負荷開閉装置と分離器と真空遮断器：主な違いと機能

ロードブレーカースイッチとは何ですか？

ロードブレーカースイッチは、簡易的な消弧機構を備えた制御装置で、負荷下で回路を遮断したり閉じたりすることができます。一定のレベルの負荷電流や過電流を遮断できますが、短絡電流は遮断できません。そのため、高圧フューズと直列に使用し、フューズによって短絡障害をクリアする必要があります。

ロードブレーカースイッチの機能：

• 遮断・接続機能: 限られた消弧能力があるため、ロードブレーカースイッチは通常3〜4倍までの負荷電流や過負荷を遮断および接続することができます。また、分離器で許容される以上の容量を持つ無負荷変圧器、長距離の無負荷線路、時には大容量のコンデンサバンクも操作できます。

• 代替機能: ロードブレーカースイッチと制限フューズを直列に組み合わせると、回路ブレーカーを代替できます。ロードブレーカースイッチは小さな過負荷の遮断と接続を処理し、制限フューズは大きな過負荷とすべての短絡電流を処理します。

• 組み合わせ装置: ロードブレーカースイッチと制限フューズを直列に組み合わせた一体型装置は、国際標準では「スイッチ・フューズ組合せ」と呼ばれます。フューズは供給側または負荷側に設置できます。フューズの交換頻度が少ない場合、供給側に設置することが好ましく、これによりロードブレーカースイッチは分離器として機能し、制限フューズに適用される電圧を分離できます。

分離器（アイソレーター）とは何ですか？

分離器は、消弧機構を持たない制御装置です。その主な機能は、他の電気機器の安全なメンテナンスのために電源を分離することであり、負荷下での操作は厳しく禁止されています。ただし、特定の条件下では、低出力回路の接続または切断が可能です。これは高圧開閉器の中で最も広く頻繁に使用される装置の一つです。

分離器の機能：

• 安全な分離点の確立: 開いた後には信頼性のある絶縁ギャップを作り出し、メンテナンス中の設備または回路を電源から明確に分離し、人員と設備の安全を確保します。

• 回路の切り替え: 操作要件に応じて回路の接続を切り替えます。

• 小さな電流の遮断: 布線管、バスバー、接続部、短いケーブルの充電電流、スイッチ均等化コンデンサーの静電容量電流、ダブルバスバー転送操作時の循環電流、電圧トランスの励磁電流などの回路内の小さな電流を遮断できます。

• 無負荷変圧器の励磁電流の遮断: 構造タイプによっては、一定容量までの無負荷変圧器の励磁電流を遮断することができます。

分類：

• 設置場所による: 屋外高圧分離器と屋内高圧分離器に分けられます。

• 屋外型: 風、雨、雪、汚染、結露、氷、重霜などの厳しい環境条件に耐えるように設計され、屋外設置に適しています。

• 絶縁柱構造による: 単柱型、双柱型、三柱型の分離器に分類されます。単柱型分離器は、空中母線の垂直空間を直接電気絶縁として使用し、土地面積の節約、接続導体の削減、開閉状態の視覚的表示といった利点があります。特に超高圧送電システムにおいて、単柱型分離器は変電所でのスペース節約効果が顕著です。

注: 分離器は主に低圧設備、例えば住宅やビルの低圧最終配電システムで使用されます。「負荷下での回路の遮断と接続」が主な機能であるという説明は誤りで、その主な機能は電源の分離です。

真空遮断器とは何ですか？

真空遮断器は、高真空を使用して消弧媒体と遮断後の接触間の絶縁媒体とするためにその名が付けられました。小型軽量で、頻繁な操作に適しており、メンテナンスフリーの消弧機能があり、配電ネットワークで広く使用されています。

真空遮断器は主に3〜10 kV、50 Hzの三相交流システムの室内配電装置で使用されます。工業鉱業企業、発電所、変電所における電気機器の保護および制御要素として使用され、特に油を使わない、メンテナンスが最少限で、頻繁な操作が必要な用途に適しています。中置き式開閉器、二段式キャビネット、または固定キャビネットに設置され、高圧電気機器の制御および保護スイッチとして使用されます。

真空遮断器の動作原理

操作機構によって動触点と定触点が開かれるとき、それらの間にアークが形成されます。高温により触点表面の金属が蒸発します。特別に設計された触点形状により、電流が磁界を生成し、アークを触点表面の接線方向に速やかに駆動します。一部の金属蒸気が金属シールド（スクリーン）に凝縮します。電流が自然にゼロ通過すると、アークは消滅し、触点間の絶縁強度が速やかに回復します。

真空遮断器の機能

遮断器は過負荷保護、短絡保護、低電圧保護などの保護機能を提供し、回路と電源を効果的に保護します。

ロードブレーカースイッチと分離器の違い

• 遮断電流能力:

• 分離器には消弧機構がなく、無負荷電流しか遮断できず、負荷電流や短絡電流は処理できません。操作は完全に非活性かつ無負荷の回路で行われる必要があり、負荷下での操作は厳しく禁止されており、安全上の事故を防ぐ必要があります。

• ロードブレーカースイッチには消弧機構があり、定格負荷電流および一定の倍率までの過負荷を遮断することができますが、短絡電流は遮断できません。

• 消弧機構の有無:

• これが根本的な違いです。消弧機構はスイッチの開閉操作を補助し、アークを効果的に制限および消去し、操作の安全性を向上させます。したがって、ほとんどのスイッチング装置（特に電流を遮断するためのもの）は消弧機構を備えています。

• 機能目的:

• 分離器は主に高圧回路で明確な分離点を確立し、帯電部分と非帯電部分を分離し、メンテナンス中に人員の安全を確保するために使用されます。

• ロードブレーカースイッチは固定高圧設備で使用され、故障電流（過負荷）および設備の定格動作電流を遮断します。両方とも高圧システムで使用されますが、機能的な役割は異なります。

高圧ロードブレーカースイッチと真空遮断器の違い

• 遮断能力: 高圧ロードブレーカースイッチは負荷下で遮断でき、自己消弧能力がありますが、遮断能力は小さく制限されています。

• 構造の違い: 高圧分離器は通常、負荷下で遮断できず、構造に消弧チャネルがありません（いくつかの特別に設計された分離器は小さな負荷を遮断できるが、構造は比較的単純です）。

• 分離機能: 高圧ロードブレーカースイッチと高圧分離器はどちらも可視的な分離点を作ることができます。一方、多くの遮断器にはこの機能はありません（一部の遮断器は分離機能を持っています）。

• 保護機能:

• 高圧分離器には保護機能がありません。

• 高圧ロードブレーカースイッチの保護は通常、直列に接続された高圧フューズに依存し、瞬時保護および過電流保護のみを提供します。

• 高圧遮断器（真空遮断器など）は非常に高い遮断能力を持つように設計され、主に二次保護装置と組み合わせた電流変換器によって保護され、短絡、過負荷、接地漏れ保護などの複数の保護機能を提供します。

• 機能的位置づけ: 高圧ロードブレーカースイッチは高圧遮断器と高圧分離器の中間に位置します。通常、高圧フューズと直列に使用され、パワートランスフォーマーの制御に使われます。負荷電流と過負荷を遮断できますが、短絡電流を遮断できないため、短絡保護にはフューズに依存します。