高電圧におけるSF6スイッチギアと真空スイッチギアの典型的な違い
高圧スイッチギアにおける真空遮断器とSF6遮断器の比較
特に一時回復電圧（TRV）の上昇率が非常に急な故障電流の遮断において、真空遮断器はその優れた絶縁回復特性により、SF6（六フッ化硫黄）遮断器に比べて大きな利点があります。以下では、破壊統計、遅延破壊挙動、および誘導負荷スイッチングやコンデンサバンクスイッチングなどの特定の用途での性能を含む詳細な比較を行います。
1. 絶縁回復と一時回復電圧（TRV）
真空遮断器:
高速な絶縁回復: 真空遮断器は非常に高速な絶縁回復で知られており、これは高いTRVレートに対処する上で重要です。電流遮断後、真空ギャップはすぐに絶縁特性を回復し、急峻なTRV条件に対処するのに非常に効果的です。
急峻なTRVでの優れた性能: この高速な回復時間により、真空遮断器はSF6遮断器よりも一時回復電圧の上昇率が非常に急な場合でもより効果的に対処できます。迅速な絶縁回復により、TRVフェーズ中の再着火のリスクが最小限に抑えられます。
SF6遮断器:
遅い絶縁回復: SF6遮断器は依然として効果的ですが、真空遮断器と比較して絶縁回復が遅いです。つまり、急峻なTRVイベント中には、絶縁が完全に回復する前に再着火または破壊のリスクが高いです。
急峻なTRVには適さない: TRVの上昇率が非常に急な用途では、SF6遮断器は真空遮断器ほど良好な性能を発揮せず、遮断器へのストレスが高まり、故障のリスクも増大します。
2. 破壊統計
真空遮断器:
高い破壊電圧: 原則として、真空ギャップは非常に高い破壊電圧を持ち、ほとんどの動作条件下で高い信頼性があります。
中程度の電圧での破壊確率が低い: 高い破壊電圧にもかかわらず、相対的に中程度の電圧で破壊が起こる確率は非常に小さいです。しかし、この確率は極めて低く、実用的な応用では一般的に問題とはなりません。
SF6遮断器:
低い破壊電圧: SF6ギャップは通常、真空ギャップと比較して破壊電圧が低いため、特定の条件下では破壊しやすいです。
一貫した性能: SF6遮断器は破壊電圧が低いかもしれませんが、幅広い動作条件下で予測可能かつ一貫した性能を発揮します。
3. 遅延破壊挙動
真空遮断器:
自発的な遅延破壊: 真空遮断器の特徴の一つは、電流遮断後に数百ミリ秒以内に自発的な遅延破壊が発生する可能性があることです。これは稀な現象ですが、残留イオン化などによるもので起こることがあります。
影響は限定的: このような遅延破壊イベントの影響は最小限に抑えられるため、破壊後すぐに絶縁が回復する自己修復性により、遮断器は機能的かつ安全に保たれます。
SF6遮断器:
遅延破壊なし: SF6遮断器は遅延破壊挙動を示しません。電流遮断後、SF6ガスは急速に脱イオン化し、ギャップの絶縁特性が回復します。
4. 誘導負荷スイッチングでの性能
真空遮断器:
再着火率が高い: 特にシャントリアクタのスイッチングなどの誘導負荷スイッチングでは、真空遮断器は一周期の電流ゼロで何度も再着火する傾向があります。これは高速な絶縁回復により、TRVが遮断器の能力を超えると再着火が起こるためです。
緩和策: この問題を緩和するために、事前挿入抵抗やスナバ回路などの特別な措置を使用してTRVを制限し、再着火の可能性を減らすことができます。
SF6遮断器:
再着火率が低い: SF6遮断器は誘導負荷スイッチングアプリケーションで一般的に再着火率が低いです。これは、SF6の遅い絶縁回復により絶縁の徐々な構築が可能になり、再着火のリスクが減少するためです。
5. コンデンサバンクスイッチング
真空遮断器:
プレストライクアークの懸念: コンデンサバンクのスイッチングでは、真空遮断器は非常に高い流入電流を避ける必要があります。接触が完全に閉まる前に発生する可能性のあるプレストライクアークは、接触系の絶縁特性を劣化させ、潜在的な故障につながる可能性があります。
緩和措置: これを防ぐために、コンデンサバンクスイッチング用の真空スイッチギアには、流入電流を制限し、遮断器を保護するための事前挿入抵抗や制御された閉鎖機構などの機能が含まれることが多いです。
SF6遮断器:
流入電流の取り扱いが優れている: SF6遮断器は、高い流入電流でも絶縁特性の大幅な劣化なく取り扱うことができるため、高流入電流が期待される用途では好ましい選択肢となります。
6. 接触系設計
真空遮断器とSF6遮断器の接触系は、それぞれの動作原理に対応するように設計されています:
SF6遮断器（左）:
SF6遮断器の接触系は、ガス媒体との連携を考慮して設計されており、優れた消弧特性を提供します。接触部は通常、SF6に関連する高い電流とエネルギー散逸に対応できるよう、大型で堅牢になっています。
真空遮断器（右）:
真空遮断器の接触系は、真空環境が優れた絶縁と消弧能力を提供するため、シンプルでコンパクトです。接触部は通常、銅-タングステン合金などの高融点で良好な導電性を持つ材料で作られています。
結論
要約すると、真空遮断器はその高速な絶縁回復により、非常に急峻な一時回復電圧を持つ用途で優れた性能を発揮します。一方、誘導負荷スイッチングでは再着火が多くなりやすく、コンデンサバンクスイッチングではプレストライクアークを避けるための慎重な管理が必要です。SF6遮断器は、破壊統計面での一貫した性能を提供し、高い流入電流の取り扱いに優れているため、コンデンサバンクスイッチングに適しています。真空遮断器とSF6遮断器の選択は、具体的な用途とスイッチングする負荷の種類によって決まります。
