令和6年度第三種電気主任技術者上期試験　電力科目 問60 解説 問6 問6

ガス絶縁開閉装置（GIS）は、優れた絶縁耐力と消弧能力を持つ六フッ化硫黄（SF6）ガスを充填し、充電部を支持する絶縁スペーサに機械的強度が大きいエポキシ樹脂を用いることで、大気環境の影響を受けない高い信頼性を実現しますが、その複雑な密閉構造ゆえに内部事故発生時の復旧には長い時間を要します。

ガス絶縁開閉装置の基本構成と特徴

GISは、遮断器や断路器などの機器を接地された金属容器内に収納し、絶縁媒体としてSF6ガスを充填した電力設備です。SF6ガスは、空気と比較して優れた絶縁破壊電圧を持つだけでなく、電気的なアークを速やかに消す消弧能力も極めて高いため、装置全体を小型化することが可能となります。

また、容器内で充電部を絶縁支持するスペーサには、高い絶縁性能に加えて金属容器への固定に必要な機械的強度と、複雑な形状に加工できる成形性が求められます。これらを満たす絶縁材料として、エポキシ樹脂が広く採用されています。

GISの信頼性は、これらの高い絶縁能力を持つガスと絶縁物によって支えられています。気中絶縁のように湿気、塩分、粉塵といった大気中の汚染物質にさらされることがないため、経年変化による絶縁性能の低下が抑制され、気中設備と比較して信頼性は高くなります。一方で、すべての構成要素が金属容器内にコンパクトに密閉されているため、内部で一度事故が発生すると、容器の開封やガスの回収、汚染物の除去といった作業が必要となり、点検や修理にかかる復旧時間は長くなる傾向があります。

判定のプロセス

1. 絶縁媒体として、高い絶縁耐力と消弧能力を誇るSF6ガスを選択します。
2. 充電部を支持し、かつ機械的な強度と良好な絶縁性能を併せ持つ材料として、エポキシ樹脂を特定します。
3. 大気汚染の影響を遮断する密閉構造という利点から、信頼性は高いと判断します。
4. 装置の複雑さと内部構造へのアクセスの難しさから、事故時の復旧時間は長いと判断します。

コンパクトにまとめられた金属容器の内部と、その中に充填されたガスやスペーサの配置を想像してみると、なぜ信頼性が高まり、またなぜ復旧に時間を要するのかというGIS特有の性質が浮かび上がってきます。

参考リンク

• ガス絶縁開閉装置（GIS）とは｜電気設備用語辞典
• SF6ガスが電気を消す仕組みとGISの内部構造を観察する実験動画
• 六フッ化硫黄の物理化学的性質｜J-STAGE