GW4遮断器のインストールとコミッショニング方法

変電所では、遮断器の数は一般に開閉器の2〜4倍です。その数が多いため、設置と調整の作業量はかなりのものです。110kV以下の電圧レベルでは、GW4型遮断器が主な設備として使用されています。遮断器の設置技術や機械的な寸法調整が要求を満たしていない場合、開閉不完全、接触部の過熱、さらには絶縁子の破損などの問題が発生する可能性があります。したがって、遮断器の設置と調整方法をまとめることは非常に重要です。著者の実践経験に基づいて、このタイプの遮断器の設置と調整手順を以下にまとめます。

1.GW4型遮断器の構造と動作原理
設置技術と調整方法をよりよく習得するためには、スイッチの構造と動作原理について十分に理解しておくことが必要です。

1.1 遮断器の構造

1.1.1 遮断器の構造
GW4型遮断器は二柱水平回転構造を特徴とし、三つの単相ユニットで構成されています。各単相ユニットは基台、絶縁支柱、導体部分からなり、手動または電動操作機構を備えています。

1.1.2 接地スイッチの構造
接地スイッチは、遮断器の導体管に固定された静止接点と基台上に取り付けられた可動接点棒で構成されています。

1.1.3 手動操作機構の構造
手動操作機構には、水平（または垂直）面内で90°（または180°）回転する操作ハンドル、雨よけカバー、内部に収納された補助スイッチが含まれています。

1.1.4 電動操作機構
電動操作機構の主要な構成要素には、電動モーター、ギアレデューサー、補助スイッチ、リミットスイッチ、セレクタースイッチ、コンタクター、およびサーキットブレーカーがあります。

1.2 遮断器の動作原理

1.2.1 遮断器の動作原理
操作機構の出力軸が90°（または180°）回転すると、垂直管→操作軸が90°（または180°）回転→操作クランクアーム→操作される相の能動極が90°回転→水平連結ロッド→他の相の能動極が90°回転→クロスリンクロッド→駆動極が逆方向に90°回転し、三極連動動作を達成します。

1.2.2 接地スイッチの動作原理
操作機構が伝送軸と水平連結ロッドを駆動して接地スイッチの回転軸を一定角度回転させることで、開閉を達成します。

1.2.3 手動操作機構の動作原理
ハンドルを操作すると、機構の出力軸が回転し、主軸に接続された補助スイッチを駆動します。開閉操作中に、対応する接点が開いたり閉じたりして、それぞれの開閉信号を送信します。

1.2.4 電動操作機構の動作原理
モーターが起動すると、ワームギア減速ユニットを駆動します。主軸が回転し、接続された遮断器を開閉します。

2.遮断器の設置

2.1 設置の原則
適切な設置と調整は遮断器の正常動作の前提条件です。ある意味で、良い設置は成功の半分を占めます。したがって、設置時には「水平かつ鉛直」の原則を厳格に遵守する必要があります。

(1) すべての三相の基台は垂直に揃える必要があります—つまり、同じ水平面上にあるようにします—これにより水平連結ロッドが共面になることを確保します。

(2) すべての三相の基台は前後に揃える必要があります—つまり、各相の駆動極と駆動される極がそれぞれ同じ垂直面上にあるようにします—これにより水平連結ロッドが共面になることを確保します。

(3) すべての三相の基台は左右に平行にする必要があります—これにより水平連結ロッドの長さが適切に調整されます。

(4) すべての三相の絶縁子は完全に垂直にする必要があります—これにより水平連結ロッドが共面になり、良好な接触面の配置が確保されます。

(5) 操作機構の出力軸は操作される相の操作軸と同軸である必要があります—これにより必要な操作トルクを最小限に抑えます。

2.2 各部品の設置要件

(1) 絶縁部品—完全で規格に適合している必要があります。
(2) 回転（伝送）部品—潤滑され、柔軟で拘束がないこと。そうでない場合は、MoS₂または類似のグリースを塗布します。
(3) 固定部品—緩みなくしっかりと固定されている必要があります。

