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変電所|塩害対策、騒音対策、絶縁設計、計画、地下変電所等の解説

変電所の塩害対策、騒音対策、絶縁設計、計画、地下変電所、環境



変電所 塩害対策

変電所の塩害対策は、塩害による一線地絡時の健全相の電圧上昇に耐えることを基本に、塩分付着量度合いを考慮して決められる。

具体的対策

  1. がいし絶縁強化または耐塩がいしの適用【軽汚損地域】
  2. がいしの活線洗浄【重汚損地域】
  3. がしいに撥水性物質(シリコンコンパウンド)の塗布【耐汚損向上として】
  4. 機器、設備の屋内化【重汚損】
  5. 縮小形開閉装置による密封化【重汚損】

変電所 騒音対策

発生源として、変圧器騒音、空気遮断器の遮断音、空気圧縮機の騒音などがあり、新設変電所はもとより既設変電所でも周囲への住宅建設などによって周辺住民の最大関心事となってきている。

騒音対策は、敷地境界の騒音値を基準値以下となるように防音処置を施すことである。

  1. 変圧器自体の騒音の大きさを低減する
    ・ 鉄心の磁気ひずみによる振動騒音を防ぐため、高磁束密度けい素鋼板の採用
    ・ 磁束密度の低減
    ・ タンクへの振動伝達防止
    ・ 冷却ファンを低騒音形にする
  2. 変圧器、遮断器などに防振ゴムを敷き、建物への伝達を防止する
  3. コンクリート防音建物又は防音タンク構造を採用
  4. 空気遮断器の排気口、電磁弁に消音器を設ける
  5. 空気圧縮機は境界から離して、建物内に収容する
  6. 変電所の境界に接して、植樹を行う

変電所の絶縁設計

絶縁設計の基本的な考え方

変電所で発生した異常電圧としては遮断器の開閉、アーク地絡などの内部的なものと、雷による外部的なものがある。
このような異常電圧に対する変電所の絶縁設計としては、発変電所、送電線を含めた電力系統全体の絶縁について合理的かつ、安全で経済的な絶縁設計を行わなければならない。
まず避雷器の保護性能を十分に生かすことを前提とし、さらに系統構成、遮断器、制御・保護装置などの改善によって異常電圧の抑制を図る必要がある。

絶縁協調の具体的対策

雷サージ対策

雷サージに対しては、架空地線による変電所内および近傍送電線の遮へいと接地を施し、避雷器の設置による雷サージの低減が一般的。
所内の機器保護は避雷器を設置し、異常電圧を機器の絶縁レベル【基準衝撃絶縁強度(BIL)に統一されているとする】以下することである。
ただ、線路引込口断路器の線路側に接続する電圧変成器などの避雷器の保護範囲外にある危機の絶縁レベルは、BILより若干(20%程度)高くしてある。

開閉サージ対策

275kV以下の系統

絶縁設計上、一般に雷サージが決定要因となる。このため、275kV以下の機器は雷サージおよび商用周波の異常電圧の対策を施しておけば開閉サージ対策はカバーされると考えてよく、特に開閉サージにたいする規定はない。

500kV系統

開閉サージ、特に投入サージに対する対策として、
・ 遮断器の抵抗投入方式
・ 避雷器による開閉サージの抑制を施し、運転電圧に対する倍数を相間で3.2、対地で2.0としている
・ 機器に対しても開閉インパルス耐電圧試験が施される

変電所の計画

変電所の地点選定

  1. 将来の拡張の余裕を含めて適当な敷地面積が得られること
  2. 送電線の引き込み、引き出しに支障がないこと
  3. 変圧器重量部の運搬が可能であること
  4. 地盤がよく、水害、山崩れ、地すべり、高潮などの恐れがないこと
  5. 変電所立地に対して、地域環境が適していること
  6. 騒音の規制などの各種規制条件が満足できること

これらの条件をもとに、数箇所の候補地点を選定し、建設費及び工事上の難易度を考慮して、地点を決定する。

変電所の用地面積

  1. 変電機器の配置から求められる面積
  2. 地域の騒音規制値に適合する音源からの減衰に必要な距離
  3. 防災上の保安距離
  4. 傾斜地において造成に必要な法的面積

