屋外真空遮断器の動作機構の保護

フィールド: 電気操作

China

近年、中圧真空遮断器は大幅な発展を遂げ、特に12 kVの電圧クラスでは絶対的な優位性を獲得しています。現在、12 kV屋外真空遮断器に一般的に装備されている操作機構は主にスプリング操作機構です。

現在、屋外真空遮断器製品はしばしば遮断器の主回路の設計と保護に焦点を当てつつも、動作中の操作機構の寿命を軽視しています。結局のところ、遮断器全体の寿命は接触部の開閉動作によって反映され、これらの動作は操作機構を通じて実現されます。したがって、操作機構の作動性能、信頼性、品質は、遮断器の作動性能と信頼性にとって重要な役割を果たします。

スプリング機構の故障の主な原因

遮断器動作中の故障モードと原因

遮断器の長期運転中に、機構の故障モードには開閉拒否や不完全な開閉があります。主な原因は以下の通りです：遮断器および機構の部品の損傷、遮断器および機構の部品の腐食、機構と遮断器間の組み立て品質、二次電気部品の故障。

部品損傷の理由: 第一に、設計過程で部品の強度が不足している。第二に、操作者の誤操作がある。第三に、腐食により部品の強度が低下する。
部品の腐食: 遮断器および機構の部品の腐食は、部品の詰まりを引き起こし、システム抵抗を増加させる。腐食状態では、工場出荷時の遮断器の開閉操作力が遮断器の要求される開閉操作力を満たせないため、不完全な開閉が生じる。特に、スプリング操作機構で広く使用されているリセットトルションスプリングまたはテンションスプリングは、腐食により機能不全となり、機構の故障を引き起こす。
組み立て品質: 機構と遮断器の組み立て品質、主に固定部品が確実に固定されているか、遮断器が適切に調整されているかが、遮断器の動作に影響を与える。
二次電気部品の故障: スプリング操作機構で使用されるトラベルスイッチ、補助スイッチ、端子台。これらのいずれかの部品の品質が悪かったり、接点が信頼できない場合、遮断器の正常な動作や信号伝送に影響を与え、さらには他の事故を引き起こす可能性がある。また、二次部品自体が湿気による腐食を受けたり、機構部品の腐食や機構の動きの詰まりにより正常に切り替わらなかったりすると、モーターやトリップ装置が焼損する可能性がある。

上記の分析から、四つの主な原因の中で、機構の腐食問題は三つに影響を与えている。機構の腐食問題は、遮断器の長寿命と高信頼性に影響を与える主要な要因である。

機構腐食の主な原因

機構部品の腐食は、スプリング操作機構の故障の主な原因である。部品表面の深刻な腐食は製品の外観を大きく損ね、伝動部品の機械的強度を低下させ、製品の性能に影響を与える。部品腐食の根本的な原因は、部品の材料、構造設計、製造プロセス、特に部品の表面処理が厳格な環境条件と気候条件に対応できないことにある。

金属材料の品質の影響: 製品で一般的に使用される材料は鋼、銅、アルミニウム、およびそれらの合金である。鋼と銅は機構の主な材料である。単に15 μmの亜鉛メッキ層に依存する鋼部品は、長期間にわたって湿気の侵食に耐えられないことが証明されている。真鍮は湿った空気環境で脱亜鉛腐食を起こし、機構で一般的に使用される銅製ブッシングは、脱亜鉛腐食によって生成された粉末で溝が埋まり、ピンシャフトが回転できなくなる。
製品設計構造、部品構造、加工技術の影響: ボールベアリングは密封不良により腐食を受ける可能性があり、湿気がベアリング内に浸透する。水の浸入、凝結、水の蓄積により錆が発生する可能性がある。さらに、部品の隙間、死角、溝、粗い表面、部品間の接続点はすべて腐食が生じやすい場所である。
金属表面保護技術の影響: 製品の大部分の部品は亜鉛メッキまたは電気泳動塗装が施されている。実際の機構組み立てプロセスでは、伝動精度のために表面コーティングが犠牲にされ、嵌合面や折り曲げ面のコーティングを取り除く必要があり、これは表面処理の目的と矛盾する。

機構腐食問題の解決策

部品腐食問題を解決するために、メーカーは通常、ステンレス鋼部品を使用し、遮断器と機構の密封を強化する。ステンレス鋼を使用することで耐食性は向上するが、材料価格が高く、部品の加工が難しく、大量生産が難しい。標準部品の多くは鋼製のローラーベアリングであり、耐食性の要件を満たしていない。この方法は症状を治療するだけで、根本的な解決にはならない。

ZW20Aのような密閉構造を採用し、SF6ガスを充填せず、複合絶縁形式を使用して清浄窒素を充填して部品を保護することは、より理想的な選択肢である。