高圧および中圧回路ブレーカーの操作機構に関する包括的なガイド

高・中圧遮断器におけるスプリング操作機構とは何ですか？

スプリング操作機構は、高・中圧遮断器において重要な部品です。この機構は、スプリングに蓄積された弾性ポテンシャルエネルギーを利用して遮断器の開閉動作を開始します。スプリングは電動モーターによって充電されます。遮断器が動作すると、蓄積されたエネルギーが放出され、可動接点を駆動します。

主な特徴：

• スプリング機構は、スプリングに蓄積された弾性エネルギーを利用します。

• この機構は、遮断器の開閉動作を開始します。

• スプリングはモーターによって充電され、動作時に蓄積されたエネルギーを放出して可動接点を駆動します。

高圧遮断器における油圧操作機構の仕組みはどのように機能しますか？

高圧遮断器における油圧操作機構は、遮断器の接点を開閉するために使用されます。この機構は、油圧流体ダイナミクスに基づいて遮断器の動作を制御します。動作が必要な場合、油圧が解放され、必要に応じて接点を開閉します。油圧システムの非圧縮性と流動性により、高圧切替で必要な高速かつ強力な動作を提供することが可能です。

注：以下の図は、油圧スプリング機構の原理を示しています。HMBシリーズはこの技術の有名な先駆者です。

主な特徴：

• 油圧機構は、流体ダイナミクスを利用して遮断器の操作を制御します。

• 必要なときに油圧が解放され、接点を開閉します。

• システムの非圧縮性と流動特性により、HVアプリケーションでの高速かつ高力の動作に適しています。

高圧遮断器におけるモータ駆動操作機構の役割は何ですか？

モータ駆動操作機構は、高圧遮断器において切り替え動作を制御するために使用されます。この機構は、電動モーターを使用してスプリングを充電するか、または直接可動部品を駆動します。モーターは回転してスプリングを巻き上げるか、部品を移動させることで、回路を開閉します。この設計は、高精度と制御性を提供し、高圧システムの管理に不可欠です。

注：ABBがモータ駆動機構を導入した後、PGなどの国内企業が約10年前に同様の設計を開発しました。しかし、これらのプロジェクトの多くは最終的に中断され、現在ではほとんど見られません。

主な特徴：

• モータ駆動機構は、電動モーターを使用して遮断器の操作を制御します。

• モーターはスプリングを充電するか、または直接部品を移動させて回路を開閉します。

• これは、高圧アプリケーションに必要な高精度と制御性を提供します。

中圧遮断器における磁気操作機構

中圧遮断器における磁気操作機構は、磁力を用いて遮断器を操作します。これはソレノイド（電流が流れると磁場を生成するコイル）を含んでいます。通電すると、磁場が急速に接点を引き離し、回路を遮断します。この機構は非常に信頼性が高く、高速動作を提供するため、MVアプリケーションに特に適しています。