2.3 設置時の注意事項

(1) 定格電流は設計要件を満たす必要があります。
(2) 接地スイッチの設置方向は要件を満たす必要があります。片面接地の場合、左または右接地することができます。通常、接地スイッチはスイッチ側に位置します。
(3) 遮断器の開き方向は要件を満たす必要があります。操作機構に向かって立つと、遮断器の開き方向は観察者の視線と一致する必要があります。
(4) 左右の接触位置は正しく設置する必要があります：左接触（指接触側）は駆動極側に、右接触（接触頭側）は駆動される極側に設置します。
(5) 主ブレード操作機構は通常、A相操作軸の下に設置されます。
(6) 相間距離：110kVでは2m以上、35kVでは1.2m以上が必要です。

3.遮断器の調整

3.1 試運転の本質
試運転の本質は、正しいかつ合理的な設置に基づいて、すべての機械的な寸法と角度を標準要件に合わせて調整することです。

3.2 試運転手順（下から上へ）

3.2.1 基台の調整

(1) 基台の平坦度を調整する。

(2) クランクアーム1（水平連結ロッドに接続）とクランクアーム2（クロスリンクロッドに接続）の長さと角度は、全ての三相で一致しなければならない。クランクアーム3（主ブレード操作クランクアームに接続）はメーカーによって異なる：一部は基台シャフトに取り付ける（図1参照）、他の一部は現場で水平連結ロッドに溶接する。製品ドキュメントが調整指示を提供している場合はそれに従う。そうでない場合は、機構をスイッチ本体に接続した後、開閉角度と同期が適切になるように調整する。（クランクアーム1と2がシャフトに溶接されている場合、その角度と長さは調整不可である。）

(3) 位置決めねじを調整して、それが位置止め板との間のクリアランスが1～3mmになるようにする。

3.2.2 磁器絶縁子の調整

調整にはシムを使用できるが、同一位置に追加するシムの厚さは3mmを超えてはならず、同一位置に追加されたすべてのシムは溶接されるべきである。

(1) 磁器絶縁子の垂直性は要件を満たす必要がある。
(2) 同一ポール上の二つの磁器絶縁子の高さは同一でなければならない。

3.2.3 導電接触部の調整
端子台の固定ネジを緩め、導電棒を回転または移動させて適切な位置合わせを行う。

(1) 同一ポール上の二つの導電棒（左と右）は直線状に配置されなければならない—すなわち、それらの高さは一致し、垂直方向の高さ差は5mm未満であり、水平線上に一直線に並んでいる必要がある（図2参照）。
(2) 左右の導電棒の長さは全三相で同一でなければならない。
(3) 接触指が接触部に挿入される深さは全三相で同じでなければならない。メーカーのマニュアルに数値が指定されている場合はそれに従って調整する。数値が指定されていないが図3が提供されている場合は図3に従って調整する。数値も図3も提供されていない場合は経験に基づいて調整する。挿入が浅すぎると、閉じた後の接触面積が不足する可能性があり、深すぎると閉じる際に過大な衝撃力が絶縁子を損傷する可能性がある。したがって、閉じた後、接触指と接触ベースとの間に4～6mmのクリアランス（余裕）を維持し、閉じた際の接触指の挿入深度は総接触深度の90%以上でなければならない。

3.2.4 操作ポールの調整

(1) 開距離の調整：
隔離スイッチが開いた後、導電棒と基台の中心線との間の角度は90°～92°内にあるべきである。角度を正確に測定するのが難しい場合は、テープメジャーを使用して左右の導電棒の両端が平行かどうかを確認するという簡単な方法がある。両端の距離の差が±10mmであれば許容範囲内である。

(2) 操作ポールと操作機構との調整：
操作ポール本体と機構を閉じた位置に配置し、それらを接続する（柔軟な接続を使用する場合）。剛性接続の場合、まず接合部を仮溶接する（すべての調整が完了してから完全な溶接を行う）。一度完全な開閉動作を行い、操作ポールが完全に開いたり閉じたりするか観察する。

