特 集
東光高岳の技術と製品

電力会社向け変電所用製品の簡素化，現地組立工程の短縮を目的としたモデルチェ

1．はじめにンジを行った（図 1）。

東光高岳の電力会社向け変電所製品は断路器や変圧器

また，JEC 規格の改訂を視野に入れ，温度上昇格上などの一部の製品を除き，配電用変電所向け製品を主体

げによる冷却設計の最適化や将来の保守・点検の省力化に，従来から数多くの製品を揃えている。本稿では現状を考慮した材料の選定を行っている。
現在では 20 MVA で培った技術を，設置・搬入に制における主な製品とその支えとなる基盤技術を紹介す

限 の あ る 屋 内 配 電 用 20 MVA 変 圧 器 や 10 MVA, 15る。

MVA といった容量の異なる変圧器へ展開し，多種仕様

2．主な技術・製品に対応すべく開発に取り組んでいる。
さらに 20 ton トラック積載型移動用変圧器も開発・

2.1 変圧器
2.1.1 変圧器の変遷製品化している。この機器は，トラックと変圧器一体で1961 年に 66 kV 45 MVA 変圧器を納入して以来，高車検登録しているため，道路法の制限を受けない運行が可能となっている。そのため，緊急対応が必要な変電所電圧・大容量化を目指して研究開発を進めてきた。

へ素早く移動することができ，機動性に優れている。

大容量器への取り組みは 1964 年 154 kV 100 MVA 変

2.1.3 解析技術

圧 器 に 続 き 1968 年 154 kV 150 MVA, 1973 年 154 kV
200 MVA, 1998 年 275 kV 450 MVA を 納 入 し た。154

2011 年に発生した東北地方太平洋沖地震により，耐kV 級大容量変圧器の開発と同時に配電用変圧器の設計震に対する再評価が社会的ニーズとなり，耐震解析手法

改 良 に 取 り 組 み，1968 年 10 MVA, 1970 年 15 MVA,を見直した。その結果，現在ではより精度の高い解析が1973 年 20 MVA を開発し，納入している。

可能となっている。

一方 1980 年頃から国内においてオールガス化受変電

具体的には，従来の耐震評価では部分的な簡易モデル設備として適用が始まり，この流れに沿って 1985 年かでの評価が主流であったが，従来の評価基準をクリアしら 66 kV ガス絶縁変圧器を納入，現在では電圧 6 〜 77kV，容量 75 kVA 〜 30 MVA までの納入実績を有するに至っている。
1995 年以降は低コスト，省スペース，高品質を指向した配電用変圧器の開発を継続し，モデルチェンジをしながら現行まで多数納入している。
2.1.2 最新動向
近年では屋外配電用 20 MVA 変圧器の品質向上，輸送

図1

屋外配電用 20 MVA 変圧器（最新器）

図2―5―

耐震解析モデル図東光高岳技報 Vol. 1 No. 1 2014

電力会社向け変電所用製品
た機器が破壊した事例もあり，三次元モデルで解析を行を直線配置とし，機器の縮小化を実現している。

うことによって，より精度の高い解析を実施し，再評価また，従来器では通電電流，短時間耐電流の仕様によを行った（図 2）。って細分化していた内部の導体，接点部品等の材質・サ

また，異常診断技術の向上として FRA 手法（周波数イズを統一し，部品種別の削減を実現している。

応答特性）を取り入れ，今までの診断方法と合わせ内部

2.2.3 キュービクル形ガス絶縁開閉装置（C-GIS）

異常診断に活用している（図 3）。

C-GIS は，遮断器，断路器，接地開閉器，避雷器など1 回線分の構成機器を角形容器内に一括収納し，低ガス圧力の SF6 ガスを封入した開閉装置である。

インピーダンス（Ω）

低圧巻線 v ‒ w 高圧巻線 開放100k

低ガス圧力の絶縁特性を満足するために，電界解析を10k1k行い，合理的な機器配置を実現すると共に，容器設計で100は構造解析による形状の最適化を行い，縮小化を図って101101001k10k100kいる。

1M周波数（Hz）

図3

電 力 会 社 向 け と し て， 配 電 用 変 電 所 用 C-GIS やFRA 測定による診断結果（正常）G-SPC を納入している。
2.2.4 単体ガス遮断器（GCB）

