10kV真空断路器の一般的な故障とトラブルシューティング方法の詳細ガイド

一般的真空断路器故障と電気技術者による現場でのトラブルシューティング

真空断路器は電力業界で広く使用されていますが、製造元によって性能は大きく異なります。一部のモデルは優れた性能を発揮し、メンテナンスも最小限で、高い供給信頼性を確保します。一方、頻繁に問題が発生するものや、重大な欠陥により過電流トリップや大規模な停電を引き起こす可能性のあるものもあります。実際の故障処理を通じて、電気技術者が得た実践的な経験と包括的なメンテナンステクニックを学びましょう。

1. 真空遮断器内の真空度低下

1.1 故障現象
真空断路器は真空遮断器内で電流を遮断し、アークを消去します。しかし、多くの場合、定性的または定量的な真空監視機能が組み込まれていないため、真空損失は隠れた（潜在的な）故障となります。これは明確な故障よりもはるかに危険です。

1.2 根本原因

• 真空ボトルの材料または製造過程の欠陥により微小な漏れが発生する。

• ベローズの材料または製造上の問題により、繰り返し操作後に漏れが発生する。

• 電磁駆動機構を持つ分離型VCBでは、大きな連動行程が同期、バウンス、オーバートラベルに影響を与え、真空度の劣化を加速する。

1.3 危険性
真空度の低下は、断路器の故障電流遮断能力を大幅に損なうとともに、寿命を著しく短縮し、爆発のリスクも高めます。

1.4 解決策

• 定期的な停止時に真空テスターを使用して定性的な真空チェックを行い、適切な真空レベルを確認する。

• 真空損失が検出された場合は真空遮断器を交換し、その後、行程、同期、バウンステストを行う。

1.5 予防措置

• 証明済みの成熟した設計を持つ信頼できる製造元から真空断路器を選択する。

• 遮断器と駆動機構が一体化された設計を好む。

• 巡回中に真空ボトルの外部アークを確認し、存在する場合は真空密閉性が損なわれている可能性があるため、すぐに交換を計画する。

• メンテナンス中には常に同期、バウンス、行程、オーバートラベルテストを行い、最適なパフォーマンスを確保する。

2. トリップ拒否

2.1 故障症状

• リモート制御によるトリップが失敗する。

• 手動の局所トリップが失敗する。

• リレー保護が動作しても、断路器がトリップしない。

2.2 根本原因

• トリップ制御回路の開回路。

• トリップコイルの開回路。

• 動作電圧が低い。

• トリップコイルの抵抗値が増加し、トリップ力を減らす。

• トリップロッドの変形により機械的な拘束が発生し、力が減少する。

• トリップロッドの深刻な変形により完全に詰まる。

2.3 危険性
故障時のトリップ失敗は、上位レベルのトリップを引き起こし、故障範囲が拡大し、大規模な停電を引き起こします。

2.4 解決策

• トリップ制御回路の開回路を確認する。

• トリップコイルの導通を確認する。

• トリップコイルの抵抗値を測定し、異常がないか確認する。

• トリップロッドの変形を確認する。

• 正常な動作電圧を確認する。

• 銅製のトリップロッドを鋼製に交換して変形を防ぐ。

2.5 予防措置

• 運転員：トリップ/クローズ表示灯が消えている場合は、直ちに制御回路の開回路を確認する。

• メンテナンススタッフ：停止中にトリップコイルの抵抗値を測定し、トリップロッドの状態を確認する。銅製ロッドを鋼製に交換する。

• 低電圧トリップ/クローズテストを行い、信頼性を確保する。

3. スプリング機構 – 充電回路の故障

3.1 故障症状

• 閉じた後、断路器がトリップできない（エネルギー不足）。

• ストレージモーターが継続的に動作し、過熱や焼損のリスクがある。

3.2 根本原因

• リミットスイッチが低く設置されている：スプリングが完全に充電される前にモーターパワーがカットされ、トリップに必要なエネルギーが不足する。

• リミットスイッチが高く設置されている：完全充電後もモーターが電源投入されたまま。

• リミットスイッチの故障によりモーターが停止しない。

3.3 危険性

• 充電不十分は故障時のトリップ失敗を引き起こし、上位レベルのトリップを引き起こす。

• モーターの焼損により断路器が操作不能になる。

3.4 解決策

• リミットスイッチの位置を調整し、正確なモーターカットオフを実現する。

• 破損したリミットスイッチをすぐに交換する。

3.5 予防措置

• 運転員：動作中に「スプリング充電」表示を監視する。

• メンテナンス：サービス後、二回の局所トリップ/クローズ操作を行い、正常な動作を確認する。

4. 同期不良および接触バウンス過大

4.1 故障現象
これは隠れた故障であり、機械特性テスト（例：タイミングアナライザー）でしか検出できません。

4.2 根本原因

• 断路器本体の機械品質が悪い；繰り返し操作によりずれやバウンスが大きくなる。

• 分離型ブレーカーでは、長いリンクロッドが力を均一に伝達せず、相間タイミングの差とバウンスが増加する。

4.3 危険性
バウンス過大または同期不良は、故障電流遮断能力を大幅に損ない、寿命を短縮し、爆発のリスクも高めます。この故障は隠れた性質を持っているため、特に危険です。

4.4 解決策

• 三相絶縁引棒の長さを調整し、同期とバウンスを許容範囲内に収める（適切な行程とオーバートラベルを維持しながら）。

• 調整が効果的でない場合は、故障相の真空遮断器を交換し、再調整する。

4.5 予防措置

• 老朽化した分離型ブレーカーを一体型（モノブロック）デザインに交換して故障リスクを減らす。

• メンテナンス中に必ず機械特性テストを行い、早期に問題を検出し解決する。

最終注意：環境保護

環境への影響を無視してはなりません。クリーン、乾燥、振動のない、温度管理された条件下で真空断路器を安全かつ信頼性高く動作させることが重要です。