低圧真空回路遮断器の利点と応用
低圧真空遮断器：利点、応用、技術的課題
低圧のため、低圧真空遮断器は中圧タイプと比較して接触間隔が小さいです。このような小さな間隔では、大短絡電流を切断する際には横磁界（TMF）技術が軸磁界（AMF）よりも優れています。大電流を切断するとき、真空アークは制約されたアークモードに集中し、接触材料の沸点に達する局所的な侵食ゾーンが形成されます。
適切な制御がない場合、接触表面の過熱部から過剰な金属蒸気が放出され、電流ゼロ後の一時回復電圧（TRV）下で接触間隔の絶縁破壊が起こり、切断失敗につながります。真空遮断器内にアーク柱に対して垂直な横磁界を適用することで、制約されたアークが接触表面全体で急速に回転します。これにより、局所的な侵食が大幅に減少し、電流ゼロ時の過度な温度上昇を防ぎ、遮断器の切断能力が大きく向上します。
真空遮断器の利点：
接触部はメンテナンス不要
長寿命で、電気寿命は機械寿命にほぼ等しい
真空遮断器は任意の向きに取り付け可能
静粛な動作
火災や爆発のリスクなし；アークは完全に密閉された真空室内に含まれているため、石炭鉱などの危険な爆発防止環境に適しています
周囲の環境条件（温度、塵、湿度、塩霧、高度）によって性能に影響を受けない
非常に小さな真空間隔でも高電圧を耐えられる
通常、最初の電流ゼロクロッシングで電流の遮断が完了する
環境に優しく、容易にリサイクル可能
低圧真空遮断器は、従来の空気遮断器（ACB）と同じく包括的な保護機能、広範な測定機能、豊富な診断機能を持っています。しかし、それらは電気的および機械的耐久性が高く、定格短絡遮断回数が多い、強力な消弧能力、真の「ゼロアークフラッシュ」性能などの優れた利点があります。
これらの特性により、特に厳しい環境や高電圧低周波システム（TN、TT、IT構成でのAC690Vおよび1140Vなど）に適しており、太陽光発電や風力発電アプリケーションで一般的に見られます。これらは送電損失を減らす高電圧集電システムを可能にします。ライン保護だけでなく、これらの遮断器はモーター（GB50055の要件を満たす）や発電機（GB755の標準を満たす）を保護することもでき、ユーザーにより安全で信頼性の高い包括的な低圧電力配分保護ソリューションを提供します。
なぜ低圧用途で真空遮断器がもっと広く使用されていないのか？
主な理由は動作機構のエネルギー需要が大きいことです：
低圧遮断器は通常、コンパクトな部品を使用した軽量の動作機構を採用しています。一方、真空遮断器は特に高遮断容量のアプリケーションでは大幅に多くの動作エネルギーを必要とします。小さな接触間隔のために、アークを消去するには強烈なエネルギーが必要です。障害遮断中の電磁力に対抗するために、高い接触圧力が必要です。例えば：
31.5kAの真空遮断器は約3200Nの接触圧力を必要とします。
接触摩耗後でも適切な圧力を維持するためには4mmの接触移動が必要です。
そのため、接触接続から完全閉鎖までの総エネルギーは空気遮断器よりもはるかに多いです。
具体的なエネルギー要求は以下の通りです：
40kAの遮断器では45ジュール（接触圧力：4200N）
50kAの遮断器では63ジュール（接触圧力：6200N）
したがって、これらの要求を満たすために動作機構は大幅に強化する必要があります。100kAの低圧アプリケーションでは、真空遮断器に必要なエネルギーは標準的な低圧動作機構の容量を超えています。
完全なアップグレードが必要です—より大きなエネルギーストアスプリング、増加したスプリング圧縮ストロークなど。一部の既存の機構は最小限の圧縮しかありません（たとえば、わずか25mm）ので、スプリングの剛性を上げても十分なエネルギーを得ることはできません。代わりに、長いストロークを持つ機構が必要です。中圧真空遮断器で見られるように、カム駆動スプリングはしばしば50mm以上に伸びて十分なエネルギーを蓄えることができます。また、動作機構全体の機械的な強度、硬度、剛性を高めて高力に対処する必要があります。
