配電の仕事をしている人なら、系統送電ユニット (GTU) が変電所の縁の下の力持ちであることをご存知でしょう。近隣地域、工場、重要なインフラにわたって高電圧電流を安全に伝送するため、その信頼性には交渉の余地がありません。そのため、それらのテスト、特に部分放電 (PD) および AC 耐電圧テストが品質管理において非常に重要なステップとなります。テスト機器のサプライヤーとして、他の質問よりも多く寄せられる質問の 1 つは、「GTU PD AC 耐電圧テスト システムの精度はどれくらいですか?」です。簡単に言うと、すべてに当てはまる答えはありません。精度は、システムの調整方法、展開方法、およびシステムが準拠するように構築された標準に依存するためです。今日は、これらのテスト システムにとって精度が実際に何を意味するのか、当社の機器がどのように構成されているのか、そしてなぜその精度が変電所の安全にとって重要なのかを詳しく説明します。
まず、専門用語を理解しましょう。PD テストは、GTU の絶縁体の内部または表面に形成される目に見えない小さな放電を測定します。これらの放電は絶縁不良の早期警告サインであり、計画外の停止、機器の損傷、さらには危険なアークフラッシュにつながる可能性があります。一方、AC 耐電圧テストでは、GTU の定格動作電圧よりも高い電圧を印加して絶縁体にストレス テストを行い、実際の送電網条件に対応できることを確認します。ここでの精度とは、数値を正確に取得することだけではなく、その数値を信頼して重要な決定を下せるかどうか、つまり、この GTU はサービスに適しているか、それとも修理または交換が必要かどうかを意味します。
当社では、GTU テスト システムの改良に 10 年を費やしており、精度はコア ハードウェアから始まります。たとえば、当社が設計した高電圧 GTU AC 耐電圧テスターは、IEC 規格に従ってクラス 0.2 の精度を持つ高精度の電圧トランスデューサーと電流センサーを使用しています。待ってください。クラス評価を明確にしましょう。クラス 0.2 センサーは、測定誤差がフルスケール値の 0.2% 以下であることを意味します。 200kVA、500kV AC 耐電圧システムの場合、これはテスト範囲全体でわずか 1kV の電圧測定誤差に相当します。これは、フルスケールで最大 2.5kV の誤差が発生するクラス 0.5 センサーを備えた安価なシステムとは大きな違いです。 345kV 以上で動作する変電所の場合、その誤差の範囲が、修復可能な軽微な絶縁損傷で GTU に合格するか、致命的な故障につながる欠陥を見逃すかの違いを意味する可能性があります。
しかし、精度は電圧センサーだけの問題ではなく、PD 測定精度も重要です。部分放電試験では、ピコクーロン (pC) ほどの小さな信号を検出する必要があり、試験システムからの微量の電気ノイズでも測定値が歪む可能性があります。そのため、当社ではバックグラウンドノイズを 5 pC 未満に低減する装置を構築しました。これは、初期の PD を検出するための閾値をはるかに下回っています。システムのノイズ レベルが 20 pC 以上の場合、絶縁劣化を早期に知らせる小さな PD 信号を見逃す可能性があります。変電所の保守チームにとって、これはプロアクティブなアップグレードではなく、より事後的な修理を意味し、長期的にははるかに多くのコストがかかります。また、変電所用の超低ノイズ PD GTU テスト装置も提供しています。これは、他の機器からのバックグラウンド ノイズが高くなる可能性がある混雑した変電所環境で使用するために特別に設計されています。このシステムは、高度なシールドおよび信号処理アルゴリズムを使用して PD 信号をノイズから分離し、最も困難な設定でも正確な測定を保証します。
精度におけるもう 1 つの重要な要素は、国際規格への準拠です。テスト システムの品質は、準拠するように構築された標準によって決まります。当社が提供する IEC 60270 準拠 PD GTU 高電圧テスト システムは、PD 測定の世界標準である IEC 60270 に直接校正されています。 IEC 60270 は、PD テストの実施方法、測定方法、さまざまな種類の機器でどのレベルの PD が許容されると見なされるかについて、厳格なガイドラインを定めています。市場にある安価なテスト システムの多くは PD テストを行うと主張していますが、IEC 60270 に合わせて校正されていないため、その測定値は業界のベンチマークと比較できない可能性があります。たとえば、非準拠システムで GTU をテストし、15 pC の PD 読み取り値が得られた場合、それは許容範囲内であると考えるかもしれませんが、IEC 60270 準拠のシステムでは、同じ読み取り値が実際には 25 pC (新しい機器のしきい値を上回っている) であることが示される可能性があります。この不一致により、メンテナンス計画においてコストのかかるミスが発生する可能性があります。
校正も精度の見落とされがちな部分です。定期的に校正しないと、最良のセンサーでも時間の経過とともに変動し、テスト結果が狂う可能性があります。当社のシステムは、校正が簡単になるように設計されており、専用のサードパーティ機器を使用せずに毎年校正を実行できる内蔵校正インターフェイスを備えています。また、ご自身で校正を行うための時間やリソースがないお客様のために、オンサイト校正サポートも提供しています。たとえば、遠隔の変電所で GTU をテストしている場合、機器を工場に返送する代わりに、当社のポータブル校正モジュールを使用してシステムの精度をオンサイトで検証できます。これにより、テスト操作の時間が節約され、ダウンタイムが減少します。これは、タイトなスケジュールで作業するメンテナンス チームにとって大きなメリットとなります。
