真空技術が現代のリングメインユニットでSF6を置き換える方法
リングメインユニット（RMU）は、二次電力配電に使用され、住宅コミュニティ、建設現場、商業ビル、高速道路など、エンドユーザーに直接接続されます。
住宅変電所では、RMUが12kVの中圧を導入し、トランスフォーマーを通じて380Vの低圧に降圧します。低圧スイッチギアが電気エネルギーを様々なユーザー単位に分配します。住宅コミュニティにおける1250kVAの配電トランスフォーマーの場合、中圧リングメインユニットは通常、2つの入力と1つの出力、または2つの入力と複数の出力の構成を採用し、各出力回路はトランスフォーマーに接続されます。1250kVAのトランスフォーマーの場合、12kVリングメインユニット側の電流は60Aです。負荷遮断スイッチとヒューズを組み合わせたフュージドスイッチギアコンビネーションユニット（FRユニット）を使用します。100Aのヒューズが使用され、負荷遮断スイッチがトランスフォーマーの通電または非通電を制御し、ヒューズがトランスフォーマーの短絡保護を行います。1250kVAのトランスフォーマーは380Vの低圧電流2500Aを出力し、これは国網標準の低圧スイッチギアを通じて分配されます。
SF6ガス絶縁型RMUは小型で、共通タンク設計はさらに小型でコスト効果的です。SF6ガスの優れた絶縁性と消弧性能により、スイッチギア内の負荷遮断スイッチはSF6ガスを使用して消弧を行い、最大630Aまでの隔離および有効負荷電流を切断することができます。
環境に優しいガス絶縁型RMUの場合、SF6ガスに匹敵する絶縁性と消弧性能を持つ代替ガスが存在せず、また分離器は負荷電流を切断できないため、分離器と真空負荷遮断スイッチの組み合わせが一般的に使用され、従来1つのスイッチで行っていた機能を果たします。
下図の上段は従来のSF6 RMUの一次回路方式を示し、下段は環境に優しいガス絶縁型RMUの一次回路方式を示しています。
Fタイプのキャビネットにおいてリングインとリングアウトの負荷遮断スイッチがある場合、分離器と真空スイッチが必要であり、トランスフォーマー出力用のFRキャビネットでは、分離器と真空スイッチとヒューズも必要となり、スイッチング構成がより複雑になります。
リングメインユニット負荷遮断スイッチの電気パラメータは以下の通りです：
• 定格電流：630A
• 定格短時間耐え得る電流：20/4 (25/4*) kA/4秒
• 定格短絡閉鎖電流：50 (63*) kA
• 負荷遮断スイッチの機械耐久性：クラスM1、5000回操作
• 接地スイッチの機械耐久性：クラスM1、3000回操作
• 負荷遮断スイッチの電気耐久性：クラスE3、200回操作
したがって、シュナイダーは並列真空消弧方式を導入しました。つまり、スイッチ内に真空遮断器を並列に設置することです。開動作中に真空遮断器の可動接触リンクが同期的に駆動され、アークが真空遮断器に移動しそこで消弧されます。
消弧後、真空遮断器の接触部は閉位置に戻り、スイッチの次の閉動作では真空遮断器は動作しません。
この設計では、分離器と真空スイッチの2つの独立した構造に対して1つの操作機構だけで済むため、サイズが小さくコストが抑えられます。しかし、2つの独立したスイッチと比較して、並列スイッチ機構は正確なスイッチ動作を確保するために設計、製造工程、信頼性に対する要求が高くなります。
この種の並列真空遮断器負荷遮断スイッチは異なる構造形式がありますが、基本的な原理は同じです。
小型化された真空遮断器が主スイッチ接触部と一体化され、最大630Aまでの小電流の切断にのみ使用されます。
「二炭素」目標に沿って、環境に優しいガス絶縁型スイッチギアは避けられないトレンドです。技術革新なくただ部品を積み重ねることは、材料や資源の消費増加、損失の増大、持続可能な発展の妨げとなります。新しい代替ガスと消弧方法の研究と並行して、機構を簡素化し、操作を容易にし、信頼性を向上させるソリューションの追求は、先進的な設備メーカーと製品にとって有望な道筋です。顧客も技術的に先進的な代替製品を選択し、「二炭素」目標の早期達成に貢献すべきです。
