AC高圧エアブレーカ遮断スイッチのIEC 62271-102規格に基づく定期試験
高圧空気遮断器と接地スイッチ：機能、タイプ、および定期的なテスト
高圧空気遮断器の機能
高圧空気遮断器は、電力システムの異なる部分間に電気的かつ視覚的な絶縁を提供することで、高圧電力システムで重要な役割を果たします。この絶縁は、通常の日常操作とメンテナンスまたは修理活動の両方で不可欠です。主な2つの絶縁形式は以下の通りです。
通常運転時の絶縁：通常運転中には、並列リアクタなどの電力システムの一部のコンポーネントは、軽負荷期間中にのみ必要となる場合があります。これらのコンポーネントは、回路遮断器を使用して切り替えることができ、不要な場合（ピーク負荷期間中に）には遮断器を使用して絶縁することができます。これにより、電力システムのリソースを効率的に管理することが可能になります。
メンテナンスおよび修理時の絶縁：送電線、変圧器、回路遮断器、またはその他の設備がメンテナンスや修理が必要な場合、これらのコンポーネントをシステムの他の部分から絶縁することが重要です。これは安全性を確保するためです。空気遮断器は、回路に可視的なブレークを提供し、作業者が作業しているシステムのセクションが非活性化され、安全にアクセスできることを確認できます。
高圧空気遮断器と接地スイッチのタイプ
高圧空気遮断器と接地スイッチは、さまざまなタイプと取り付け配置があります。最も一般的に使用される4つのタイプは以下の通りです。
垂直型：このタイプでは、移動接点が垂直に動いて遮断器を開閉します。この設計は、水平クリアランスが限られているアプリケーションに適しており、必要なスペースが少ないです。
中央側開型：このタイプでは、移動接点が遮断器の中央で開きます。両側の接点は固定されています。この設計は、オープン位置が明確に見えるため、スイッチギアアプリケーションでよく使用されます。
両側開型：このタイプでは、遮断器の両側で移動接点が開きます。より堅牢な絶縁を提供し、信頼性の高い絶縁が必要な高圧変電所で広く使用されています。
パンタグラフ型：パンタグラフ型は、ハサミのようなメカニズムを使用して接点を分離します。この設計は、適切な絶縁を確保するために大きな距離が必要な高圧アプリケーションで特に有用です。
高圧遮断器と接地スイッチの定期テスト
定期テストは、高圧遮断器と接地スイッチが必要な基準と仕様を満たしていることを確認するために実施されます。これらのテストは、材料や構造の欠陥を明らかにするために設計されており、機器の特性や信頼性を損なうことなく行われます。IEC 62271-1およびIEC 62271-102規格によると、以下のような定期テスト項目が通常実施されます。
主回路の誘電体試験：主回路に50 Hzまたは60 Hzの周波数で短時間の電源周波数試験を適用します。試験電圧は関連するIEC規格で指定されており、高度係数に基づいて調整する必要があります。
この試験の目的は、遮断器の絶縁強度を確認し、定格電圧に耐えられるかどうかを確認することです。試験電圧値は標準表で提供されており、高度係数を考慮して、高高度での空気の誘電強度の低下を補正する必要があります。
機械的操作試験：この試験は、遮断器が正常な動作条件下で正しく動作することを確認します。開閉機構の滑らかさと接点の整列をチェックします。また、指定された操作回数で故障せずに動作できることも確認します。
温度上昇試験：この試験は、定格電流条件下での遮断器の温度上昇を測定します。目標は、温度上昇が許容限度を超えないことを確認することであり、過熱による機器の損傷を防ぎます。
短絡耐久試験：この試験は、遮断器が短絡障害の熱的および電動力学的影響に耐えられる能力を評価します。遮断器は短絡を遮断するように設計されていませんが、故障したシステムのセクションを安全に絶縁する必要があります。
接地スイッチ操作試験：接地スイッチの場合、別途試験が実施され、スイッチがシステムを適切に接地できるかどうかを確認します。この試験は、メンテナンスや修理作業中の安全性に重要な接地機能の信頼性をチェックします。
絶縁抵抗試験：この試験は、帯電部と地との間の絶縁抵抗を測定して、漏れ電流がないことを確認します。高い絶縁抵抗は、遮断器の絶縁が良好であることを示します。
