アーク接地とは何ですか アーク接地の原因 結果 および解決策は何か
アーク接地の定義
アーク接地は、電力システムにおける一種の接地障害現象です。主に、中性点が接地されていないシステムまたはアーク消去コイルを経由して接地されているシステムで単相接地障害が発生した際に、アーカー形状の接地電流が存在することを指します。
アーク接地の原因
絶縁破損
設備の劣化：電力設備の長期運転中に、電気的、熱的、機械的なストレスの影響により、絶縁材料は徐々に劣化し、絶縁性能が低下します。例えば、ケーブルの絶縁層が割れたり破損したりすることで、接地障害が発生する可能性があります。接地電流が大きい場合、アーク接地が形成されることがあります。
過電圧ショック：電力システムでは様々な過電圧が発生することがあります。例えば、雷による過電圧や操作による過電圧などです。これらの過電圧は装置の絶縁を損傷させ、接地障害を引き起こすことがあります。例えば、雷雨時に架空線が雷に打たれ、絶縁子がフラッシュオーバーを起こし、単相接地障害が発生する可能性があります。
外部損傷
建設損傷：道路工事や建築工事などの活動を行う際、地下ケーブルや架空線が偶発的に損傷され、接地障害が発生することがあります。例えば、掘削作業中にエクスカベーターが地下ケーブルを誤って損傷し、ケーブルの絶縁が損傷し、アーク接地が発生する可能性があります。
樹木接触：架空線が通過する地域で、樹木が高くなりすぎると、線路に触れ、接地障害を引き起こすことがあります。特に強風などの悪天候条件下では、樹木の揺れにより接地障害が発生しやすくなります。例えば、強風で樹木の枝が折れて架空線に落ち、接地障害が発生する可能性があります。
アーク接地の結果
設備の安全性への脅威
装置の絶縁損傷：アーク接地によって生成される高温と高エネルギーのアークは、装置の絶縁を深刻に損傷させる可能性があります。例えば、アークはケーブルの絶縁層や変圧器の巻線絶縁などを溶かし、装置の絶縁性能を低下させ、さらには装置を焼損させる可能性があります。
過電圧のトリガー：アーク接地は間欠的なアーク過電圧を引き起こす可能性があり、通常その振幅は高く、装置の絶縁にさらなる損傷を与える可能性があります。例えば、中性点が接地されていないシステムでは、単相アーク接地により非故障相の電圧が線間電圧の数倍まで上昇し、装置の絶縁に深刻な脅威を与える可能性があります。
供給の信頼性への影響
トリップによる停電：深刻なアーク接地障害は保護装置を動作させ、遮断器をトリップさせ、供給を中断させる可能性があります。これはユーザーに不便をもたらし、生産や生活の正常な進行に影響を与えます。例えば、工場の生産プロセスにおいて、突然のアーク接地障害が停電を引き起こすと、生産中断や経済損失をもたらす可能性があります。
故障範囲の拡大：アーク接地障害がタイムリーに解消されない場合、相間短絡障害に発展し、故障範囲が拡大し、修理の難易度と時間を増加させる可能性があります。例えば、アークが周囲の設備や導体を溶かし、相間短絡を引き起こし、故障範囲を拡大させる可能性があります。
アーク接地の解決策
設備のメンテナンスと管理
定期的な検査：電力設備の定期的な検査とメンテナンスを行い、設備の絶縁欠陥を早期に発見し対処します。例えば、定期的なケーブルの絶縁抵抗試験、部分放電検出、変圧器の油クロマトグラフィ分析、巻線の直流抵抗試験など、設備の潜在的な故障を早期に発見するために行います。
検査の強化：電力線路や設備の検査を強化し、外部損傷などの隠れた危険を早期に発見し対処します。例えば、架空線の検査回数を増やし、線路近くの樹木やゴミを適時除去し、樹木が線路に触れることを防ぎます。また、建設区域の地下ケーブルを標識し保護することで、建設損傷を防止します。
アーク消去装置の使用
アーク消去コイル：中性点が接地されていないシステムまたはアーク消去コイルを経由して接地されているシステムでは、アーク消去コイルのパラメータを適切に調整することで、接地キャパシタンス電流を効果的に補償し、アークの発生を減少させることができます。単相接地障害が発生した場合、アーク消去コイルによって生成された誘導電流は接地キャパシタンス電流を相殺し、接地電流を低レベルに抑えることができます。これにより、アーク接地の危害を軽減することができます。
接地障害線選択装置：接地障害線選択装置を設置することで、接地障害線を迅速かつ正確に検出し、故障線をタイムリーに除去し、故障の拡大を防ぐことができます。例えば、零相電流と零相電力方向に基づく接地障害線選択装置は、アーク接地障害が発生した際に迅速に故障線を決定し、故障処理の基盤を提供することができます。
設備の絶縁レベルの向上
高品質の絶縁材料の選択：電力設備の製造および設置過程において、高品質の絶縁材料を選択することで、設備の絶縁性能を向上させます。例えば、耐熱性や耐老化性に優れた絶縁材料を使用することで、設備の寿命を延ばし、絶縁損傷のリスクを軽減することができます。
絶縁処理の強化：設備の絶縁を強化することで、その絶縁強度を向上させます。例えば、ケーブル接続部の防水・防湿処理や変圧器巻線の絶縁包覆により、設備の絶縁性能を向上させ、接地障害の発生を減少させることができます。
