高圧スイッチギアの種類と一般的な故障は何ですか

高圧スイッチギアは電力システムにおける重要な電気機器です。スイッチギアの動作条件の劣化は、電力システムの故障の主な原因の一つです。では、高圧スイッチギアで一般的な故障とは何でしょうか。

I. 高圧スイッチギアの分類

(1) 屋外型と屋内型

設置場所に基づいて、高圧スイッチギアは屋外型と屋内型に分類できます。屋内スイッチギアは通常、10kV以下のシステムで使用されます。一次回路構成に基づいてさらに分類すると、入出力線スイッチギア、連絡油スイッチギア、バスセクションスイッチギアなどがあります。10kVの入出力スイッチギアでは、一般的に油浸または真空遮断器が設置されています。これらの遮断器には通常、バネ駆動式または電磁駆動機構が装備されていますが、一部には手動または永久磁石機構を使用するものもあります。異なるスイッチギア設計は構造が大きく異なり、センサーの選択と設置に影響を与えます。

(2) 固定型と引き出し型

用途に基づいて、高圧スイッチギアは固定型と引き出し型（引き出し式）に分けられます。従来、発電所では施設用システムに引き出し型スイッチギアが好まれ、一方で固定型は公共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、伝統的な慣行も変化しています。例えば、金属被覆引き出し型スイッチギアは従来の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閉鎖された設計で機能的に区切られたコンパートメントを持っています。これにより操作安全性が向上し、誤操作防止のための連鎖が強化され、メンテナンスが容易になり、大幅に操作信頼性が向上します。

(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開発と普及とともに、中間設置型スイッチギア（遮断器が中央コンパートメントに設置されたスイッチギアとも呼ばれる）が新たな種類の金属被覆装甲引き出し型スイッチギアとして急速に進化しています。中間設置型スイッチギアは多くの利点があり、最も重要なのは引き出しユニットの小型化と製造プロセスの機械化による台車とガイドレールの製造精度の向上です。

一部のメーカーは台車（主遮断器を含む）とスイッチギアキャビネットを別々に発送することで、現場での組み立てと調整が容易になり、滑らかな挿入と引き出しを保証します。優れた互換性により、サイトの床面の不均一さによる性能への影響は最小限に抑えられます。このタイプの金属被覆引き出し型スイッチギアは安全で信頼性の高い操作と便利なメンテナンスを提供し、電力供給システムでの採用が増加しています。

II. 高圧スイッチギアの一般的な故障分析

故障分析によると、ほとんどのスイッチギアの故障は絶縁、導電、および機械的な問題から生じています。

(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であり、原因は2つのカテゴリーに分かれます。第1は操作機構と伝達システムの機械的な故障で、機構の詰まり、部品の変形、移動または損傷、トリップ/クローズソレノイドの緩みや固着、ピンの折れや緩み、ラッチの故障などが含まれます。第2のカテゴリーは電気制御および補助回路からのもので、二次配線の接触不良、端子の緩み、配線の誤り、クローズ/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）、補助スイッチの操作不良、制御電源、クローズコンタクター、リミットスイッチの故障などが該当します。

(2) 切替と閉合の故障

これらの故障は遮断器自体から生じます。油浸遮断器では、短絡時の油噴射、アーク室の損傷、不足した切断能力、クローズ時の爆発などが一般的な問題です。真空遮断器では、真空遮断器またはベルオーズの漏洩、真空度の低下、コンデンサバンクの切り替え時の再起弧、セラミックハウジングの割れなどが典型的な問題です。

(3) 絶縁故障

絶縁性能は、さまざまな電圧（通常の運転電圧および過渡過電圧を含む）、保護措置（例えば避雷器）、および絶縁強度をバランスさせることで安全かつ経済的な設計を実現します。絶縁故障は主に次のように現れます：外部絶縁の接地閃絡、内部絶縁の接地閃絡、相間閃絡、雷過電圧による閃絡、汚染閃絡、ポーセリンまたはコンデンサブッシングの貫通または爆発、絶縁支柱の閃絡、電流変換器（CT）の閃絡、貫通、または爆発、およびポーセリン絶縁子の割れ。

(4) 通電故障

7.2～12kVのスイッチギアでは、通電故障の主な原因は分離スタブの接触不良で、これが接触部分の過熱と溶融につながります。

(5) 外力その他の故障

これらには、外部物体の衝撃、自然災害、小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故障が含まれます。