これを大局的に理解するために、一般的なシナリオについて話しましょう。あなたが市営変電所の保守管理者で、1 年間の頻繁な使用後に 10 台の GTU をテストする必要があるとします。 1 つのシステムは PD 機能のない基本的な AC ヒップポット テスターで、もう 1 つはクラス 0.5 センサーと 20 pC ノイズを備えた非準拠の PD ヒップポット システム、そして 3 つ目はクラス 0.2 センサーと 4 pC ノイズを備えた IEC 60270 準拠のシステムです。何が起こる可能性があるかというと、基本的なシステムでは、ハイポット電圧の合否結果しか得られないため、劣化し始めている 1 つの GTU 内の小さな PD 信号を見逃すことになります。 1 年後、その GTU に障害が発生し、12 時間の停止が発生し、収益の損失と修理に推定 50,000 ドルの費用がかかりました。非準拠システムでは、PD 信号は検出される可能性がありますが、読み取り値が 10 pC ずれているため、GTU を交換せずに元の状態に戻すことにします。ここでも 6 か月以内に障害が発生し、同様のコストのかかる停止が発生します。当社のシステムを使用すると、IEC 60270 に基づく稼働中の GTU の許容制限内である 18 pC という正確な PD 読み取り値を検出できるため、監視を継続して障害が発生する前に劣化を捕捉できます。この積極的なアプローチにより、コストが節約され、グリッドの信頼性が維持されます。
また、精度をさらに高める複合テスト ソリューションも提供しています。 UHF PD センサーを備えた高電圧複合 GTU テスト システムには、従来の電気 PD 測定よりも表面放電に対する感度が高い UHF PD 検出が統合されています。 UHF センサーは PD から放出される電磁信号を検出するため、電気センサーでは見逃してしまう可能性がある GTU 絶縁体の外側での放電を検出するのに最適です。電気 PD 測定と UHF 検出を組み合わせることで、当社の複合システムは GTU の状態をより完全に把握し、評価の精度を向上させます。これは、表面の劣化が一般的でフラッシュオーバーを引き起こす可能性がある古い GTU の場合に特に役立ちます。
もう 1 つのポイントは、精度は機器そのものだけではなく、その使い方にも関係するということです。適切なテスト手順に従わない場合、最も正確なシステムでも悪い結果が得られます。そのため、当社はすべてのお客様に、テスト用に GTU を準備する方法から PD と Hipot の結果を解釈する方法まで、あらゆる内容を網羅した実践的なトレーニングを提供しています。また、いつでも最も正確な測定値を得るのに役立つ、IEC 規格に準拠したテスト プロトコルなどのリソースのライブラリもあります。たとえば、耐衝撃試験を行う場合は、電圧をゆっくりと上昇させ、必要な時間その電圧を維持し、試験中に部分放電がないか確認する必要があります。電圧上昇を急ぐと、実際の動作条件を表さないストレスが絶縁に加わり、不正確な結果が生じる可能性があります。当社のトレーニングにより、チームが適切な手順に従う方法を確実に理解できるため、テストの精度が一定に保たれます。
ここで、「電圧が高いほど精度が高い」という一般的な通説に対処しましょう。それは必ずしも真実ではありません。 500kV システムの精度は、電圧が高いからといって 200kV システムより優れているわけではありません。精度はセンサー、校正、およびノイズ低減に依存します。たとえば、当社の電源周波数 AC 耐電圧テスト システムは 5kV ～ 500kV の範囲で利用でき、すべて同じクラス 0.2 のセンサー精度と低ノイズ レベルを備えています。したがって、低電圧配電 GTU をテストする場合でも、高電圧伝送 GTU をテストする場合でも、同じ信頼性の高い精度が得られます。使用しているシステムに基づいて基準を調整する必要がないため、複数の種類の機器をテストするフリートでは、その一貫性が重要です。
長期的な精度についてはどうですか?時間の経過とともに機器は摩耗する可能性がありますが、当社のシステムは耐久性のあるコンポーネントで構築されており、過酷な環境で毎日使用しても 10 年以上精度を維持します。当社では耐食性キャビネット、温度安定化センサー、密閉型電子機器を使用しているため、測定値の正確性を維持するために頻繁に部品を交換する必要はありません。当社の顧客の多くは、当社の GTU テスト システムを 15 年間使用しており、その校正結果は依然としてクラス 0.2 仕様の範囲内にあり、これは当社の設計の品質を証明しています。
精度のニーズを満たすシステムをどのように選択すればよいかまだ迷っている場合は、ここに簡単なチェックリストがあります。クラス 0.2 以上の電圧センサー、PD テスト用のノイズ レベルが 10 pC 未満、IEC 60270 への準拠、および内蔵の校正ツールを備えたシステムを探してください。 「低コスト」を宣伝するものの、センサー クラスやノイズ レベルについては言及していないシステムは避けてください。これらは信頼性の低い結果をもたらすものです。当社では、変電所の信頼性が精度に左右されることを知っているため、精度には手を抜きません。
当社の GTU PD AC Hipot テスト システムがどのようにテスト精度を向上させることができるかについて詳しく知りたい場合、または校正やコンプライアンスに関する具体的な質問がある場合は、喜んでお話しします。単一の GTU をテストする場合でも、フリート全体のテスト プログラムを構築する場合でも、当社はお客様のニーズに合った適切なシステムを見つけるお手伝いをします。デモのスケジュールを設定したり、要件について話し合ったりするには、今すぐお問い合わせください。
参考文献
IEC 60270:2000、高電圧試験技術 – 部分放電測定。国際電気標準会議、ジュネーブ、2000 年。
IEEE Std 400.2-2018、電力変圧器、リアクトル、分路リアクトルの部分放電試験に関する IEEE ガイド。電気電子学会、ニューヨーク、2018 年。
「部分放電測定精度: 変電所メンテナンスのベストプラクティス」。国際大規模電気システム評議会 (CIGRE)、2021 年。
