高圧遮断器の牽引電力供給システムにおける応用

従来型のスイッチは、現代の電力供給システムの運用要求にますます適さなくなってきています。高圧遮断器の登場により、このギャップが効果的に埋められました。高圧遮断器システムは、従来のスイッチの構造を最適化し、適用範囲を広げ、細部に重点を置くことで、実際の運転中の電力システムの安全性と信頼性を向上させます。したがって、牽引電力供給システムにおける高圧遮断器の応用について分析および研究することは重要です。

1. 牽引電力供給システム
中国で現在使用されている電気牽引電力供給システムは、鉄道ベースの電力による推進技術の新しい形態であり、幹線鉄道や都市鉄道交通において広く応用され、優れた性能を発揮し、公共交通の利便性を大幅に向上させています。実際の使用では、電気牽引は電気エネルギーを機械的な牽引力に継続的に変換して、鉄道機関車や電車を駆動します。

中国の現在の電気牽引システムは、電流の種類によって工業周波数単相交流、直流、低周波数単相交流の3つのカテゴリーに分類されます。その中でも、工業周波数単相交流システムが最も一般的で、主に電化鉄道で使用されています。

電気牽引には以下の3つの主要な利点があります：

• 電気機関車は燃料を持たず、二次エネルギー源を使用することで、自己完結しない牽引力を効果的に発生させることができます。

• エネルギー節約を促進します。中国の鉄道業界が新たな発展段階に入ると、電気機関車の導入がさらに広がっています。

• 運行の安全性を高めます。マイクロ電子工学と情報技術の進歩により、現代の電気機関車はリアルタイムの故障検出、自動運転、遠隔操作をサポートし、牽引システムの情報化レベルを大幅に向上させています。

2. 高圧遮断器の特徴、機能、種類、および進化

(1) 機能と役割
高圧遮断器は中国の電力システムで最近広く採用されるようになりましたが、優れた性能を示しています。その核心的な機能は以下の2つです：

• 開いた状態では、接触間の視覚的かつ電気的に安全な絶縁距離を確保します；

• 閉じた状態では、定格連続電流を確実に伝送します。

これらの機能は、安全性と運行効率を大幅に向上させます。重要な役割には以下があります：
• 電力の遮断：メンテナンス中に非活性設備を活性回路から隔離し、明確なブレークポイントを作り、作業員と設備を保護します。
• 切替操作（バス転送）：装置を運行、待機、またはメンテナンスの状態間に安全に切り替えることができ、柔軟かつ安全な運行再構成を可能にします。

(2) 種類
遮断器の種類は、いくつかの基準に基づいて異なります：

• 設置場所：屋外対屋内；

• 電圧レベル：低電圧対高電圧；

• 構造設計：単柱、二柱、または三柱；

• 操作機構：手動、電動、または空気圧動式。

(3) 技術の進歩
従来の遮断器は、長期間使用すると可動接点と固定接点間の接触面積が減少し、抵抗が増加し、導通損失とエネルギー消費が高くなるという問題がありました。最近の革新である指接触技術や溝付き表面設計などにより、導電性と信頼性が大幅に改善されました。これらの改良により、現代の高圧遮断器は中国の電力インフラ全体での応用範囲が拡大しました。

3. 牽引電力供給システムにおける応用
(1) 遠隔操作（テレオペレーション）
高圧遮断器は、現在、電化鉄道の架線システムにおける重要な部品となっており、障害の隔離とセクショナルなメンテナンスを可能にし、運行の安全性と精度を向上させています。中国の電化鉄道網におけるハブ駅の多さと広い分布を考えると、現場での手動操作は非効率的であり、自動化を制限します。そのため、鉄道の近代化を進めるためには、遠隔操作の実装が重要です。

有線および無線通信の進歩により、リモート・ターミナル・ユニット（RTU）を電動操作機構に統合することが可能になりました。この統合により、遠隔遮断器操作の主要な課題が解決され、システムの信頼性が向上し、安定した電力供給が確保され、電化鉄道の全体的な自動化レベルが向上します。

(2) 有線/無線ビデオ監視
架線遮断器は通常、屋外に設置されて無人で運用されるため、遠隔操作とともに遠隔監視が必要です。ビデオ監視システムは、フィールドの状況を継続的に監視し、コマンド決定における人的エラーを最小限に抑えることができます。

このようなシステムの導入には、フリーキング・スペクトラムやWi-Fiなどの有線と無線技術を組み合わせたハイブリッド通信ソリューションが必要です。これらは中国で成熟しています。これらの高度な通信方法を統合することで、強固な遠隔ビデオ監視が可能になり、電化鉄道の運行の安全性、信頼性、効率がさらに向上します。

(3) オンライン温度監視
遮断器の接触部と接触指は、シンプルな構造ですが、厳しい屋外環境にさらされやすく、酸化しやすいです。酸化により接触抵抗が増加し、過熱を引き起こし、放置すると設備の故障や火災につながる可能性があります。

スマート変電所と無人運転の時代において、リモート温度監視は不可欠なものとなっています。中国では、主に3つの方法が使用されています：ワイヤレスセンサー、光ファイバーセンサー、赤外線熱画像法—その中でも最も広く採用されているのは光ファイバーセンシングです。

光ファイバ温度センサーは直接接触部または接触指に取り付けられます。データは高電圧耐性のある光ファイバーを通じて中央処理装置に送られ、そこから変電所のバックエンドコンピュータに送られ、リアルタイム分析が行われます。中国ではすでにデータ管理と分析用の専用ソフトウェアが開発されており、信頼性の高い温度監視を確保しています。ただし、設備やソフトウェア開発のコストが高いという課題があります。

4. 結論
中国の電化鉄道システムは新たな発展段階に入りました。伝統的な分離スイッチの継続的な最適化—指接触および凹凸表面技術を通じて—は、牽引電力用途における高電圧分離スイッチの性能を大幅に向上させ、国家鉄道網の近代化を加速しています。

従来の電力供給方式と比較して、電気牽引は優れた効率性、安全性、および低エネルギー消費を提供します。先進的な高電圧分離スイッチと電気牽引システムの統合は、中国の鉄道近代化の特徴となり、国の電化技術を世界最高水準に位置づけています。