現代のグリッド配電ユニットのレジリエンスを支える要因とは
堅牢なグリッドは、極端な気象現象の頻発やサイバー・フィジカルリスクの増大に加え、安定した電力供給への需要が高まっている今日、世界中の電力事業者による計画の中心となっています。この課題の最前線に立つのが配電設備、すなわちトランスフォーマーおよび変電所であり、これらは高電圧送電網と最終消費者との間の接続を完了させる役割を果たします。ハリケーンが襲来した場合や、配電インフラに対するサイバー攻撃が発生した場合、こうした配電資産の耐障害性こそが、地域社会を停電から守り、継続的な電力供給を可能にする鍵となります。当社江蘇ライアン電気有限公司では、長年にわたるエンジニアリング経験とイートン社との合弁事業で得られた技術を基に、全世界80カ国以上の電力事業者へ納入するすべてのユニットにおいて、耐障害性を設計段階から組み込んでいます。
グリッドのレジリエンスにおける第一の要件は物理的強度です。既存の配電ユニットは、その前身を破壊したであろう衝撃——ハリケーン級の風、地震、山火事、洪水——に耐えられる必要があります。これには、筐体の設計、材料、および内部補強に関するパラダイムシフトが不可欠です。
ライアン・エレクトリック社は、さまざまな工学的手法を通じて課題に対応しています。屋外設置型変圧器（パッドマウント変圧器）においては、住宅地および商業施設向けに使用される場合、海岸地域など腐食が懸念される場所でも十分な耐腐食性を確保するため、防犯性の高い頑丈な鋼板製筐体と不正操作防止ハードウェアを採用します。小型変電所用変圧器では、地震帯における衝撃に対して損傷を受けにくいよう、構造支持部を改良しています。また、山火事などの火災発生リスクが高い地域向けの設計では、着火源を最小限に抑え、難燃性材料を積極的に使用しています。さらに、すべての筐体には熱管理システムが搭載されており、送配電網の負荷が最大となる状況や、周囲温度が標準設計にとって最も危険な状況においても、安全かつ確実に動作することが保証されています。こうした物理的信頼性により、当社の配電装置は次回の暴風雨到来時にも即座に稼働可能であり、確実に運用を継続できます。
現在の環境では、追加的な送配電網の堅牢性が必要とされており、これは物理的な堅牢性のみでは達成できません。今日の配電設備はスマートでなければならず、自らの状態を監視でき、潜在的な故障を予測でき、危機が制御不能になる前に送配電網の運用者と通信できる必要があります。
ライアン・エレクトリック社は、当社の配電用変圧器および配電用変電所に、最先端のセンシングおよび監視システムを統合しています。巻線部にはファイバーオプティクス式温度センサーが設置されており、ホットスポットのリアルタイム観測が可能となっています。これにより、運用担当者は実際の温度に基づいて負荷プロセスを動的に制御できます。油入機器には溶解ガス分析（DGA）センサーが搭載されており、故障が発生して機能停止に至る数週間乃至数か月前に潜在的な異常を検出します。また、当社のドライタイプ・キャストレジン変圧器には局所放電モニタリング機能を備えており、絶縁性能が劣化して実用上無効となる前にその兆候を検知できます。これらの情報は、組み込み通信プロトコルを用いて電力会社の制御室へ送信され、予知保全を実施することで停電を未然に防止することが可能です。データセンターおよび病院などの重要インフラを顧客とする場合、このような高度な監視機能を導入することにより、問題の発生を事前に予測し、影響が生じる前に積極的に対応できるという確信を得ることができます。
天候や機器の故障、その他の外部要因など、停電を引き起こす可能性のあるあらゆる状況において、復旧速度が最も重要となります。従来の送配電網設計では、場所ごとに特化した大型変圧器が用いられることが一般的であり、専用の代替部品を製造・設置する必要があるため、長時間にわたる停電が発生しやすくなります。時代とともに強化された送配電網は、もはや従来と同じ方法で対応することはできません。
ライアン・エレクトリック社の配電ユニットは、モジュール化および相互交換性を設計原則として採用しています。当社のユニット変電所用トランスの設置面積（フットプリント）および接続ポイントは標準化されており、スペアとしてすぐに使用できる状態に容易に転換可能です。住宅向けに使用されるパッドマウント型トランスの場合、当社はkV単位で一連のブッシング設計および取付サイズを幅広く展開しており、電力会社は恒久的な交換が実施されるまでの間、一時的により大容量のユニットへとダウンステップすることが可能です。この「プラグアンドプレイ」方式は、当社の小型化変電所にも適用されており、特殊工具や大規模な再構成を必要とせずにモジュールの交換が可能です。その結果、復旧時間は数日ではなく数時間で算出され、地域社会への影響および経済的停電損失の低減が実現されます。
レジリエンス（回復力）は、単なる前提ではなく、世界最高水準の厳格な試験および検証を通じて実証されなければなりません。今日、配電装置は工場内での性能のみならず、実際に運用される現場においてもその能力を示す必要があります。
ライアン・エレクトリック社は、当社がCNAS認定を取得した35 kV、110 kV、200 kVの2つの試験室における包括的な試験を通じて、レジリエンス（回復力・耐性）という概念を支援しています。すべての設計は、通常試験、形式試験および特殊試験を経ており、これらはIEC、IEEEおよび各国の国家規格よりも厳格な基準に基づいて実施されます。当社はUL、ASTA、CSA、CE、DEKRAの各認証を取得しており、これにより当社独自の独立認証体制を通じて、当社製品が世界中の電力事業者（ユーティリティ）が求める要件を確実に満たすことを保証しています。さらに、地震対応認証や極端に高温または極端に低温の環境下での運用など、より特定のレジリエンス性能が求められる用途においては、当社のR&Dチームが専用のソリューションを開発し、特殊な試験手順で検証を行います。このような規格遵守の姿勢は、当社とイートン社との合弁事業の歴史によって支えられています。つまり、電力事業者がライアン・エレクトリック社の配電機器を導入する際には、業界で最も厳しい試験を経て実証された信頼性に投資していることになります——それは、どんな状況に直面しても、年々継続的に地域社会へ安定した電力を供給できるという、確固たる信頼性です。
EN
