電力コンデンサーの運用と保守ガイドライン
電力コンデンサの運用と保守ガイドライン
電力コンデンサは静的なリアクティブパワ補償装置であり、主に電気システムにリアクティブパワを供給し、パワーファクターを改善するために使用されます。局所的なリアクティブパワ補償を行うことで、送電線の電流を減らし、線路損失と電圧降下を最小限に抑え、パワーキャパシティの向上と設備利用率の向上に大きく貢献します。
以下に、電力コンデンサの運用と保守に関する主要な側面を概説します。
1. 電力コンデンサの保護
(1) コンデンサバンクには適切な保護措置を講じる必要があります。これらにはバランスリレー保護または差動リレー保護、または瞬時過電流リレー保護が含まれます。3.15 kV以上のコンデンサでは、各コンデンサに個別のヒューズを設置することをお勧めします。ヒューズの定格電流は、ヒューズ特性および通電時のインラッシュ電流に基づいて選択され、通常はコンデンサの定格電流の1.5倍を選択して油タンクの爆発を防ぎます。
(2) 上記以外にも必要に応じて追加の保護措置を講じることができます：
電圧上昇が頻繁かつ持続する場合は、電圧が定格値の1.1倍を超えないようにするための措置を講じなければなりません。
適切な自動遮断器を使用して過電流を保護し、電流を定格電流の1.3倍以下に制限します。
コンデンサが架空線に接続されている場合、大気過電圧からの保護のために適切な避雷器を使用する必要があります。
ショート回路電流が20 Aを超える高圧システムで標準的な保護装置やヒューズが接地障害を確実にクリアできない場合、単相接地障害保護を実施する必要があります。
(3) 保護方式の適切な選択は、安全かつ信頼性の高いコンデンサの動作に不可欠です。どの方法を使用しても、保護システムは以下の要件を満たす必要があります：
任意の単一のコンデンサまたは個々の要素の内部障害の場合でも、信頼性のある動作を確保するのに十分な感度。
故障したコンデンサを選択的に除去する能力、または完全に停電した後で損傷したユニットを容易に識別できる能力。
スイッチング操作中や接地障害などのシステム障害時に誤トリップしない。
設置、調整、テスト、保守が容易。
消費電力と運転コストが低い。
(4) コンデンサバンクには自動再閉鎖装置を設置してはなりません。代わりに低電圧リリーストリップ装置を使用します。これは、コンデンサが放電に時間がかかるためです。トリップ直後に再閉鎖を試みると、逆極性の残存充電が再通電電圧に対して残り、非常に高いインラッシュ電流が発生し、筐体の膨張、油の噴出、さらには爆発を引き起こす可能性があるためです。
2. 電力コンデンサの通電と切断
(1) コンデンサバンクを通電する前に、メガオームメーターを使用して放電回路をチェックします。
(2) コンデンサバンクの切り替えには以下の考慮事項があります：
母線電圧が定格電圧の1.1倍を超える場合、コンデンサバンクをグリッドに接続してはなりません。
グリッドから切断された後、コンデンサバンクは1分以内に再通電してはなりません（自動反復切り替えアプリケーションを除く）。
切り替えに使用される遮断器は危険な過電圧を発生させてはならず、遮断器の定格電流はコンデンサバンクの定格電流の1.3倍以上であるべきです。
3. 電力コンデンサの放電
(1) グリッドから切断された後、コンデンサは自動的に放電しなければなりません。端子電圧は急速に低下し、切断後30秒以内に、定格電圧に関わらず65 Vを超えてはなりません。
(2) 安全を確保するため、自動放電装置はコンデンサ回路ブレーカーの負荷側に設置し、コンデンサと直接並列に接続する必要があります（スイッチ、隔離器、ヒューズなどを直列に配置してはなりません）。専用の放電装置を備えていないコンデンサバンク（高圧コンデンサ用の電圧変換器や低圧コンデンサ用の白熱灯、またはモータに直接接続されているものなど）は、追加の放電装置を必要としません。ランプを使用する場合、ランプの寿命を延ばすためにシリーズに複数のランプを増やすことができます。
(3) 自動放電が行われた後であっても、切断されたコンデンサの導電部に触れる前に、接地された絶縁金属棒を使用してコンデンサの端子を短絡し、手動で放電する必要があります。
4. 運用中の保守とケア
(1) コンデンサバンクは訓練を受けた人員によって監視され、運用記録を維持する必要があります。
(2) 規則に従って、運用中のコンデンサバンクの視覚検査は毎日行う必要があります。タンクの膨張が観察された場合、すぐにサービスから外し、故障を防ぐ必要があります。
(3) コンデンサバンクの位相電流はアンペアメーターを使用して監視できます。
(4) 周囲温度が−40 °C未満の場合はコンデンサを通電してはなりません。運用中に平均温度が+40 °Cを超えて1時間以上、+30 °Cを超えて2時間以上、または+20 °Cを超えて年間を通じて超えることはありません。これらの限度を超えた場合は、人工冷却（例：ファン）を使用するか、コンデンサバンクをグリッドから切断する必要があります。
(5) 設置場所とコンデンサケースの最も熱い部分での温度チェックは、水銀温度計または同等品を使用して行い、記録を保持する必要があります（特に夏場）。
