断路器中并联电抗器切换时的电压升高
シャントリアクタースイッチング：誘導負荷スイッチングの一般的な実践
シャントリアクタースイッチングは、誘導負荷スイッチングの中で最も一般的な実践の一つです。シャントリアクターは架空線の静電容量を補償するために設置され、瞬間的な線路負荷に基づいてオンまたはオフに切り替えられます。シャントリアクターは迷散容量を持つ集約回路要素として扱うことができるので、等価負荷回路は単純なLC（インダクターキャパシタ）回路に簡略化することができます。
切断時の電圧振動
しばしば電流切断を伴う切断の瞬間、LC回路は電圧振動を生じさせます。最大電圧は、システム電圧の1単位（p.u.）に加えて、電流切断による追加の寄与によってピークに達します。通常、単一周波数の過渡回復電圧（TRV）は高周波で、IEC 62271-110により、定格電圧72.5 kVでは6.8 kHzから、800 kVでは1.5 kHzまで標準化されています。
短いアーク時間と再着火リスク
キャパシティブ電流スイッチングと同様に、リアクター電流は非常に低いため、非常に短いアーク時間後に切断が発生します。この短い期間は、回路ブレーカーのギャップが電流ゼロ点でTRVに耐えられる十分な間隔に達していないことを意味します。これが起こると、絶縁破壊が発生し、再着火につながります。この場合、高周波のTRVによって、切断後四分の一の電源周波数周期以内に再着火が発生するため、再着火と呼ばれます。
誘導再着火における低エネルギー放電
キャパシティブ回路での再着火とは異なり、誘導再着火放電に供給されるエネルギーは比較的低く、主に迷散容量の放電です。短時間の高周波再着火電流が流れ、ギャップはそのイベントから回復するかしないかです。再着火電流が流れている間に、開口ギャップはわずかに高い絶縁破壊電圧に達します。再着火電流が切断された後、次の高いTRVが再び再着火につながる可能性があります。これは、短時間の導通期間中にリアクターの電源周波数電流がわずかに増加し、2つ目のTRVが前回よりも急峻で高い可能性があるためです。
複数の再着火と電圧上昇
再着火の連続は複数の再着火と呼ばれ、再着火電圧値の徐々の上昇は（誘導）電圧上昇と呼ばれます。複数の再着火はガスおよび油回路ブレーカーにとって特に挑戦的であり、そのためシャントリアクタースイッチングは「回路ブレーカーの悪夢」とも呼ばれます。これは特に、シャントリアクタースイッチングが日常的な操作であり、これらの装置に頻繁なストレスを与えるためです。
複数の再着火を含むSF6回路ブレーカーテストの分析
示されている図のSF6回路ブレーカーテストでは、7つの再着火が回復前に観察されます。各再着火直後、非常に高周波の再着火電流がギャップを約100 μs間導通させます。負荷リアクター間の最大電圧は2.3 p.u.に達します。再着火がなければ、非常に小さな切断電流により最大電圧は1.08 p.u.でした。過渡回復電圧（TRV）のピーク値は3.3 p.u.です。
主要な観察結果：
複数の再着火: 非常に小さな切断電流にもかかわらず、複数の再着火後に負荷電圧が大幅に上昇します。これは再着火がシステムの電圧レベルに及ぼす重要な影響を強調しています。
高周波再着火電流: 再着火電流は非常に高周波であり、約100 μs間ギャップを導通させます。この短時間の導通により、電圧が急速に上昇し、その後の再着火につながります。
電圧上昇: 負荷リアクター間の最大電圧は2.3 p.u.に達し、再着火がない場合の予想電圧（1.08 p.u.）の2倍以上です。ピークTRV値が3.3 p.u.であることは、複数の再着火による電圧上昇の深刻さをさらに強調しています。
シャントリアクタースイッチングにおける複数の再着火の防止
シャントリアクタースイッチング中の複数の再着火は、制御スイッチング技術を通じて効果的に回避できます。接触分離をランダムに依存する代わりに、制御スイッチングは電流ゼロ点よりも十分前に接触が分離するようにします。このアプローチにはいくつかの利点があります：
短いアーク時間の回避: 接触を事前に分離することで、アーク時間が延長され、電流が自然にゼロになる前にギャップが十分な間隔に達します。これにより、ギャップが過渡回復電圧（TRV）に耐えられるようになり、再着火のリスクが減少します。
適時切断: 制御スイッチングは、ギャップがすでに十分な間隔に達したときに切断が行われることを確保します。このタイミングは再着火の可能性を最小限に抑え、安定したシステム性能を維持します。
電圧上昇の軽減: 再着火を防ぐことで、制御スイッチングは電圧上昇のリスクも軽減します。システム電圧は期待値に近くなり、絶縁体や他の部品へのストレスが減少します。
制御スイッチングの利点
信頼性の向上: 制御スイッチングは、特にシャントリアクターを含むアプリケーションにおいて、回路ブレーカー全体の信頼性を向上させます。これにより、機器の損傷やシステムの不安定性につながる可能性のある複数の再着火の発生が減少します。
性能の改善: 再着火を避けることで、制御スイッチングは回路ブレーカーが設計パラメータ内で動作し、最適な性能を維持し、機器の寿命を延ばします。
コスト削減: 再着火の頻度を減らすことで、メンテナンス要件を最小限に抑え、潜在的な機器故障を防ぐことによるコスト削減につながります。