主な特徴：

• 磁気機構は、磁場によって生成された力を利用して遮断器を操作します。

• これは、通電すると磁場を生成するソレノイド（コイル）を含んでいます。

• 磁力は急速に接点を分離し、MVシステムに理想的な高速かつ信頼性の高い動作を可能にします。

操作機構の選択が遮断器の性能にどのように影響しますか？

操作機構の選択は、遮断器の性能に大きく影響します。各タイプ（スプリング、油圧、モータ駆動、磁気）には独自の利点があり、異なる電圧レベルや用途に適しています。

• スプリング機構は、その単純さと信頼性により広く使用されています。

• 油圧機構は、高圧アプリケーションに理想的な精密な高力制御を提供します。

• モータ駆動機構は、高精度とプログラミング可能性を提供します。

• 磁気機構は、高速レスポンスタイムと高い信頼性を備え、MV真空遮断器に最適です。

最終的には、選択は具体的なアプリケーション要件、電圧レベル、負荷条件、環境要因に基づきます。

まとめ：

• 操作機構の選択は、遮断器の性能に大きく影響します。

• 各タイプ（スプリング、油圧、モータ駆動、磁気）には、異なる電圧と用途に適した独自の利点があります。

• 選択は、コストだけでなく、アプリケーション固有のニーズに基づいて行うべきです。

遮断器操作機構の将来のトレンド

技術の進歩に伴い、操作機構の未来を形作る革新的な変化が期待されます：

• 材料科学は、より耐久性があり効率的なスプリングをスプリング機構に導入する可能性があります。

• 油圧技術の改善により、より精密で信頼性の高いシステムが実現できるでしょう。

• モータ技術の進歩により、小型でエネルギー効率の高いモータ駆動機構が可能になります。

• 磁気技術の向上により、より速く強力な駆動が可能になるでしょう。

これらの進歩により、より効率的でコンパクトで信頼性の高い操作機構が実現します。

まとめ：

• 技術の進歩が操作機構の未来を形作ります。

• 材料、油圧、モータ、磁気の進歩により、性能が向上します。

• 将来の機構は、より効率的で信頼性が高くコンパクトになります。

さまざまな遮断器操作機構のメンテナンス要件

メンテナンス要件は機械のタイプによって異なります：

• スプリング機構：定期的な検査と潤滑が必要です。スプリングの完全性と機械的な滑らかさを確保します。

• 油圧機構：定期的にオイル漏れと流体状態を確認する必要があります。シールとバルブは時間とともに劣化する可能性があります。

• モータ駆動機構：モータの健康状態、ブラシ（適用される場合）、および電気接続を検査する必要があります。

• 磁気機構：一般的に低メンテナンスですが、ソレノイドと電気接続を定期的に検査する必要があります。

まとめ：

• メンテナンス要件は、機械のタイプによって異なります。

• スプリングと油圧機構はより多くの機械的なメンテナンスが必要であり、モータ駆動ユニットは電気チェックが必要です。

• 磁気機構は低メンテナンスですが、定期的な検査が必要です。

操作機構が遮断器のコストにどのように影響しますか？

機構のタイプは、遮断器のコストに直接影響します：

• スプリング機構は、単純で堅牢な設計により通常は低コストです。

• 油圧、モータ駆動、および磁気機構は複雑で、通常は高価です。

ただし、選択はコストだけに基づいて行うべきではありません。電圧レベル、負荷プロファイル、環境条件、信頼性要件などを考慮する必要があります。スプリング機構は通常、動作エネルギーが低い一方、油圧機構は高い動作力を提供します。

まとめ：

• 機構のタイプは全体のコストに影響します。

• スプリング機構はコスト効果的であり、油圧、モータ駆動、および磁気機構は高価です。

• 選択は初期コストだけでなく、技術要件に基づいて行うべきです。

さまざまな遮断器操作機構の環境への影響

異なる機構は、環境への影響が異なります：

• スプリング機構：最小限の環境影響—機械エネルギーに依存し、流体や排出物はありません。

• 油圧機構：オイル漏れのリスクがあり、土壌と水質汚染を引き起こす可能性があります。油圧流体の廃棄は慎重に行う必要があります。

• モータ駆動機構：電気エネルギーを消費し、運用エネルギー使用量と炭素足跡に寄与します。

• 磁気機構：一般的に環境に優しいですが、磁場を生成するためのエネルギーが必要です。

まとめ：

• 環境への影響は、機構によって異なります。

• 油圧システムは漏れのリスクがあり、モータ駆動システムはエネルギー消費を増加させます。

• 磁気機構は環境に優しいですが、エネルギー使用を考慮する必要があります。

高圧アプリケーション（35kV以上）におけるスプリング機構の信頼性の要約

高圧遮断器（35kV以上）の場合、スプリング機構は構造が単純で理論上はより信頼性が高いです。しかし、最近の電力網運転経験によると、スプリング機構にも問題があることが示されています。例えば：

• スプリングの疲労による不完全な開閉

• ラッチ部品の詰まりによる動作不良

• シャフト穴の変形によるトリッピング特性の変化、結果としての誤動作または故障

さらに、BLKシリーズのコイルスプリングでは、温度や湿度などの環境耐性が低いことから、スプリングの破損例が報告されています。

定期的な試験中に遮断器とその機構の欠陥を検出するため、世界中で広範な研究が行われています。多くの試験装置と分析方法が存在しますが、テスト信号と高度な分析を使用して機構の信頼性を評価し改善することは、依然として挑戦的で継続的な課題です。