RMUが故障する理由？結露とガス漏れの説明

1. はじめに

リングメインユニット（RMU）は、負荷スイッチと遮断器を金属または非金属の筐体内に収容した一次電力配電装置です。小型で構造が簡単、絶縁性能が優れ、コストが低く、取り付けが容易で完全密封設計であるため[1]、RMUは中国の電力網における中低圧電力システム、特に10kV配電システムで広く使用されています[2]。経済成長と電力需要の増加により、供給システムの安全性と信頼性に対する要求が高まっています[3]。その結果、RMU製造技術も進歩しています。しかし、結露やガス漏れなどの問題は依然として一般的な運転障害となっています。

2. リングメインユニットの構造

RMUは、負荷スイッチ、遮断器、ヒューズ、分離スイッチ、接地スイッチ、主母線、枝線母線などの主要なコンポーネントを特定の圧力でSF₆ガスを充填したステンレス鋼製のガスタンク内に収容し、内部絶縁強度を確保します。SF₆ガスタンクは主にステンレス鋼製のシェル、ケーブルフィードスルー・ブッシング、サイドコーン、視察窓、圧力開放装置（破裂ディスク）、ガス充填バルブ、圧力計ポート、操作機構シャフトから構成されています。これらのコンポーネントは溶接とシールガスケットによって完全密封のエンクロージャーに組み立てられます。

RMUはいくつかの方法で分類できます：

• 絶縁媒体による分類：真空RMU（真空遮断器を使用）およびSF₆ RMU（六フッ化硫黄を使用）。

• 負荷スイッチの種類による分類：ガス生成型RMU（固体消弧材料を使用）およびパッファータイプRMU（圧縮空気を使用して消弧）。

• 構造設計による分類：共通タンクRMU（すべてのコンポーネントが一つのチャンバに収容）およびユニットタイプRMU（各機能が個別のコンパートメントに収容）[4]。

3. RMUによく見られる故障タイプ

長期運用中に、RMUはさまざまな要因により様々な故障を経験します。最も一般的なのは結露（湿気侵入）とガス漏れです。

3.1 RMUでの結露

RMU内で結露が発生すると、水滴が重力によってケーブル上に落ちます。これによりケーブルの絶縁性能が低下し、導電性が増大し、部分放電を引き起こす可能性があります。このような状態で長期間動作させると、ケーブル爆発やさらには重大なRMU故障につながる可能性があります[5]。また、多くのRMUのエンクロージャーや構造部材は金属製であるため、湿気により操作機構やキャビネット部品の錆びが進行し、機器の耐用年数が短くなります。

3.2 RMUでのガス漏れ

現場調査とメーカー調査により、RMUガスタンクからのガス漏れは広範かつ深刻な問題であることが明らかになっています。漏れが発生すると、内部絶縁強度が低下します。通常の切り替え操作でも、弱まった絶縁強度を超える一時的な過電圧が発生し、絶縁破壊や相間短絡を引き起こし、電力システムの安全な動作に大きな脅威となります。

4. RMUでのガス漏れの原因

ガス漏れは主に溶接部、動的シール、静的シールで発生します。溶接漏れはパネルの重なり部分、角部、外部金属部品（例：ブッシング、シャフト）が本体タンクに溶接された部分でよく見られます。製造時に貫通不足、微細な亀裂、または溶接品質が悪いために小さな漏れパスが作られます。動的シール（例：操作シャフト周囲）は時間とともに摩耗しやすく、静的シール（例：フランジ間のガスケット）は劣化、不適切な圧縮、温度変動により徐々にガスが失われます。