2.2 開閉装置

GCB は平常時の通電はもとより，電力系統に地絡・

2.2.1 開閉装置の変遷

短絡故障が発生したときの過大電流を安全かつ速やかに東光高岳の開閉装置製品には，絶縁媒体を SF6 ガス遮断し，変圧器などへの危害を最小限に止めるための保護装置である。としたガス絶縁機器とエポキシモールド樹脂を主体とし現在，施工性・保守性の向上，最新規格への適合を目た固体絶縁開閉装置がある。

指した定格電圧 72/84 kV 最新機器を開発中である。図東光高岳最初のガス絶縁機器は，1978 年に開発した4 に開発品プロトタイプの外観を示す。

ループ開閉用断路器であり，ガス絶縁の遮断部と気中断路器を直列に組み合わせた機器であった。その後 1980
年にガス遮断器（GCB）を製品化し，以降 1981 年にガス絶縁開閉装置（GIS），1984 年にキュービクル形ガス絶縁開閉装置（C-GIS）を製品化した。
また，固体絶縁技術開発の始まりは 1950 年代初頭にさかのぼり，1960 年代後半からの開閉装置への適用に関する研究を経て，1971 年に固体絶縁開閉装置の製品化に成功し納入を開始した。
開閉装置には，常にコンパクト化・高信頼度化などが継続的に要求されており，このニーズに応え続けるためには，基盤技術の高度化が必要不可欠である。
開閉装置を支える基盤技術には，絶縁・通電・電流遮断・構造・解析技術などがあり，以下に，主な製品の特長とこれらを支える基盤技術を紹介する。
2.2.2 ガス絶縁開閉装置（GIS）

図4

開発品プロトタイプ外観

GIS は，SF6 ガスを封入した金属ケースの中に遮断器，断路器，接地開閉器，避雷器などの機器を収納した

この製品開発では，三次元モデルによる耐震解析やタものをユニットとし，回路方式に応じて必要なユニット

ンク内圧力に対する強度評価を行い，構造の最適化を図を組み合わせることによって全体を構成するものであっている。また，最新規格への適合を実現するため，電り，東光高岳では定格電圧 168 kV クラスまで製品化し界解析による電極形状および配置の最適化を行い，消弧室の絶縁回復特性の向上を図っている。図 5 に GCB タている。

ンクの強度解析例を示す。

従来の気中絶縁機器と比較してコンパクト性，耐環境性，保守性の面での大きなメリットがあるため，受変電設備の標準機器として採用されており，東光高岳の納入実績も既に 30 年以上が経過している。
最新の 72/84 kV GIS では，各相間・大地間の絶縁性能に対する電界解析や絶縁スペーサの構造解析による形状の最適化を行い，従来，三角形配置だった導体の配置
東光高岳技報 Vol. 1 No. 1 2014―6―

電力会社向け変電所用製品

図5

タンクの強度解析事例
図62.2.5 固体絶縁開閉装置

550 kV

4,000 A 高信頼度形水平中心一点切断路器

固体絶縁開閉装置は，7.2 kV クラスの開閉装置であり，遮断器，負荷開閉器，接地開閉器，変成器，避雷器

また，断路器動作メカニズムの解明とフィールド機器やこれらの接続導体を含めて，エポキシモールド樹脂をの劣化診断による効率的なメンテナンス方法の確立にも主体とする固体絶縁を採用した装置である。

取り組んでいる。

モールド注型後の冷却による内部残留応力について，一方で，屋外母線の故障点標定装置の開発にも取り組

これまでは，試作品での内部応力測定によりその妥当性

み，66 kV から 275 kV 変電所に数多く納入している。

を検証してきたが，現在では設計段階において熱応力解2.3.2 最新動向

析による評価が可能となっている。

2011 年に発生した東北地方太平洋沖地震によって，2.3 断路器

国内最大級である 550 kV 水平中心一点切断路器が多く2.3.1 気中断路器の変遷の被害を受けた。以降，重要回線に使用される断路器の東光高岳の断路器の歴史は長く，1920 年に 30 kV 300

高耐震性が要求されている。そこで被害の原因究明と対A 級垂直切断路器の生産を始めて以来，既に 90 年を経策案の検討に有限要素法によるシミュレーション解析を過している。その長い歴史の中で各時代のニーズに合わ適用した（図 7）。その結果，同規模地震および国内耐せた製品が開発され，1957 年に国内電力の大容量化に震指針の 2 倍の水平加速度 6 m/s2 共振正弦 3 波にも耐合 わ せ 300 kV 2,000 A 級 断 路 器 を 納 入，1971 年 に はえる構造を設計し，実器加振による大規模な実証試験を550 kV 断路器を納入した。