視覚検査：詳細な視覚検査を行い、遮断器とその部品に物理的な損傷、腐食、または摩耗がないかを確認します。この検査は、機器の性能や安全性に影響を与える可能性のある問題を特定します。
定期テストの重要性
定期テストは、高圧遮断器と接地スイッチが正しく機能し、安全に絶縁の役割を果たすことを確認するために不可欠です。これらのテストは通常、製造元の施設で実施されますが、合意により現場でも実施することができます。テストは、機器がインストールまたは稼働される前に欠陥や弱点を特定し、電力システムが信頼性と安全性を維持して動作するようにします。
IEC 62271-1およびIEC 62271-102規格に従うことで、製造元とオペレーターは高圧遮断器と接地スイッチの整合性と性能を維持し、電力システム全体の安全性と効率性を向上させることができます。
遮断器と接地スイッチの絶縁が固体コア絶縁子と大気圧下の空気だけで提供されている場合、導電部間（相間、開放スイッチングデバイス間、導電部とフレーム間）の寸法が寸法測定によって確認された場合は、電源周波数耐電圧試験を省略することができます。
高圧遮断器における接地スイッチと補助/制御回路の誘電体試験
接地スイッチの誘電体試験
接地スイッチの誘電体試験を行う際、試験電圧は接地スイッチがオープン状態で適用されます。この試験は、スイッチの異なる部分間の適切な絶縁を確認するために2つの特定の条件下で実施されます。
隣接する絶縁端子間（ベースが接地されている場合）：隣接する絶縁端子間に試験電圧を適用し、スイッチのベースは接地されます。これにより、端子間の十分な絶縁があり、偶発的なショート回路や電気的破壊を防ぐことができます。
すべての絶縁端子を一緒に接続（ベースが接地されている場合）：この条件下では、すべての絶縁端子を一緒に接続し、この端子群と接地ベース間に試験電圧を適用します。この試験は、スイッチ全体の絶縁の整合性を確認し、端子と接地間の漏れ電流がないことを確認します。
2. 運転機構の補助および制御回路の誘電体試験
適合性の検査と確認
材料と組み立て品質：補助および制御回路に使用される材料の性質、組み立ての品質、仕上げ、および腐食保護コーティングが検査されます。これにより、コンポーネントが意図した用途に適しており、時間とともに劣化しないことが確認されます。
熱絶縁：熱絶縁の適切な設置を視覚的に確認します。適切な熱絶縁は、過熱を防ぎ、機器の長寿命を確保するために重要です。
導体とケーブルの配線：導体、ケーブル、ヒーターの配線が適切に設置されており、損傷や干渉のリスクがないかを確認します。ヒーターの抵抗チェックも行い、正常に動作していることを確認します。
機能試験
低電圧回路の機能：リレー、接触器、インターロックマグネットを含むすべての低電圧回路の機能試験を行い、補助および制御回路が遮断器スイッチの他の部分と適切に連携して動作することを確認します。インターロック機構も確認し、意図したように機能することを確認します。
感電保護：視覚検査を行い、主要回路への直接接触に対する適切な保護が行われていることを確認します。また、通常の操作中に触れられる可能性がある補助および制御装置の部品が安全にアクセスできることも確認します。これにより、操作者が感電から保護されます。
補助および制御回路の誘電体試験
電源周波数試験：補助および制御回路に対しては、電源周波数試験のみが実施されます。試験電圧は1 kVまたは2 kVで、50 Hzまたは60 Hzの周波数で1秒間持続します。この試験により、低電圧回路の絶縁が定格電圧に耐えられることが確認されます。
3. 主回路の抵抗測定
定期試験では、主回路の各極の直流電圧降下または抵抗を、タイプ試験中に使用された条件と可能な限り近い条件下で測定します。具体的には：環境空気温度と測定点は、タイプ試験中に使用されたものと可能な限り近いものでなければなりません。
測定された抵抗は、温度上昇試験前の抵抗値Ruの1.2倍を超えてはなりません。これにより、主回路の抵抗が許容範囲内に保たれ、接触が良好な状態で、回路が過度の加熱なしに定格電流を通過できることが確認されます。
4. 設計と視覚検査
遮断器と接地スイッチは、購入仕様に準拠していることを確認するために徹底的な設計と視覚検査を受けます。これには以下が含まれます。
