変電所母線放電故障の分析とその解決策
1. バスバー放電の検出方法
1.1 絶縁抵抗試験
絶縁抵抗試験は、電気絶縁試験においてシンプルで一般的に使用される方法です。この試験は、貫通型の絶縁欠陥、全体的な水分吸収、表面汚染といった状況に対して非常に敏感であり、これらの状況では通常、抵抗値が大幅に減少します。ただし、局所的な劣化や部分放電障害を検出するには効果が低いです。
機器の絶縁クラスと試験要件に応じて、一般的な絶縁抵抗計は500V、1,000V、2,500V、または5,000Vの出力電圧を使用します。
1.2 電源周波数交流耐電圧試験
交流耐電圧試験では、機器の定格電圧よりも高い高電圧の交流信号を絶縁体に一定時間（通常は1分間）適用します。この試験は、局所的な絶縁欠陥を効果的に特定し、実際の運転条件下での過電圧に対する絶縁体の耐えられる能力を評価することができます。これは、絶縁障害を防ぐための最も現実的かつ決定的な絶縁試験です。
しかし、これは既存の絶縁欠陥を加速させ、累積的な劣化を引き起こす破壊的な試験です。したがって、GB 50150-2006「電気設備工事における電気設備の受け入れ試験規程」に基づいて試験電圧レベルを選択する必要があります。磁器および固体有機絶縁体の試験基準は表1に示されています。
表1：磁器および固体有機絶縁体の交流耐電圧基準
様々な交流耐電圧試験法があり、電源周波数試験、直列共振、並列共振、直列並列共振などが含まれます。バスバー放電試験の場合、標準的な電源周波数交流耐電圧試験で十分です。試験セットアップは、試験電圧、容量、利用可能な装置に基づいて決定され、通常は完全な交流高電圧試験セットを使用します。
1.3 赤外線試験
絶対零度以上の温度を持つすべての物体は、常に赤外線放射を放出しています。赤外線エネルギーの量とその波長分布は、物体の表面温度と密接に関連しています。この放射を測定することで、赤外線熱画像は表面温度を正確に決定し、これが赤外線温度測定の科学的基礎となります。
赤外線監視と診断の観点から、高電圧装置の障害は大きく2つに分類できます：外部障害と内部障害。外部障害は露出部に発生し、赤外線装置を使用して直接検出できます。一方、内部障害は固体絶縁体、油、または筐体内部に隠れており、絶縁材料によって遮られているため、直接検出するのが困難です。
バスバー放電の赤外線診断では、温度測定、相対温度差の計算（環境温度を考慮）、正常に動作しているバスバーとの比較を行い、過熱と放電位置を直感的に特定します。
2. 新技術の応用
2.1 紫外線（UV）イメージング技術
帯電装置の局所的な電界ストレスが臨界値を超えると、空気のイオン化が発生しコロナ放電が起こります。高電圧装置はしばしば設計、製造、設置、メンテナンスの不備により放電を経験します。電界強度に応じて、これはコロナ、フラッシュオーバー、またはアークイングにつながる可能性があります。放電時には、空気中の電子がエネルギーを得たり放出したりし、エネルギーが放出されたときに紫外線（UV）光を放出します。
UVイメージング技術は、このUV放射を検出し、信号を処理し、それを可視光画像に重ね合わせて画面に表示します。これにより、コロナの正確な位置と強度を評価し、装置の状態を評価するための信頼性のあるデータを提供することができます。
2.2 超音波試験（UT）
超音波試験（UT）は、携帯可能な非破壊工業検査法です。これにより、高速かつ正確に、そして非侵襲的に内部欠陥（亀裂、空洞、多孔性、不純物など）の検出、定位、評価、診断を行うことができます。これは、研究室でも現場環境でも可能です。
超音波は、ガス、液体、固体を通じて伝播する弾性波です。周波数によって、低音（＜20 Hz）、可聴音（20～20,000 Hz）、超音波（＞20,000 Hz）、および超高音波に分類されます。超音波は反射と屈折に関して光と同様の挙動を示します。
超音波が材料内を伝播するとき、音響特性と内部構造の変化が波の伝播に影響を与えます。これらの変化を分析することにより、超音波試験は材料の特性と構造の健全性を評価します。一般的な方法には、透過法、パルスエコー法、タンデム法があります。
デジタル超音波欠陥探知器は、試験対象物に超音波を送り込み、反射、ドプラーエフェクト、または透過を分析して内部情報を得た後、それを画像に加工します。この技術は、運用中の高電圧バスバーの絶縁状態の評価に非常に効果的です。
3. 高電圧バスバー放電の具体的な解決策
高電圧バスバーの異常放電が迅速に対処されない場合、絶縁体の過熱、最終的な絶縁障害、さらには大規模な停電につながる可能性があります。したがって、放電障害は迅速に解決し、予防的に防止する必要があります。
3.1 厳格な導入試験と受け入れ試験
多くのバスバー放電障害は、建設時の作業不良や責任の欠如によるものです。試験担当者は、新しい装置の受け入れ試験時にコードと標準を厳格に遵守し、潜在的な放電リスクを早期に特定し、導入前に修正する必要があります。
3.2 老朽化したバスバー絶縁子の交換
多くの運転中のバスバー放電は、支持絶縁子の老朽化によって引き起こされます。詳細な在庫管理を行い、絶縁強度を確保するために、使用年数に基づいて絶縁子を交換する必要があります。
3.3 絶縁試験と診断試験を組み合わせた包括的な分析
絶縁試験は、重度の放電障害を効果的に検出することができます。しかし、初期段階または隠れた放電については、赤外線イメージング、UVイメージング、超音波試験などの高度な診断法が必要です。したがって、絶縁試験と診断試験を組み合わせた包括的な分析は、バスバー放電障害の効果的な防止と軽減に不可欠です。
