高圧スイッチギアの種類と一般的な故障分析
高圧スイッチギアの種類と一般的な故障分析
高圧スイッチギアは電力システムにおいて重要な電気機器です。スイッチギアの操作状態の悪化は、電力システムの障害の主な原因の一つです。高圧スイッチギアで一般的に見られる故障は何でしょうか。
(1) 屋外型と屋内型
設置環境に基づいて、高圧スイッチギアは屋外型または屋内型に分類されます。10kV以下の設備は主に屋内に設置されます。一次回路構成に基づくと、さらに受電/送電スイッチギア、連絡油スイッチギア、母線分離スイッチギアなどに細分化されます。
屋内10kV受電/送電スイッチギアには通常、少油式または真空遮断器が組み込まれています。これらの遮断器は通常、ばね式または電磁式操作機構を備えていますが、一部には手動または永久磁石式操作機構を使用しているものもあります。異なるスイッチギア設計では構造が大きく異なり、これはセンサーの選択と設置に直接影響を与えます。
(2) 固定型と引き出し型
使用と設計に基づいて、高圧スイッチギアは固定型と引き出し（ドローアウト）型に分けられます。歴史的に、発電所では駅用システムに引き出し型スイッチギアが好まれ、一方、固定型は電力供給システムで一般的でした。
技術の進歩と新製品の開発により、従来の慣行は変化しています。例えば、金属密閉装甲引き出し型スイッチギアは固定型スイッチギアから進化しました。このタイプは完全に密閉された設計で機能的に区画されており、動作安全性の向上、誤操作防止ロックの改善、メンテナンスの容易さを提供し、動作信頼性を大幅に向上させます。
(3) 高圧スイッチギアの発展
近年、コンパクトな真空遮断器の進歩と広範な使用により、中間配置スイッチギア（別名「中央室に引き出しユニットを搭載したスイッチギア」）は新しいタイプの金属密閉装甲引き出し型スイッチギアとして急速に発展しています。
中間配置スイッチギアはいくつかの利点を持っていますが、最も重要なのは引き出しユニットの小型化と機械化された製造プロセスであり、これによりトロリーとガイドレールの間のより正確な位置合わせが可能になります。一部のメーカーは、遮断器トロリーとキャビネットを別々に出荷し、現場での組立と試運転が容易で高い信頼性を実現しています。
優れた互換性により、これらのスイッチギア装置は設置場所の床の平坦度の影響を受けにくくなります。高い動作信頼性と便利なメンテナンスにより、中間配置金属密閉装甲引き出し型スイッチギアは電力供給システムでますます採用されています。
II. 高圧スイッチギアの一般的な故障分析
高圧スイッチギアの故障は主に絶縁、導電、および機械系の問題から生じます。
(1) 操作不能または誤動作
これは高圧スイッチギアで最も一般的な故障タイプで、主に以下の2つの要因に起因します。
操作機構と伝達系の機械的故障、例えば機構の詰まり、部品の変形、移動、または損傷；閉鎖/トリッププラグの緩みや詰まり；ピンの折れや緩み；ラッチの故障。
制御および補助回路の電気的故障、二次配線の接触不良、端子の緩み、配線ミス、閉鎖/トリップコイルの焼損（機構の詰まりや選択スイッチの故障による）、補助スイッチの故障、制御電源、閉鎖コンタクター、またはリミットスイッチの故障。
(2) 切替および閉鎖故障
これらの故障は遮断器自体から生じます。
少油式遮断器では、短絡時のオイルの噴出、アークチャンバの損傷、不十分な切断能力、閉鎖時の爆発などが一般的な問題です。
真空遮断器では、アークチャンバまたはベルローズの漏れ、真空度の低下、コンデンサバンクの切替時の再着火、セラミックチューブの割れなどが典型的な故障です。
(3) 絶縁故障
絶縁性能は、絶縁に作用するさまざまな電圧（通常の動作電圧と一時的な過電圧を含む）、保護措置（避雷器など）、および絶縁材料の耐電圧強度との適切なバランスが必要です。安全で経済的かつコスト効果が高い設計を目指します。
一般的な絶縁故障には以下があります。
対地外部絶縁フラッシュオーバー
対地内部絶縁フラッシュオーバー
相間フラッシュオーバー
落雷過電圧によるフラッシュオーバー
磁器またはコンデンサブッシングのフラッシュオーバー、汚染フラッシュオーバー、貫通、または爆発
支持棒のフラッシュオーバー
電流変換器（CT）のフラッシュオーバー、貫通、または爆発
磁器絶縁子の破断
(4) 通電故障
7.2～12kVの電圧レベルでは、通電故障は主に隔離接続部（ジョイント）の接触不良によるもので、これが接触部分の過熱と溶融を引き起こします。
(5) 外部力およびその他の故障
これらには、異物の衝突、自然災害、動物によるショート回路、その他の予測不可能な外部または偶発的な要因によって引き起こされる故障が含まれます。
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