GISケーブル終端処理の進化：液封式から乾式への革新

2026-07-16 15:56

高電圧電力ケーブルとガス絶縁開閉装置（GIS）の接続は、過去50年間で目覚ましい変貌を遂げてきました。かつては、現場での大規模な作業を必要とする、扱いにくい油充填式の設置方法が主流でしたが、現在では、より高速で安全、かつ信頼性の高い、コンパクトな乾式プラグインシステムへと進化しています。本稿では、GISケーブル終端処理の進化を、油充填式の初期段階から、今日の最先端の乾式技術に至るまで辿ります。

1. 初期段階：液体充填式終端

小型の乾式プラグイン端子が開発される以前は、変圧器や開閉装置の接続には空気絶縁または油入の端子が使用されていた。1970年代後半には、オイル充填GISまたは成形済みの応力コーンを備えた変圧器終端部を内蔵したケーブルコンパートメントを備えた最初のアクセサリが実現した。。

従来の液体充填終端部は、油またはSF₆を充填した支持絶縁体（磁器または複合材）と、準備されたケーブルに被せられた成形済みのゴム製応力コーンで構成されていた。ケーブルとその応力コーンと支持絶縁体との間の空間には、油やSF₆などの誘電性流体が充填されていた。この設計は非常に長い実績と優れた実績を持っていたが、重大な欠点も抱えていた。。

2. 流体充填設計の課題

液体充填式終端部は効果的であったものの、いくつかの根強い課題を抱えていた。

複雑な現場設置
GISケーブル収納部は現場で開ける必要があり、高電圧ケーブル設置作業員はエポキシ絶縁体を取り付け、応力コーンとコネクタを取り付けたケーブルを挿入した。その後、絶縁体内部の真空引きを行い、オイルを充填した。変圧器接続の場合、手順はさらに複雑で、ケーブルコンパートメントから変圧器油を抜き取り、再び補充する必要があった。。

漏洩リスク
液体が存在するため、電気的故障につながる可能性のある漏れを防ぐために、終端部を非常に慎重に密閉する必要があった。最も重要な点は、ケーブルと終端ベースプレートの接合部であり、そこではシーリングシステムが様々なケーブルサイズに適合する必要があった。漏洩の潜在的なリスクがあるため、油面やガス圧を確認するための定期的な点検が必要であった。。

安全上の危険
内部アークの場合、流体充填終端部、特に油充填終端部は、周囲の機器に深刻な損傷を与え、作業員に危険を及ぼす可能性がある。システムの密閉は、漏れを防ぎ、製品寿命全体を通して良好な性能を確保するために、完璧に行われる必要がありました。。

スペース要件
こうした課題にもかかわらず、これらの内部接続の大きな利点は、屋外ではなく建物内に設置できる絶縁され保護された設備であることだった。ただし、これには膨大なスペースが必要となるという問題も伴った。。

3. XLPEと固体絶縁材への移行

大きな転換点となったのは、ケーブル絶縁材料の進化である。ここ数十年の間に、ケーブル絶縁材料の主流は、含浸紙と油から架橋ポリエチレン（XLPE）へと移行した。さらに、ケーブル付属品の絶縁材料は、シリコーンゴム（SIR）などの絶縁エラストマーといった固体材料に変更された。。

この変化は、ケーブル終端部の設計可能性を根本的に変えた。ポリマー絶縁ケーブルでは、油を使用する動機はもはや存在しなくなった。業界は、液体絶縁材に伴うリスクを排除できる、液体を使用しない代替品の模索を開始した。

4. ドライタイプの終端処理の台頭

液体を使用しないシール端部（ドライ終端とも呼ばれる）は、高電圧システムでは比較的最近導入されたものだが、現在では押出成形ケーブルの終端処理に広く用いられている。。

ドライテクノロジーの主な利点：

漏洩リスクの排除
内部アーク発生時の爆発リスクを低減
定期的な液量チェックは不要です
軽量化とよりコンパクトなデザイン

ドライシール端子は、超高電圧レベル（550kV）までのGIS終端処理に長年使用されており、現在ではこのような設計は広く受け入れられ、このような用途における標準となりつつある。GISや変圧器接続などの屋内用途では、ドライシステムが従来の液体充填システムを明らかに上回る利点があるため、現在ではドライシステムが標準になりつつあります。。

5. プラグイン革命

GISケーブル終端技術における最も重要な革新の一つは、ドライプラグイン終端システムコンパクトで乾式プラグインタイプの終端システムは、変圧器、接続箱、ガス絶縁開閉装置を接続するために1966年から利用可能となっている。。