(6) 運用電圧は定格電圧の1.1倍を超えてはならず、運用電流は定格電流の1.3倍を超えてはなりません。
(7) コンデンサを接続すると特に軽負荷下でシステム電圧が上昇する可能性があります。そのような場合、コンデンサバンクの一部または全部を切断する必要があります。
(8) ブッシングと支持絶縁体は清潔で損傷なく放電痕がないこと。コンデンサケースは清潔で変形せず漏れがないこと。コンデンサやその支持フレームには塵やゴミが蓄積してはなりません。
(9) コンデンサ回路内のすべての接続（バスバー、接地線、遮断器、ヒューズ、スイッチなど）は信頼性を確認する必要があります。緩んだネジや不良接触はコンデンサの早期故障やシステム全体の事故につながる可能性があります。
(10) 一定期間の運用後に絶縁耐力試験が必要な場合は、指定された試験電圧で実施する必要があります。
(11) 定格またはほぼ定格電圧でのコンデンサの容量値とヒューズの点検は少なくとも月に1回行う必要があります。コンデンサの損失正接（tanδ）は年に2〜3回測定し、絶縁状態を評価します。
(12) リレー動作によりコンデンサバンクがトリップした場合、原因が特定されるまで再通電してはなりません。
(13) 運用中または輸送中に油漏れが見つかった場合は、ハンダ付けで修復することができます。
5. 切り替え（分離）操作時の注意事項
(1) 通常条件下では、変電所全体の停止時には、まずコンデンサバンクの遮断器を開き、次に送出線の遮断器を開きます。再通電時には順序を逆にします。
(2) 完全な停電時には、コンデンサバンクの遮断器を開けなければなりません。
(3) コンデンサバンクがトリップした後は強制再通電を行ってはなりません。保護ヒューズがブローした場合、原因が特定されるまでヒューズを交換して再通電してはなりません。
(4) コンデンサは充電している状態で通電してはなりません。切断後は少なくとも3分間待ってから再閉鎖しなければなりません。
6. 運用中の故障処理
(1) 油の噴出、爆発、火災が発生した場合は、直ちに電源を切断し、砂または乾式消火器を使用して火災を消火します。このような事象は通常、内部/外部の過電圧や深刻な内部障害によって引き起こされます。再発を防ぐためには、ヒューズの定格が正しいことを確認し、トリップ後の強制再通電を避け、自動再閉鎖を使用しないようにします。
(2) 遮断器がトリップしたが枝線ヒューズが無傷の場合、コンデンサを3分間放電し、遮断器、電流変換器、電力ケーブル、コンデンサの外部状態を点検します。異常が見つからない場合は、故障は外部の干渉や電圧変動によるものかもしれません。確認後、試験的再通電を試みることができます。それ以外の場合、保護システムの全通電試験を行い、原因が特定されない場合はバンクを解体し、各コンデンサを個別に試験します。原因が見つかるまで再通電してはなりません。
(3) ヒューズがブローした場合、当番ディスパッチャーに報告し、承認を得てからコンデンサ回路の遮断器を開けます。停電および放電後、外部点検（例：ブッシングのフラッシュオーバー、ケースの変形、油漏れ、接地障害）を行い、メガオームメーターを使用して端子間および接地の絶縁抵抗を測定します。障害が見つからない場合は、ヒューズを交換して運用を再開します。再通電時にヒューズが再度ブローした場合は、故障したコンデンサを隔離し、残りの部分を再稼働させます。
7. 故障したコンデンサを扱う際の安全上の注意事項
故障したコンデンサを扱う前に、その回路ブレーカーを切断し、両側の分離スイッチを開き、放電抵抗（例：放電トランスフォーマーまたはVT）を介してバンクを放電します。残留充電が可能なため、手動放電も行う必要があります。最初に接地ロッドの接地端をしっかりと接続し、コンデンサの端子を繰り返し放電し、火花や音がなくなるまで続けます。最後に接地接続を固定します。
故障したコンデンサは内部接続不良、オープン回路、またはヒューズのブローにより残留充電を持っている可能性があります。そのため、メンテナンス担当者は絶縁手袋を着用し、故障したコンデンサの2つの端子をショートワイヤーで短絡してから触れなければなりません。
二重星型接続のコンデンサバンクのニュートラル線や直列接続のコンデンサストリングについては、個別の放電も行う必要があります。
変電所設備の中で、電力コンデンサは絶縁が弱く、内部発熱が高く、熱放出が悪く、内部故障率が高く、可燃性の内部材料を持っているため、比較的脆弱です。そのため、可能な限り低温で良好な換気環境を提供することが望ましいです。
8. 電力コンデンサの修理
(1) 以下の故障は現場で修理することができます：
ケースからの油漏れはハンダ付けで修理できます。
ブッシング溶接部からの油漏れもハンダ付けで修理できますが、銀メッキを損傷しないよう過度の熱を加えないように注意する必要があります。
(2) 接地絶縁の破壊、損失正接の大幅な増加、重大なケースの膨張、またはオープン回路などの故障は、適切な工具と試験装置を備えた専門のコンデンササービス施設で修理する必要があります。