 以上を考慮して決める。近年の用地取得が困難となってきている情勢下にあって、変電所の建物として前述の縮小形開閉装置を積極的に導入し、所要スペースを大幅に低減した設計が多く採用さている。

変電所形式の選定

用地単価と屋外式、屋内式、縮小形屋内式の建設費の関係から決める方法がある。
 ・用地単価の安価なところ:屋内式
 ・用地単価の高価なところ:機器価格が高い縮小形を採用し、用地を縮小する
海岸や工場地帯に立地する変電所では、塩害やじんあい対策上、屋外変電所とした場合はがいし洗浄装置の設置が必要となる。汚損がさらに厳しい場合は、屋内変電所としたり充電部を外気にさらされない縮小形変電所を採用することがある。

変電所の新しい傾向と運用、環境について  

変電所の新しい傾向と運用

500kV変電所をはじめとする基幹変電所は、電力系統上重要な位置を閉めるため、大容量変圧器や遮断器など各主要機器の高信頼度化を図るとともに、故障時の波及を最小限にするため、母線の結線方式も2重母線4ブスタイ方式や1・1/2遮断器母線方式などを採用し、高信頼度化を図っている。

  • 保護制御装置の高度化
  • 機器・制御装置、制御電源などを含めた設備の二重化

変電所の環境について

都市部はもちろん周辺部を含めて用地確保が著しく困難となっているため

  •  所要空間の縮小化
  •  周囲環境の調和を図る

 ことが大切な事項。

 

所要空間の縮小化

 変電所で最も空間を占める

  • 母線
  • 開閉設備

などの絶縁空間を、在来の空気絶縁からSF6、絶縁油、エポキシ樹脂絶縁に変換したものを使用することによって、変電所の容積は従来の1/6~1/10に縮小させる。 縮小形変電所は、ビルの地下、公園下などに広く採用される。

配電用変電所は、需要密集地域に建設することが多いので、変電所の縮小化とともに騒音対策が必要。

騒音の発生源である、変圧器とその冷却装置、遮断器などの騒音低減、機器の防災、日照権などを考えた変電所の高さの低減、環境と調和した色彩、外観なども十分留意した設計がされる。

地下変電所

地下変電所の火災原因

  1. 設備の絶縁劣化などによる、アーク発火
  2. 通電部の接触不良による加熱発火
  3. 機器内部短絡、地絡時のアークによる発火
  4. 機器の局部加熱による着火

などにより、絶縁油、他の可燃物(ケーブルやゴム)への引火 対策として、火元となる機器をなくす、波及を局限する。

地下変電所の火災対策(電気工作物における対策)

  1. 絶縁油を使用しない難燃性、不燃性機器の採用
    ・ GIS、ガス遮断器など、ガス絶縁変圧器、乾式変圧器、モールド変圧器
  2. 難燃性電力、制御ケーブルを使用する
    ・ CVケーブル、ピットへの砂つめ、難燃材料の巻きつけ、防災トラフへの収納
  3. 油入機器のタンク補強
    ・ 油入機器内部事故時のタンク破壊による発火を防止するため、タンクが破壊されないように補強
    ・ 内圧上昇に耐えられるように、避圧空間を設ける

地下変電所の火災対策(変電所構造における対策)

  1. 変電所のユニット化
    ・ひとつの変電所をいくつかのユニットに区分し、各ユニット間に耐火構造の防火区画を設置する
    ・扉には、防火扉を採用
    ・ケーブルの油槽室などには、防油堤を設ける
  2. 集油槽の設置
    ・ 変圧器の絶縁油が流出しても、他の機器室や通路に漏れないよう、油だめ、集油槽を設置する
  3. ピットなどの砂つめ、耐火壁などの採用
  4. 自動消火設備の設置
     感知器、警報装置、消火設備(ハロゲン化物、二酸化炭素など)
  5. 排気装置の設置
     消火後、すみやかにガスと煙を排気して、復旧を早めるため、排気装置を設置する。

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