• ポールが完全に閉じない場合は、クロスリンクロッドの長さを調整する：「閉じきれていない場合は長くし、過剰に閉じている場合は短くする」。

• ポールが完全に開かない場合は、操作クランクアーム（図1のクランクアーム3）の長さを調整する：「開き角度が小さすぎる場合は短くし、大きすぎる場合は長くする」。

注：「開き不足時の短縮」は、操作クランクアームの長さを増やすか、包含角を増やすかのいずれかで達成できる。逆に、「延長」は角度を減らすか、アームを短くすることで行うことができる。

さらに、ポール本体と機構の角運動は一致しなければならない。したがって、操作クランクアームを調整する際には、開き角度と機構の運動角度を同時に考慮しなければならない。

• ポール本体が適切な開閉位置に達したが、機構がそうではない場合、これは機構の運動（または角度）が本体よりも小さいことを示している。この場合、操作クランクアームを短くすることで、ポール本体の必要な運動を減らす。

• 逆に、機構が位置に達したが、ポール本体がそうではない場合、操作クランクアームを長くする。

3.2.5 三極連動調整

三極連動調整は、隔離スイッチのすべての端子プレートが通常のバスバーの張力を受けている条件下で行われなければならない。そうでない場合、バスバーが接続された後に再調整が必要となる。

操作ポール（例えばA相）が適切に調整された後、全ての三極を閉じた位置に配置し、水平連結ロッドを取り付け、一度完全な開閉サイクルを行う。他の二極が適切な開閉位置に達するかどうかを観察する。

三極同期の基準は、同時に接触が接続されることに基づいています。調整中に任意の一極の接触が接触指に触れる時点で、他の二極の接触と接触指の間隙を測定し、クロスリンクロッドの長さを変更することでこれらの間隙を調整します。

同期を達成した後でも開閉位置が完全に達していない場合、「妥協法」を適用します：オーバートラベル値とアンダートラベル値の中点を取り、この中間値に向けて調整します—ただし、製造元が指定する同期許容範囲を遵守する必要があります。

一般的なシナリオ（フェーズAが動作極であると仮定）：

(1) すべての三極が同期しているが、いずれも完全な開閉位置に達していない → 動作クランクアームの長さを微調整。
(2) すべての三極が適切な開閉位置に達しているが、同期していない → クロスリンクロッドで妥協法を使用して同期標準を満たす。
(3) フェーズAとBが同期しているが、フェーズCは同期していない（しかしすべてが正常に動作） → フェーズCのクロスリンクロッドを調整。
(4) フェーズBとCが同期しているが、フェーズAは同期していない → フェーズAのクロスリンクロッドを調整。
(5) フェーズAとCが同期しているが、フェーズBは同期していない → フェーズBのクロスリンクロッドを調整。

(6) すべての三極が同期しているが、フェーズAとBが完全に閉じたり開いたりしない → フェーズAとBの間の水平リンクロッドを調整して適切な位置に持っていくか、またはフェーズCのクロスリンクロッドを調整してその不完全なトラベルがフェーズAとBと一致するようにし、その後動作クランクアームの長さを再調整する。

(7) すべての三極が同期しているが、フェーズBとCが完全に閉じたり開いたりしない → フェーズBとCの間の水平リンクロッドを調整するか、またはフェーズAのクロスリンクロッドを調整してその不完全なトラベルがフェーズBとCと一致するようにし、その後クランクアームの長さを調整する。

(8) すべての三極が同期しているが、フェーズAとCが完全に閉じたり開いたりしない → ABおよびBCの水平リンクロッドを両方調整するか、またはフェーズBのクロスリンクロッドを調整してその不完全なトラベルがフェーズAとCと一致するようにし、その後クランクアームの長さを調整する。

