110kVおよび220kV SF6回路遮断器のループ抵抗試験方法 ループ抵抗試験棒を使用して

サーキットブレーカーは電力システムにおいて最も重要な電気機器の一つです。これらは、運転線路の通常の電流を遮断、閉じ、および導くことができ、また指定された時間内に指定された異常電流（短絡電流など）を導き、閉じ、遮断することができます。サーキットブレーカーの導電回路での良好な接触は、その安全な動作を確保するための重要な条件です。接触が不良であると、スイッチが過熱したり焼損したりし、電力網で停電を引き起こす可能性があります。サーキットブレーカーの導電回路での接触が良好かどうかは、回路抵抗試験によって判断することができます。したがって、予防試験では回路抵抗の測定が必要です。ここでは、220kV六フッ化硫黄（SF₆）サーキットブレーカーの回路抵抗試験を例にとって紹介します。

2. 現状分析

現在稼働中の電力システムでは、ほとんどの110kVおよび220kVシステムがSF₆サーキットブレーカーを採用しています。サーキットブレーカー自体の絶縁設計要件と電力システムの設計要件に基づいて、110kVサーキットブレーカーの高さは一般的に2.5メートル、220kVサーキットブレーカーの高さは通常4メートルです。さらにフレームワークの高さが約2メートルあります。サーキットブレーカーの全高は4〜6メートルです。

サーキットブレーカーの回路抵抗試験を行うには、梯子や空中作業車が必要です。また、現在の逆型SF₆サーキットブレーカーでは、人的な登攀は許可されていません。従って、従来の試験方法で回路抵抗試験を行う場合、空中作業車を使用するしかありません。

3. 試験方法の概要
(1) 試験原理

サーキットブレーカーの回路抵抗試験では、電圧降下法が採用されます。電圧降下法の原理は、試験対象の回路に直流を流すと、回路の接触抵抗間に電圧降下が生じることです。試験対象の回路を通る電流と電圧降下を測定することで、オームの法則に基づいて接触直流抵抗値を計算することができます：R = U/I。サーキットブレーカーの回路抵抗試験の回路図は以下の通りです（図1）：

電圧は一方の電位点と他方の電位点との差です。もし地面をゼロ電位点と仮定すれば、適用される電圧は単純に電動力と理解できます。この場合、テストインストゥルメントを使用して二つのテストポイント間に電動力を適用するだけで十分です。

(2) 試験方法

六フッ化硫黄（SF₆）サーキットブレーカーの回路抵抗試験の現場実際接続図は以下の通りです（図2）：

周知のように、サーキットブレーカーの高電圧試験を行う際には、両側のサーキットブレーカーを確実に接地させる必要があります。これは安全性を確保するための技術的措置であり、安全規程で明確に規定されています。電流が特定の経路を通るという基本的な特性に基づいて、サーキットブレーカーの回路抵抗試験では、動作中の安全措置としての接地線を巧妙に利用して電流ループとします。接地線の断面積は25mm²で、200Aの大電流を耐えられるため、試験要件を満たしています。

試験中、サーキットブレーカーの一側の接地線の接地点を切り離し、他の側の作業点の安全な接地を維持します。試験装置の二つの電流端子をサーキットブレーカーの両側の接地線にそれぞれ接続します。これにより、両側の接地線を通じて電流を供給し、試験用の電流ループを形成します。サーキットブレーカーの一側の接地点が試験中に切断されているため、接地グリッドの抵抗は試験ループから除外され、試験ループはサーキットブレーカーのみを含むことになり、試験の正確性が保証されます。

次に、試験電圧ループの解決策です。試験電圧ループのワイヤを絶縁棒の金属トップロッド（金属トップロッドは先端が尖った特殊加工を施されていますので、サーキットブレーカーの端子ブロックとの良好な接触が保証されます）に接続します。サーキットブレーカー自体の回路抵抗値は非常に小さいため、わずかな移行抵抗でも大きな誤差を引き起こす可能性があります。試験中、絶縁棒の金属トップロッドをサーキットブレーカーの端子ブロックに押し当てます（上部と下部の端子ブロックにそれぞれ押し当てるため、二本の絶縁棒が必要です）。試験電圧ループのワイヤは細くて軽いため、試験者が絶縁棒を持ち上げて試験を行う際にほとんど影響しません。