行い製品化に成功した。

断路器は，それらの製品開発の中で培われた耐塩害設計技術，大電流通電設計技術，小電流開閉技術，耐環境性能技術，構造設計技術，耐震設計技術などに支えられており，現在では国内シェア 80％を誇る。水平中心一点切形，水平二点切形，パンタグラフ形など数多くの構成を有し，鉄道向け直流 1.5 kV から電力向け交流 550kV，600 〜 12,000 A まで国内規格に定められた定格電圧・電流のほぼすべてをラインナップした。
その後，断路器の高機能化と複合化のニーズの高まりを受け 1978 年にループ電流開閉用断路器，1981 年には避雷器内蔵型断路器を開発するなど多くの複合型機器も製品化を行った。
近年においては，断路器の接触部接点に自己潤滑性能を有する銀グラファイト含有接点を採用した高信頼度形断路器を開発（図 6）した。その性能が評価され，現在は国内出荷台数の約 70％に達した。操作装置においては筐体に気密技術を取り入れ，12 年間メンテナンスフ

図7

シミュレーション解析における構造評価例

リーを指向した密閉型電動操作装置を開発，それについても国内出荷台数の約 60％を占めるまでに至った。
―7―

東光高岳技報 Vol. 1 No. 1 2014

電力会社向け変電所用製品
2.4 保護制御装置

装し，バンク制御盤は，変圧器保護・母線保護・配電線

2.4.1 保護制御装置の変遷保護機能を実装する。1986 年，保護集中形の製品を開1950 年代から電力系統の保護，監視制御用の各種継発・製品化した。現在は 3 世代目となるユニット分割形電器や遠方監視制御装置の開発に着手し，常に最新の技タイプの装置を納入している。本装置は，ユニット間は術を取り入れながら市場ニーズに対応した製品を開発・LAN（TCP/IP 伝送）を適用し大容量データの送受信納入してきた。現在までエレクトロニクス技術，情報伝を可能としている。設備単位に集中処理するシングル送技術などの保護制御装置の基盤となる製作技術は飛躍CPU 方式とし，さらに制御機能と保護リレーの一部的な進歩を遂げ，当初，電磁機械式原理の継電器はトラ（FD 要素）機能を同一 CPU で処理することにより，ンジスタ・IC 技術による静止型へ，さらにはマイクロ部品点数を大幅に削減している。なお，保護リレーのメプロセッサを応用したディジタル形へと変遷してきた。

イン要素は別 CPU で処理する構成とし，メインと FD

近年では，IT 技術などの汎用技術も保護制御装置へのの 2 重化構成としている。また，本装置も固体絶縁開閉適用が進んでいる。

装置ディジタル形保護リレーと同様にデータセーブ機能を実装している。

一方，系統解析などの保護方式における基盤技術は，古くから間欠地絡などの配電系統の解析を中心に実証試験を含め取り組んできた。
以下に主な製品の特長と技術について述べる。
2.4.2 固体絶縁開閉装置ディジタル形保護リレー
配電用変電所用固体絶縁開閉装置に実装する単体ディジタル形保護リレーである（図 8）。母線保護と配電線保護タイプがあり，配電線保護タイプには，再閉路機能も実装している。使用部品の生産中止等により保守が困難となった従来の静止形リレーとの互換性を確保し，ディジタル演算の採用により，高精度な保護特性を実現している。また，系統事故発生時の波形データや，リレー動作情報を記録することが可能なデータセーブ機能を実装しており，系統故障解析が可能となっている。

図9

配電用変電所ディジタル保護制御装置（バンク制御盤）

3．今後の展望東光高岳が提供する変電所用製品の一例を紹介した
図8が，その他にも多くの製品を取りそろえ，電力の安定供

単体ディジタル形保護リレー給にお役立ていただいている。
2.4.3 配電用変電所ディジタル保護制御装置

今後も，これまで培ってきた高電圧，大電流，解析な配電用変電所トータルでの保護制御装置であり，中央どの技術を基に，製品品質やメンテナンス性のより一層制御盤・バンク制御盤（図 9）で構成される。中央制御の向上を行っていくと共に，経済性に優れた製品を開発

盤は，受電回線保護・テレコン機能・自動切替機能を実していく所存である。

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