電力システムにおける高圧遮断スイッチの運転分析とメンテナンス戦略

I. 運転分析

1.1 運転範囲

高圧分離スイッチは、設置場所により屋外型と屋内型に、極数により三極型と単極型に分類されます。運転時には、スイッチの運転電流と電圧に十分注意を払う必要があります。

運転電圧が定格値を超えると、磁器絶縁体内部で放電が発生する可能性があります。加熱度は運転電流と密接に関連しており、外部構造の変形に大きな影響を与えます。現場での運転規則では、分離スイッチの運転温度を70°C以下に制御することが求められます。専用の消弧装置が設置されていないため、分離スイッチの適用範囲には制限がありますが、以下のシナリオで使用することができます：

• 故障のない避雷器および電圧変換器の接続または切断

• 設備管理部門の承認を得た220kV以下の母線電流の接続または切断；

• 故障のない変圧器の中性接地スイッチの開閉；

• 5A以下の無負荷導線の開閉、および空載変圧器の切替操作中に2A以下の励磁電流の制御；

• 設備管理権限の承認を得た母線ループ電流の開閉；

• 220kV以下の等電位ループ電流の開閉。ただし、ループ内のブレーカーの誤動作を防ぐための措置を講じる必要があります。

1.2 運転時の注意事項

• 負荷下で分離スイッチを操作しない（つまり、切り替え中に電源を入れない）こと；

• 帯電回路に接地スイッチを閉じないようにすること；

• 故障電流の切り替えや負荷下での操作を厳禁すること。

分離スイッチが誤って負荷下で操作された場合、操作者は直ちに動作方向を逆にしてアークを迅速に消去し、さらなるアーク発生を防ぐ必要があります。分離スイッチを操作する前に、関連するブレーカーの制御電源がオンになっていることを確認してください。ブレーカーが開いた後、接地スイッチが切断され、接地線が取り除かれ、ブレーカーが開位置にある場合のみ、切り替え操作を行うことができます。

通電時には、まず母線側の分離スイッチを閉じ、次に負荷側の分離スイッチを閉じます。非通電時には順序を逆にします。人員の安全を確保するために、遠隔操作が推奨されます。遠隔電動制御が失敗した場合は、現地電動操作を行います。両方とも失敗した場合、アンロック手順を踏んで適切な許可を得た上で、手動操作を行うことができます。

運転中は、伝統的な機構の音に異常がないか監視し、全行程が完了しているかどうかを確認します。また、すべての3相が同期して動作しているか、最終位置を正確に確認することも重要です。

分離スイッチを手動で操作する際は、絶縁手袋を着用してください。雨天時には、雨よけ付きの絶縁棒を使用し、絶縁靴を履きます。手動操作は迅速に行いますが、行程終了近くでは過度の衝撃を避けることが必要です。閉じた後は、接触面の完全性を検査します。手動で開く際は、刃が接触から離れるとすぐにアーク消去を加速します。開いた後は、分離角度が仕様に適合しているか確認します。

II. 保守戦略

分離スイッチは主に以下の部品で構成されています：伝達機構、絶縁部、支持基盤、操作機構、導電部。操作機構は電動式と手動式に分類されます。電動式には気動式、油圧式、電動式があります。分離スイッチの保守は一次システムと二次システムの両方に対応する必要があります。具体的な保守手順は以下の通りです：

2.1 一次システムの保守

まず、外観を点検します：

• ナイフスイッチの接合部が緊密かつ良好な接触をしているか確認する；

• 重度の焼損や曲がりがないか評価する；

• スイッチを開いた後、望遠鏡を使用して接触部に酸化、色調変化、変形、または焼け痕がないか観察する；

• 磁器絶縁体が清潔で、割れ、コロナ放電、または聴覚的な放電がないか確認する；

• フランジ接地部に亀裂がないか確認する；

• ねじが錆びておらず、緩んでいないか確認する；

• 接地スイッチが適切な位置にあるか確認する；

• 接地ダウンコンダクターが確実に接続されているか確認する；

• 機械的インターロックが完全であることを確認する；

• 伝達機構が曲がっていないか確認する；

• 部品が錆びておらず、緩んでいないか確認する。

伝達機構を定期的に潤滑し、摩擦点には定期的に産業用グリースを塗布します。

次に、運転電流と電圧を密接に監視します。ピーク負荷期間中は、温度を測定して許容範囲内に保つことが重要です。

第三に、異常状況下での特別な点検を行います：

• 台風などの極端な天候下では、端子接合部の接続が緩んでいないか、断線、接触不良、またはストランドの散乱がないか確認する；

• スイッチに異物がないか確認する；

• 雨天または霧の条件下では、磁器絶縁体のフラッシュオーバー、放電、またはコロナがないか確認する；

• 障害トリップ後に、スイッチの位置を確認し、接触部の過熱、部品の変形、または端子接合部の過熱がないか確認する。

2.2 二次システムの保守

二次システムの保守を行う際は：

• まず、二次配線図の正しさを確認し、設計要件に準拠しているか確認します。欠落部品、設計上の欠陥、または未実装の局所的な変更がないか評価します。モータ保護機能とインターロック機能が必要かどうか評価します。

• 次に、図面に基づいて現場で確認を行います。不一致がある場合は記録し報告します。これらの二つのステップは基本的かつ重要なものです。

• 第三に、標準に従って保守を行います：

• 「五防」（5P）インターロックシステムが適切に実装されていることを確認する；

• 分離スイッチの制御電源とモータ電源が運転中に切断されていることを確認する；

• 適切な電圧レベルを維持する；

• 特に頻繁に使用される端子の接触が信頼できるか確認する；

• ヒューズと回路保護装置の完全性を確認する；

• 開閉ボタンとスイッチの機能を確認する。

保守中に発見された問題は可能な限り即時に解決し、それ以外の場合には将来の解決のために記録します。オペレーターは、定期的な点検、動態保守、および状態監視を行い、設備の状態を予測し、科学的かつ積極的な保守を行うために既定の手順に従って作業を行う必要があります。

さらに、保守担当者に対する技術教育を強化し、多技能の専門知識を育成することで、潜在的な欠陥の早期発見と解決を可能にし、計画外の停止を減らすことが求められます。新しい材料の適用や磁器絶縁体の自動ライブクリーニングなど、技術研究への投資を通じて、スイッチの故障の可能性をさらに低減することができます。

III. 結論

分離スイッチは電力システムの運用において一般的に見られます。その構造は比較的単純ですが、運用性能と保守手法には相当の専門知識が必要です。分離スイッチの故障は、全体の電力システムの安定運用に大きな影響を与える可能性があります。そのため、実際の現場条件に基づいて適切な運転条件を確立し、科学的かつ合理的な保守戦略を実施し、これらの重要な装置の機能的信頼性を最大化するための堅固な基礎を築くことが重要です。