適合性の確認：注文書または契約書で規定されているすべての部品、材料、および構造が要求仕様を満たしていることを確認します。
部品の検査：クラック、腐食、不適切な組み立てなど、機器の性能や安全性に影響を与える可能性のある可視的な欠陥がないかを確認します。
ラベルと表示：必要なすべてのラベル、表示、識別タグが存在し、読み取り可能であることを確認します。これには、電圧定格、操作手順、安全警告などが含まれます。
5. 機械的操作試験
機械的操作試験は、遮断器または接地スイッチが操作機構の指定された電圧と供給圧力の範囲内で正しく機能することを確認するために実施されます。これらの試験は、主回路に電圧が加わっていないか、あるいは電流が流れていない条件下で行われます。以下の点が確認されます。
操作機構の性能
操作機構出力軸の角度：操作機構の出力軸の回転角度を測定し、設計仕様に一致することを確認します。これにより、開閉操作時に接点が正しい位置に移動することが確認されます。
操作機構出力トルクの測定：操作機構を動作させるのに必要なトルクを測定し、指定された範囲内にあることを確認します。過大なトルクは機械的な問題を示し、トルク不足は完全な操作ができない可能性があります。
操作機構モータ電流：操作中のモータの消費電流を記録し、許容範囲内にあることを確認します。異常な電流レベルは、モータや電源に問題があることを示す可能性があります。
操作時間：遮断器または接地スイッチが全サイクル（閉-開）を完了するまでの時間を測定します。これにより、装置が必要な時間制限内で動作することが確認され、システムの調整と保護に重要です。
操作サイクル
以下の操作サイクルは、遮断器または接地スイッチの信頼性と耐久性をテストするために実施されます。
最小供給電圧（85%）での10回の閉-開サイクル：遮断器または接地スイッチは、85%の定格供給電圧で10回動作させ、低電圧条件下で正しく機能することを確認します。
最大供給電圧（110%）での10回の閉-開サイクル：遮断器または接地スイッチは、110%の定格供給電圧で10回動作させ、高電圧条件下での性能を確認します。
定格供給電圧（100%）での50回の閉-開サイクル：遮断器または接地スイッチは、定格供給電圧で50回動作させ、通常の動作条件下での長期的な信頼性と耐久性をテストします。
これらの操作サイクル中には、以下の特性が記録または評価されます。
操作時間：各閉-開サイクルにかかる時間を測定し、一貫性を確認します。
最大エネルギー消費量：各サイクルでの操作機構の消費エネルギーを記録し、指定された範囲内にあることを確認します。
手動操作（該当する場合）：手動機構を持つ遮断器の場合、装置を操作するのに必要な最大力を記録します。これにより、手動操作が安全かつエルゴノミックな範囲内にあることが確認されます。
補助接点と位置表示装置
補助接点と位置表示装置（ある場合）の適切な動作が確認されます。これらのコンポーネントは、制御システムに重要なフィードバックを提供し、適切なシステム動作のために信頼性を持って動作する必要があります。
試験後の検査
機械的操作試験を完了した後、遮断器または接地スイッチのどの部分も損傷していないことを確認します。装置は良好な動作状態を維持し、摩耗、変形、または故障の兆候はありません。
主回路抵抗測定
主回路の抵抗は、機械耐久試験の前後に測定します。試験後の抵抗値は、試験前の測定値から20%以上変動してはなりません。これにより、試験中に接点が劣化またはずれていないことが確認され、装置の電気性能が影響を受けないことが確認されます。
高圧設備の特別な考慮事項
52 kV以上の定格電圧を持つ遮断器および接地スイッチの場合、機械的操作定期試験はサブアセンブリで実施することができます。これにより、試験手順がより管理しやすくなりながら、装置全体の性能が必要な基準を満たすことが確認されます。
結論
これらの包括的な設計と視覚検査、および機械的操作試験を通じて、製造元とオペレーターは高圧遮断器と接地スイッチが様々な動作条件下で信頼性と安全性を備え、意図した機能を果たすことを確認することができます。これらの試験は、早期に潜在的な問題を特定し、機器が高圧電力システムでのインストールとサービスに準備されていることを確認します。
