
• バスバー: 主な導体は、 電流を運ぶ の異なるコンポーネント間で GIS.
• 避雷器: を保護するために使用されます。 GIS 落雷やスイッチング動作による過電圧から.
• 気密エンクロージャ: すべてのコンポーネントを収容する接地された金属製の筐体。 SF6 ガス. エンクロージャは通常、アルミニウムまたはスチールで作られています.
• ガス監視システム: 圧力を監視します, 密度, およびSF6ガスの純度.

4. の役割 SF6 ガス

六フッ化硫黄 (SF6) 無色です, 無臭, 無毒, 優れた誘電特性と消弧特性を備えた不燃性ガス. これらの特性により、それは理想的な断熱媒体になります。 GIS.

の主要な特性 SF6 ガス:

• 高い絶縁耐力: SF6 絶縁耐力は約 2.5 に 3 同じ圧力の空気の2倍. これにより、通電中のコンポーネント間のクリアランスを大幅に小さくすることができます。.
• 優れた消弧能力: SF6 消火に非常に効果的です サーキットブレーカーが作動したときに発生するアーク 電流を遮断します. アークのエネルギーを吸収し、急速に冷却します。, 再点火を防ぐ.
• 化学的安定性: SF6 化学的に不活性で、通常の動作条件下では分解しません。. これにより、長期的な安定性とパフォーマンスが保証されます。.
• 熱安定性: SF6 熱安定性が良い, 幅広い温度範囲での動作が可能.
• 非毒性: SF6 それ自体は無毒です. しかし, アークの存在下で, 分解されて有毒な副産物が生じる可能性がある. 適切な取り扱いと換気手順が必要です.

SF6 は GIS にとって非常に有用なガスですが、, それは強力な温室効果ガスでもあります, 地球温暖化の可能性がある (GWP) 約 23,500 二酸化炭素の倍 (CO2). このため, SF6 排出量を最小限に抑え、代替ガスを見つけることへの注目が高まっています。.

5. の代替品 SF6 ガス

GWPが高いため、 SF6, 業界は、代替絶縁ガスの研究開発を積極的に行っています。 GIS. これらの代替案は、システムのパフォーマンスと信頼性を維持しながら、環境への影響を軽減することを目的としています。 GIS. 考えられる代替案としては、次のものがあります。:

• **フルオロケトン:** これらは SF6 よりも GWP が大幅に低く、優れた誘電特性を備えています。.
• **フルオロニトリル:** これらは、より低い GWP と優れた絶縁耐力も提供します。.
• **ガスの混合物:** CO2などのガスを組み合わせる, N2, 少量のフッ素化化合物を含む O2 は、許容可能な性能を維持しながら全体の GWP を低下させることができます。.
• **きれいな空気 (乾燥した空気):** 空気の絶縁耐力は SF6 よりも低いですが、, 設計の進歩とより高い動作圧力により、 "きれいな空気" GIS は一部の人にとって実行可能な選択肢 電圧レベル.

代替ガスへの移行が進行中, パフォーマンスの最適化に焦点を当てた継続的な研究開発努力, 料金, 環境への影響.

6. 監視と保守 GIS

GIS は AIS よりもメンテナンスが少なくて済みますが、, 定期的な監視とメンテナンスは依然として不可欠です 長期的な信頼性を確保する そして安全性. の重要な側面 GISモニタリング 含む:

• SF6 ガス監視: 圧力を定期的に監視する, 密度, そしてその純粋さ SF6 ガスは重要です. 漏れがあるとガスの断熱特性が低下し、故障のリスクが高まる可能性があります. ガス密度 モニターと漏れ検出システム この目的のために使用されます.
• 部分放電 (PD) 監視: PD 絶縁欠陥内で発生する可能性のある局所的な放電です。. PD モニタリングにより絶縁劣化の初期兆候を検出できる, 重大な障害が発生する前にタイムリーな介入が可能になる. 使用されるテクニック PD での監視 GIS UHFを含む (超高周波) センサー, 音響放射 (AE) センサー, およびHFCT (高周波変流器) センサー.
• 温度監視: 過熱はさまざまな問題を示している可能性があります, 接続不良など, 過電流, または絶縁劣化. 従来のセンサーを使用して温度監視を実行できます (熱電対, RTD), 赤外線 (そして) サーモグラフィー, または 光ファイバーセンサー. 蛍光ベース 光ファイバーセンサー EMIに対する耐性があるため、GISに特に適しています。, 小型, そして高い精度.
• サーキットブレーカーの監視: サーキットブレーカーの動作監視, 稼働時間も含めて, コンタクトの摩耗, そして機構性能, 信頼性の高い障害遮断を確保するために不可欠です.
• 目視検査: 定期的な目視検査は、問題の外部兆候を特定するのに役立ちます, ガス漏れなど, 腐食, または筐体の損傷.