プラグイン設計が革新的な理由：

工場での事前組み立て
エポキシ絶縁体（ブッシング）は、GISメーカーによって工場で事前に取り付けられています。これにより、完璧な設置が保証され、GIS区画内の汚染リスクが排除されます。。

現場での設置作業を簡素化
機器ブッシングは、乾式システムに関するIEC規格に従って工場で事前に取り付けられています。現場では、ケーブル設置作業員はケーブルの端を準備し、応力コーンと導体コネクタを含むプラグイン部品を差し込むだけです。。

設置時間の短縮
このシステムは液体絶縁材料を一切使用しないため、従来の終端処理と比較して組み立て時間が大幅に短縮されます。プラグイン機能により、故障発生時にケーブルをシステムコンポーネントから迅速かつ容易に取り外すことができます。。

コンパクト設計
プラグインシステムは、従来設計と比較して設置長さを50%大幅に短縮できます。これらのシステムは固体断熱材上で動作するため、水平、垂直、さらには上下からの傾斜など、あらゆる空間配置を実現できます。。

高信頼性
事前に製造・試験済みの部品を使用することで、高い安全性と信頼性が確保され、組み立てミスも最小限に抑えられます。世界中で、最大145kVのケーブルネットワークにおいて、2,000台以上のプラグインシステムが使用されている。。

6. インナーコーン対アウターコーン：2つのインターフェース規格

ドライプラグイン技術が成熟するにつれて、2つの異なる一般的な設計が現れました。"inner-cone" と "outer-cone"システム従来の液体充填式シールシステムは廃止され、機械的圧力下でのゴム／エポキシ界面に置き換えられた。。

インナーコーンシステム：
応力コーンはエポキシ絶縁体の内側に収まり、コンパクトで遮蔽されたインターフェースを形成する。この設計はGISアプリケーションで広く使用されており、中電圧範囲では標準化されていることが多い。。

アウターコーンシステム：
応力コーンはエポキシ絶縁体の外側に配置され、異なる機械的特性と設置特性を提供する。どちらのシステムにも支持者がおり、メーカーはさまざまな電圧クラスや用途向けにバリエーションの開発を続けている。。

7. 規格の役割：IEC 60859からIEC 62271-209まで

GISケーブル終端処理の進化に伴い、インターフェース、寸法、および試験要件を定義する国際規格が開発されてきた。

IEC 60859 (1986):この規格の初版は1986年に発行された。これは、ケーブル終端部が液体で満たされているガス絶縁金属密閉型開閉装置のケーブル接続に関するものでした。。

IEC TS 60859 (1999):このバージョンでは、液体充填型と乾燥型の両方の終端処理に対応するように拡張されました。。

IEC 62271-209 (2007、2019):現行規格は、流体充填ケーブルおよび押出成形ケーブルのGISへの接続アセンブリを対象としており、ケーブル終端部は流体充填型または乾式である。終端部と開閉装置間のインターフェースを規定し、異なるメーカーの部品が互換性を持つことを保証する。。

CIGRE TB 784 (2019):この技術資料は、GISおよび最大145kVの電力ケーブル用の一般的な乾式プラグインインターフェースの標準設計ガイドラインを提供します。。

8. 今日の成熟した乾燥技術

ドライ方式は現在、GISおよび最大550kVの変圧器への接続用ケーブル終端処理において成熟し、主流となっている。GISや変圧器に接続するケーブル終端処理に関しては、現在、圧倒的にドライテクノロジーが市場を席巻している。。

標準プラグイン終端設計は、最大245kVの電圧レベルと最大1600mm²のケーブル断面積まで拡張されました。さらに最近では、定格電圧550kVまでの超高圧屋外終端向けにプラグイン技術が導入されている。。

最新の乾式GIS終端処理の主な利点：

液体不使用 ― 漏洩リスクと定期点検の不要化
設置時間の短縮により、現場作業を削減できます。
コンパクトな設計により、貴重な変電所スペースを節約できます。
工場での事前組み立てにより、品質を確保し、汚染リスクを低減します。
空間的な柔軟性 ― あらゆる向きが可能

9. 次のフロンティア：SF₆フリーで持続可能なソリューション

GISケーブル終端処理の進化は、環境持続可能性への新たな注目とともに続いています。SF₆ガスは優れた絶縁体である一方で、強力な温室効果ガスでもあります。現在、業界ではSF₆を使用しないドライタイプの終端処理を採用したGIS設計の開発が進められています。。