35kV屋外真空遮断器の絶縁破壊故障の分析と対処

Felix Spark

フィールド: 故障とメンテナンス

China

機器説明

ZW7 - 40.5型屋外高圧真空遮断器は、真空を消弧媒体として使用する屋外設置の三相交流50 Hz高圧電気機器です。主に40.5 kV高圧送配電システム[1]における定格電流と故障電流の切り替えに使用され、特に頻繁な操作が必要な場所に適しています。

この製品の全体構造は磁器支柱型で、図1に示すように上部の磁器支柱は真空遮断器の磁器支柱であり、その中に真空遮断器が設置されています。下部の磁器支柱は支持磁器支柱です。真空遮断器の磁器支柱と支持磁器支柱の両方に優れた絶縁特性を持つ真空絶縁グリースが充填されています。三相の磁器支柱は単一のフレームワークに取り付けられています。

三相の電流変換器はこのフレームワーク内に設置されており、それぞれ三相の支持磁器支柱内の遮断器の主回路に接続されています。フレームワークの四面および底部には密封板が装備されており、屋外環境に適応しています。

真空遮断器の可動端は、駆動機構の出力軸とクランクアームおよび絶縁引き棒を通じて接続されています。遮断器の開閉操作や制御・保護配線は、機構箱内のコンポーネントと端子を通じて導出されます。三相連動操作は操作構造と伝達構造によって実現されます。

図1 真空遮断器の構造図

故障原因分析

2010年3月18日、ある変電所での通常の状態ベースメンテナンス中、テスト担当者が3515真空遮断器（型式：ZW7 - 40.5/T1250 - 25）のA相において交流耐電圧試験中に絶縁破壊が発生したことを発見しました。

テスト担当者は3515遮断器のA相における絶縁破壊に関連する分析と試験を行いました。具体的なデータは以下の表1に示します：

国網公司の通常試験規定によると、35 kV以上の真空遮断器の絶縁抵抗は3000 MΩ以上でなければならず、交流耐電圧試験電圧は工場試験値の80%、つまり76 kV/minでなければなりません。テスト担当者が3515真空遮断器の耐電圧試験を行う前に、三相すべての主回路の絶縁抵抗は規定の要件を満たしていました。

その後、テスト担当者は三相の主回路に対して個別に交流耐電圧試験を行い、A相の主回路の電圧が35 kVに達したときに電流が瞬時に増加し、破壊が発生したことが確認されました。

この現象が発生した後、テスト担当者はこのタイプの遮断器の構造に基づいて以下の試験を行いました：

真空遮断器を開き、遮断器の上部磁器支柱に対する絶縁抵抗試験を行いました。試験データは規定の要件を満たしており、不良部分は下部磁器支柱にあることが確認されました。
下部磁器支柱に対する絶縁抵抗試験を行いました。試験データは規定の要件を満たしておらず、さらに不良部分が下部磁器支柱にあることが確認されました。
下部磁器支柱は下部磁器支柱本体、絶縁タイロッド、および支持磁器花瓶から構成されています。そのため、テスト担当者は絶縁タイロッドと支持磁器花瓶間のクランクアームを切断し、絶縁タイロッドと支持磁器花瓶に対する個別の絶縁抵抗試験を行いました。支持磁器花瓶と絶縁タイロッドの絶縁抵抗は規定の要件を満たしており、不良部分は下部磁器支柱本体にあることが確定されました。
下部磁器支柱本体には真空絶縁グリースと電流変換器が含まれています。絶縁抵抗の低下は真空絶縁グリースの湿潤化と電流変換器の破壊による可能性があります。

故障対処

2010年10月末、メーカーがA相遮断器を分解検査しました。試験手順と結果は以下の通りです：

真空遮断器の上部磁器支柱と支持部を取り外し、支持磁器花瓶内部に対して直接絶縁抵抗試験を行いました。試験結果は上述の分析が正確であることを確認しました。
真空遮断器の真空絶縁グリースと電流変換器を分離し、それぞれに対し絶縁抵抗試験を行いました。真空絶縁グリースの絶縁抵抗は約50 MΩでした。一方、電流変換器の絶縁抵抗は規定の要件を満たしており、絶縁破壊は真空絶縁グリースによるものと判定されました。
真空絶縁グリースを交換した後、真空遮断器のA相に対して絶縁抵抗試験と交流耐電圧試験を行いました。試験データはすべて規定の要件を満たしていました。