(9) 最悪の場合：すべての三極が同期せず不完全なトラベル → 水平リンク、クロスリンク、および動作クランクアームを妥協法を使って総合的に調整して必要な仕様を満たす。

従って、三極連動調整の原則は：同期が仕様を満たすこと、閉鎖が正確であること、開く際には必要な接触間隙距離を満たすこと。これらの三つの基準に矛盾が生じた場合、通常は開く接触間隙が優先され、必要であれば開く距離の若干の犠牲が許容される。
（注：反対側にねじ切りのあるクロスリンクおよび水平リンクロッドについては、調整時に両端の露出したねじの長さを均等に保つようにする。）

3.2.6 開閉位置ネジの調整

三極連動調整を完了したら、クロスおよび水平リンクロッドのロックナットを締めます。次に、開閉位置ネジとストッパープレートとのクリアランスを1〜3 mmに調整します。

3.3 接地スイッチの試運転

接地スイッチの試運転は、主隔離スイッチが完全に試運転された後に実施されます。方法は似ていますが、以下の点に注意が必要です：

(1) 接地スイッチの水平リンクロッドは、主にパイプクランプで接続されています。そのため、ボルトを締める際は、トルクを十字形に、対称的、均一かつ徐々に行う必要があります。そうでないと、接地導電棒と静止接触部間にずれが生じることがあります。

(2) 接地導電棒と静止接触部との接触は良好でなければなりません。理想的には、導電棒は静止接触部から3〜10 mm突き出ているべきですが、具体的な値は製造元によって異なり、マニュアルに従う必要があります。一般的に、主スイッチの水平リンクは駆動極側に設置されているため、右側接地の内部型接地スイッチでは、突き出し量が多すぎると、主隔離スイッチが開いたときに接地ブレードが機械的な干渉により閉じられなくなる可能性があります。

(3) 開いている状態では、接地導電棒は水平を維持する必要があります。必要に応じてレベルを使用して、開いた後の必要な絶縁距離が維持されていることを確認します。

3.4 機械的インターロック調整

隔離スイッチと接地スイッチの両方の試運転を完了したら、機械的インターロックを調整します—これにより、全体の隔離スイッチグループの試運転が完了します。

ベース上のセクタプレートとアーチ形状のプレートの相対位置を調整して、以下のようになります：

• 隔離スイッチが閉じているとき、接地スイッチは閉じることができない；

• 接地スイッチが閉じているとき、隔離スイッチは閉じることができない。

3.5 手動操作機構の試運転

手動操作機構は、本体と同時に調整されます。調整中に以下の点も確認します：

(1) 機構の円滑な回転—ハンドルの操作力は1 kgfを超えてはならない。
(2) 補助スイッチの正しい切り替え—標準は、機構の動きの途中で制限位置に向かって約4/5の行程で補助スイッチが確実に動作することです。

3.6 電動操作機構の試運転

電動機構の試運転は、手動タイプよりも複雑です。主要な検査項目は以下の通りです：

(1) すべての部品が完全である。
(2) 配線が正しいことを確認し、複数回の手動/電動およびローカル/リモート操作を行い、正確な動作を確認する。
(3) 試験運転のために電源を入れる前に、機構を開と閉の中間位置に配置し、その後操作を行う。
(4) モータの回転方向は、本体の必要な開閉方向と一致させる必要がある。
(5) 電気的および機械的なリミットスイッチは、本体の最終的な開閉位置と適切に調整され合わせなければならない。

4.結論

隔離スイッチは長らく単純な電気機器として認識されてきたため、機械的な拘束や導電回路での過熱などの運用上の欠陥が頻繁に発生し、しばしば予定外の停止を強制し、電力供給の信頼性に深刻な影響を与える。

隔離スイッチの構造、動作原理、および設置/調整方法に精通することで、強制停止や信頼性の低い動作を効果的に防止し、現場作業の効率を向上させ、信頼性の低い設備性能と現代の電力システムにおける高い信頼性要求との矛盾を解決することができる。