サーキットブレーカーの両側の接地線を使用して電流ループを形成する理由は二つあります。第一に、電流ワイヤは太くて重いです。第二に、大電流による試験では、良好な接触を確保しなければなりません。そうでなければ、接触点が侵食されます。絶縁棒を使用して電流ループを形成すると、絶縁棒の重量が増えるため、試験者が操作するのが難しくなり、良好な接触を確保できない可能性があります。

試験手順は以下の通りです：まず、-Iおよび+Iリードのクリップをサーキットブレーカーの両側の接地線に取り付けます。これは地上に立っているスタッフが行うことができますので、電流ループが確立されます。次に、試験者はサーキットブレーカーのフレームまたは機構箱に立ち、電圧ループワイヤに接続された絶縁棒の金属トップロッドをサーキットブレーカーの上部と下部の端子ブロックにそれぞれ押し当てます。-Uが-Iに対応し、+Uが+Iに対応することが重要です。このようにして、試験ループが完成します。

4 試験結果の分析

試験者にとって、すべてはデータによって裏付けられるべきです。特別に準備された絶縁棒を使用してサーキットブレーカーの回路抵抗を試験し、管轄内の220kV海埂変電所と220kV嵩明変電所の220kVおよび110kVサーキットブレーカーの回路抵抗試験を行いました。

220kV海埂変電所110kVサーキットブレーカー

220kV嵩明変電所220kVサーキットブレーカー

220kV嵩明変電所220kVサーキットブレーカー

従来の方法と回路抵抗試験棒を使用した試験結果はほぼ同じで、誤差は1〜2μΩの範囲です。この誤差は許容範囲であり、この方法が実現可能かつ正確であることを示しています。

回路抵抗試験棒を使用したサーキットブレーカーの回路抵抗試験と従来の方法の比較
(1) 従来の試験方法

• 従来の方法では、作業者がサーキットブレーカーに登るか、または空中作業車を使用する必要があります。登ったり空中作業車を使用しない限り、試験リードをサーキットブレーカーの上部と下部の端子ブロックに接続することはできません。

• 高所作業には一定のリスクがあります。まず、サーキットブレーカーが破損する可能性があります（中国ではこのような事故が発生しています）。また、作業者が落下する危険もあります。現在、サーキットブレーカーへの登攀は厳しく禁止されており、これがサーキットブレーカーの試験を完了できなくなる可能性があります。

• 空中作業車を使用する場合、現場の制約があります。一部の変電所では空間が非常に狭く、一部の電気区画では空中作業車が入り込めないため、試験を完了できず、サーキットブレーカーの安全な動作を危険にさらす可能性があります。さらに、空中作業車を操作する際には、周囲の設備が通常通電しているため、常に十分な安全距離を維持する必要があります。また、停電中の設備とも十分な距離を保つ必要があります。空中作業車の操作には専門の監督が必要で、必要な人員が増えます。

(2) 回路抵抗試験棒を使用した試験

• 作業者はサーキットブレーカーのフレームまたは機構箱に立って、試験リード付きの絶縁棒を使用して試験を完了することができます。サーキットブレーカーに登る必要がないため、操作リスクが大幅に減少し、安全性が向上します。

• 空中作業車を使用する必要がないため、高所作業に関連するリスク、例えば感電のリスクや設備に触れてしまうリスクも減少します。同時に、人件費と物質資源を節約します。

• 空中作業車を使用する場合、専門の人員が必要で、作業現場での運転と設置が必要です。設置と操作後、回路抵抗試験棒を使用するよりも時間がかかります。回路抵抗試験棒を使用することで、作業時間を短縮し、作業効率を向上させ、人件費を節約することができます。

5 結論

従来の方法と回路抵抗試験棒を使用したサーキットブレーカーの回路抵抗試験の比較により、回路抵抗試験棒を使用する優越性が十分に示されました。まず、作業中の操作リスクが減少し、安全性が向上します。次に、作業効率が向上し、人件費と物質資源を節約し、電力網の安全な運転コストを削減します。