室内高圧真空遮断器の応用
2007年の前半、淮北鉱業集団の電気機械設備会社のプロジェクト参加者として、東工場エリアの10kV変電所の技術改造を行いました。主な任務は、元の10kV分離器 - 油浸式遮断器ユニットをZN20室内高圧真空遮断器に置き換えることでした。
以前、SN10-10油浸式遮断器が長期間使用されており、その機構部で深刻な油漏れが発生していました。これにより半年ごとに補充が必要となり、大きな維持管理負荷が生じました。また、操作機構は手動であり、保護装置は従来のリレーで構成されており、信頼性が低く故障率が高かったです。さらに、リレープロテクションは年1回の調整が必要であり、これは労力と時間のかかる作業でした。
安全な生産を確保するため、これらの遮断器を真空遮断器にアップグレードすることを決定しました。この改造は既存の運転問題を解決するとともに、将来の変電所の安定かつ効率的な運転の基盤を築きました。
真空遮断器の構造的特徴
東工場エリアの10kV変電所の技術改造を通じて、ZN20型真空遮断器の構造的特徴について深く理解しました。この遮断器は主に操作機構、箱体、真空管、絶縁フレーム、および絶縁子で構成されています。立体的な配置になっており、操作機構は前面に設置されています。
薄い鋼板で作られた箱体内部では、高圧部品が後方に固定されています。機構は連結板を通じて主軸に接続され、主軸が回転するとそれに固定されたクランクアームが絶縁子を押して真空管の可動導電棒をスイッチング動作させます。閉合と開放の両方の操作は、操作機構を通じて手動または電動で制御できます。また、AC/DC両用エネルギー貯蔵モーター、補助接点機構、および操作カウンターも装備されています。パネル上には明確な「ON」と「OFF」の状態表示があり、遮断器の運転状態を直感的に監視することができます。
遮断器は真空管を使用して高圧回路を遮断します。図1に示すように、真空管は可動導電棒、静止導電棒、可動および静止接触点、シールド、ベローズ、およびセラミックハウジングで構成されています。通常10⁻⁴〜10⁻⁷トーラー（注：原文の「104 - 10⁻⁷トーラー」は誤りで、正しい範囲は10⁻⁴〜10⁻⁷トーラー）の高真空度で密封されたセラミックハウジング内に、ベローズは一端で可動導電棒に溶接され、もう一端で可動端キャップに溶接されています。この柔軟な部品は外部からの操作を可能にしながら完全な密閉性を維持します。接触点周囲のシールドは、真空アークによって生成される金属蒸気を吸収し、絶縁ハウジングの汚染を防ぎます。
改造プロジェクトを通じての実践経験から、真空遮断器が従来の油浸式遮断器に比べて以下の利点があることを深く認識しました：
適用効果
プロジェクト参加者として、真空遮断器の操作機構がエネルギーストッキングスプリングの弾性エネルギーを通じて真空管の接触点を閉じることを深く理解しています。これは手動のエネルギーストッキング速度に依存せず、高速な閉合性能を確保します。機構にはエネルギーストッキング、閉合、開放の3つの動作状態があります。
真空遮断器は、電流がゼロになったときに真空アークを消滅させることで電流を遮断します。真空アークが消滅する瞬間、接触点間の電子、正イオン、その他の粒子の密度が急速に減少します。数マイクロ秒以内に、接触間隔は基本的に元の高真空度に復元され、高い耐電圧を示し、復旧電圧を耐えつつ遮断過程を完了します。したがって、電流のゼロクロス直後に高電圧が加えられても、接触間隔は再びブレイクダウンしません—つまり、真空アークは最初の電流ゼロクロスで完全に消滅します。
適用効果
改造後の2007年6月に投入されたZN20 10kV高圧真空遮断器は、優れた性能を示しています。遮断器は開閉速度が速く、動作音が低く、正確かつ信頼性のある動作をします。
改造前の油浸式遮断器が頻繁な補充と重いメンテナンス負荷を必要としたのに対し、真空遮断器はメンテナンス作業とコストを大幅に削減し、具体的な経済的利益をもたらしました。改造前の20年以上の運用中に、変電所ではいくつかの誤操作事故（例：油浸式遮断器が閉鎖位置にあるときに強制的に分離器を開く）が発生し、さまざまな程度の設備損傷がありました。
改造後、高圧スイッチギアは分離器を排除し、各回路は単一の真空遮断器で制御されています。遮断器が開いたとき、ブレーカーカートは引き出すことができ、高圧分離器の機能を果たします。さらに、スイッチギアは「五防」要件に従って機械的および電気的なロックを装備しており、誤操作事故を効果的に防止し、事故率を低減し、安全な運転を確保します。
