呂梁油田の110kV変電所の35kV開閉所における永久磁石回路遮断器の変換について

I. 寒冷冬期における設備の難題

2002年に稼働を開始した呂梁油田の110kV変電所の35kVスイッチルームは、私のメンテナンスチームにとって常に重要なエリアでした。元々のZN23-40.5/1600真空遮断器は、バネ操作機構を装備しており、氷点下の冬には繰り返し問題が発生していました。200以上の部品と12段階の機械連携を持つこのバネ機構は、摺動摩擦面で深刻な摩耗を経験しました。-40℃以下の温度では潤滑油が凍結し、ベアリングが固まることもありました。ある重要な寒波期間中、第3インカミングラインの遮断器が4時間リセットできず、停電を防ぐために私たちは電気ヒーターを使用してスイッチギアの横で作業を強いられました。

II. 永久磁石遮断器への転換

2010年、技術リーダーとして新疆油田会社が開始した35kVスイッチギア改修プロジェクトに参加しました。YWL-12永久磁石遮断器の設計「二安定状態永久磁石機構+知能コントローラ」は、私たちのアプローチを革命的に変えました：

(A) 技術的突破：機械制御から磁石制御へ

• 永久磁石機構の原理：実験室シミュレーションでは、220V DCパルスが閉鎖コイルをトリガーし、電磁場と永久磁石のフィールドが重なり合って1,800Nの駆動力を生成し、15msで接触ばねのエネルギー貯蔵が完了します。トリップ時には逆の電磁場が保持力を低下させ、開くばねが接触を2.8m/sで分離します。「電磁トリガー+永久磁石保持」設計により、バネ機構のエネルギー貯蔵モーターと複雑な連携が不要になりました。

• 緊急設計機能：手動トリップ装置は印象的でした。-30℃でも電気トリップ速度と匹敵する12N・mのトルクで動作し、現場試験で信頼性が確認されました。

(B) 現場での適用結果

• 耐寒性検証：2011年の冬、-38℃での最初の改修遮断器のテストでは、100回連続の動作を行いました。バネ遮断器は潤滑油が凍結したため17回目のサイクルで停止しましたが、永久磁石遮断器は±2msの動作時間偏差を維持しました。これにより、機構キャビネットの加熱ブランケットは不要となりました。

• 知能制御の利点：新しい電子コントローラは、接触移動曲線をリアルタイムで監視します。B相で0.3mmのオーバートラベル偏差が発生した際、システムは24時間前に警報を発しました。古いバネ機構は音による警告に依存しており、一度は接続ピンが外れて故障しました。

• 寿命とエネルギー消費：6ヶ月後、分解された永久磁石遮断器の接触磨耗はわずか0.05mmであり、未改造のバネ遮断器は0.3mmでした。さらに注目すべきは、保持電流が50μA（従来の機構の1/1000）であるため、コイルの過熱故障が解消されました。

III. 2年間の運用データ

2012年末までに、16基の永久磁石遮断器が730日間動作し、以下のような驚くべき統計結果が出ています：

• 年間運転障害が27件から0件に減少

• ユニットあたりのメンテナンス時間数が8時間から1.5時間に減少

• 全体的な設備障害率が92%減少

昨年の冬のシャットダウン期間中に、同僚たちが簡単に遮断器のテストを行うのを見て、私はかつて凍結条件下でバネ機構と苦労していた初期の日々を思い出しました。永久磁石技術の「メンテナンスフリー」性質により、スマートグリッドアップグレードに集中できるようになりました。これは技術革新が即時的な問題を解決すると同時に、将来の可能性を開くことを証明しています。