7. の応用 GIS

GIS 技術はさまざまな用途に広く使用されています, 含む:

• 高圧変電所: GIS が好ましいです テクノロジー スペースが限られている都市部の高圧変電所向け.
• 地下変電所: コンパクトなサイズと密閉型デザインにより、 GIS 地下変電所に最適です.
• オフショアプラットフォーム: GIS コンパクトなサイズのため、洋上風力発電所や石油・ガスプラットフォームで使用されています, 信頼性, 過酷な環境条件に対する耐性.
• 産業プラント: GIS 高い電力要件を必要とする産業プラントで使用されます, 製鉄所など, アルミニウム精錬所, および化学プラント.
• 水力発電所: GIS 水力発電所でよく使われます, スペースが限られており、環境への配慮が重要な場所.
• 移動変電所: GIS 移動変電所で一時的に使用できます 電源 緊急時やメンテナンス時.

8. の長所と短所 GIS

利点:

• コンパクトなサイズ (AISよりも設置面積が大幅に小さい).
• 高い信頼性.
• 安全性の向上.
• メンテナンスの軽減.
• 環境要因からの保護.
• 屋内に適しています, 屋外, そして地下施設.
• 見た目にも美しい.

短所:

• AISに比べて初期費用が高い.
• 設計と設置の複雑さ.
• の使用 SF6 ガス, 強力な温室効果ガス (代替品は開発中ですが).
• メンテナンスや修理に必要な専門設備と専門知識.
• AISと比較して修理のための停止時間が長い (いくつかでは ケース).

9. よくある質問 (よくある質問)

とは何ですか ガス断熱システム (GIS)?

ガス断熱システム (GIS) コンパクトです, 高電圧電気システムには次のようなコンポーネントが含まれます。 開閉装置, サーキットブレーカー, 断路器, 変圧器は絶縁ガスが充填された密閉筐体内に収容されます。, 通常は六フッ化硫黄 (SF6), 大気圧の空気の代わりに. この設計により、空気絶縁変電所に比べて必要なスペースが大幅に削減されます。 (AIS).

を使用する利点は何ですか GIS?

GIS いくつかの利点があります, 含む: スペース要件を大幅に削減, より高い信頼性, 安全性の向上, メンテナンスの軽減, 環境要因からの保護 (汚染, 塩水噴霧, 等), 屋内および地下設置への適合性.

典型的なものは何ですか GISで使用される絶縁ガス?

六フッ化硫黄 (SF6) で最も一般的に使用される絶縁ガスです。 GIS 優れた絶縁耐力により, 消弧特性, 化学的安定性. しかし, 地球温暖化係数が高いため, 代替ガスに関する研究が進行中です.

の主なコンポーネントは何ですか GIS?

の主なコンポーネント GIS 含む: サーキットブレーカー, 断路器 (アイソレーター), 接地スイッチ, 変流器 (CT), 変圧器 (VT), バスバー, 避雷器, そして気密エンクロージャ.

どうですか ガス断熱システムで温度を監視?

GIS での温度モニタリングは、温度を検出するために重要です。 過熱と故障の防止. いくつかの方法が使用されます, 含む: 従来のセンサー (熱電対, RTD), 赤外線 (そして) サーモグラフィー, そして 光ファイバーセンサー. 蛍光ベース 光ファイバーセンサーが最良の選択肢と考えられています 精度が高いため, 電磁干渉に対する耐性 (EMI), 小型, 絶縁の完全性を損なうことなく、ジョイントや終端などの GIS コンポーネントに直接統合できる機能.

いくつかの応用例は何ですか GIS?

GIS で一般的に使用されます: スペースが限られている都市部の高圧変電所, 地下変電所, オフショアプラットフォーム, 産業プラント, および水力発電所.

10. 結論

ガス断熱システム (GIS) 現代の高圧電気インフラの基礎となっています. コンパクトなサイズ, 高い信頼性, 安全性の向上により理想的な製品となります。 幅広いアプリケーション向けのソリューション, 特にスペースに制約のある環境では. 使用中 SF6 ガスは環境問題を引き起こす, 現在進行中の研究開発努力は、適切な代替品を見つけることに重点を置いています. モニタリング技術が継続的に進歩し、持続可能性がますます重視されるようになった, GIS は今後も重要なテクノロジーであり続けると予想されます。 電力産業 これから何年も.