高圧遮断器および分離開閉器の異常動作と対処

Felix Spark

フィールド: 故障とメンテナンス

China

高圧遮断器の一般的な故障と機構圧力損失
高圧遮断器自体の一般的な故障には、閉鎖不能、開断不能、誤閉鎖、誤開断、三相非同期（接触部が同時に閉じたり開いたりしない）、操作機構の損傷または圧力低下、遮断容量不足による油噴出や爆発、および制御された位相に従って動作しない選択的位相遮断器などが含まれます。
「遮断器機構圧力損失」とは、通常、遮断器機構内の油圧、空気圧、または油レベルの異常により、開閉操作がブロックされることを指します。

運用中に開閉ブロックが発生した遮断器の処理

遮断器が運用中に開閉ブロックを経験した場合、できるだけ早くサービスから隔離する必要があります。状況に応じて以下の対策を講じるべきです：

専用バイパス遮断器またはバスタイ遮断器を兼ねるサブステーションでは、バイパス代替法を使用して故障した遮断器を電網から隔離することができます。
バイパス代替が不可能な場合、バスタイ遮断器を故障した遮断器と直列に使用し、その後、負荷側の反対側の遮断器を開いて故障した遮断器を非活性化します（負荷転送後）。
II型母線構成の場合、ラインの外部橋分離スイッチを閉じてII接続をT接続に変換し、故障した遮断器をサービスから取り除きます。
バスタイ遮断器自体が開閉ブロックを経験した場合、特定の要素の両方のバス分離スイッチを同時に閉じ（つまり、「二重跨線」）、その後、バスタイ遮断器の両側分離スイッチを開きます。
バイパス遮断器を持たない二重電源サブステーションでは、ライン遮断器が圧力損失を起こした場合、サブステーションを一時的に端末サブステーション構成に変更し、その後、圧力損失遮断器の操作機構に対処します。
リングネットワーク内で3/2母線方式で動作する故障した遮断器は、その両側分離スイッチを使用して隔離することができます。

高圧遮断器の非全相運転の結果

遮断器の一相が遮断できない場合、それは二相オープン回路に相当し、二相が遮断できない場合、それは単相オープン回路に相当します。これによりゼロシーケンス電圧と負のシーケンス電流が生成され、以下の結果を引き起こす可能性があります：

ゼロシーケンス電圧による中性点のずれは、相間地電圧の不均衡を引き起こし、一部の相が電圧上昇を経験し、絶縁破壊のリスクが増加します。
ゼロシーケンス電流はシステム内に電磁干渉を引き起こし、通信線路の安全性を脅かします。
ゼロシーケンス電流はゼロシーケンス保護リレーをトリガーする可能性があります。
システムの二つの部分間のインピーダンスの増加は、非同期運転につながる可能性があります。

遮断器の非全相運転の処理方法

遮断器が自動的に一相でトリップし、二相運転となり、位相欠損保護によって開始される自動再閉機能が動作しない場合、即座に現場作業員に手動で一度再閉を行うよう指示します。失敗した場合は残りの二相を開きます。
二相が開いている場合、適切な方法を選んで遮断器を完全に開きます。
バスタイ遮断器の非全相運転の場合、即座にその電流を減らし、クローズループバスバーを単一バスバー運転に切り替えます。または、システムがオープンループである場合は一つのバスバーを非活性化します。
非全相遮断器が発電機に供給している場合、迅速に発電機の有効電力と無効電力をゼロに減らし、その後上記の処理方法を適用します。

非全相遮断器の非活性化方法

220 kVシステムでは、故障した非全相遮断器をバイパス遮断器と並列にします。バイパス遮断器の直流制御電源を無効にした後、非全相遮断器の両側分離スイッチを開き、それを非活性化します。

非全相遮断器に接続された要素が非活性化可能であり、サブステーションが二重母線を使用している場合、まず反対側のライン遮断器を開きます。その後、他の要素をこの側の別の母線に移動し、バスタイ遮断器を非全相遮断器と直列に接続し、バスタイ遮断器を使用して無負荷電流を遮断し、ラインと非全相遮断器を非活性化し、最後にその両側分離スイッチを開きます。

遮断器が操作できず、ラインが非活性化できない場合の処理

500 kV 3/2遮断器構成において、遮断器がブロックされ操作不能になりながらラインを活性化したままにする必要がある場合、故障した遮断器はその両側分離スイッチを開くことで非活性化できます。以下の注意事項を遵守する必要があります：

2つのストリングがループ接続されている場合、ループを切断する前に、すべての遮断器の直流制御電源を停止する。ループ切断後直ちに直流制御電源を復旧させる。
3つ以上のストリングがループ接続されている場合、故障した遮断器を含むストリング内のすべての遮断器の直流制御電源をループ切断前に停止する。その後、そのストリング内の他の遮断器の直流制御電源を直ちに復旧させる。

運転中の隔離器の異常状態の対処

隔離器が過熱した場合は、直ちに負荷を低減する。
重度の過熱が発生した場合は、母線切り替えまたはバイパス母線切り替えの方法により負荷を転送し、隔離器を運転から外す。
過熱した隔離器を停電させると大きな停電および損失が生じる場合は、帯電作業を行い部品を締め直す。過熱が継続する場合は、一時的にジャンパ線を使用して隔離器を短絡する。

高圧隔離器の過熱原因

電力系統における高圧隔離器の主導電路は、主接点ブレード（可動接点および固定接点）、導電ロッド（またはプレート）、導電ロッドと端子コネクタ間の移行接点、およびリード線用の端子コネクタで構成される。したがって、過熱は通常、主接点ブレード、移行接点、および端子コネクタで発生する。
主な原因は、可動接点と固定接点間の接触不良、接触圧力不足、機械的変形または摩耗、電気的侵食、および接触面の汚れ、化学堆積物、酸化皮膜などの汚染であり、これらすべてが接触抵抗を増加させる。

導電ロッド（プレート）と端子コネクタ間の接続には通常、ローリングコンタクト、表面回転摩擦接点、または主接点に類似した構造といった移行接点構造が採用されており、運転中にこれらの部位で過熱故障が頻繁に観察される。また、隔離器の固定接点も過熱することがある。

高圧隔離器の過熱対策

監視の強化：変電所の運転担当者は各シフトごとに隔離器を点検し、導電路の発熱に特に注意を払う。負荷電流および部品の状態に基づいて分析を行う。主要な導電部に温度指示ワックスシートを貼付し、その溶融を監視する。可能であれば、赤外線温度計を使用して帯電状態での温度測定を行う。急激な気象変化時には特別点検を実施する。
隔離器の正しい操作：操作開始時はゆっくりかつ慎重に行い、伝動機構および導電ロッドの動きを観察する。閉鎖時の初期接触では、確実かつ迅速に閉鎖する。開放時の初期分離では、アーク時間を最小限に抑え、接点の侵食を減少させるために素早く引き離す。
保守品質の向上：年次保守を実施し、導電路の接点に重点を置く。可動接点および固定接点を分解、清掃、点検し、健全であることを確認する。深刻な焼損、過度の機械的摩耗、著しい変形がある接点は交換する。すべての導電部品について過熱の兆候を点検し、過熱によりアニール、変形、または弾性の喪失が生じた接点は交換する。接点スプリングを点検および調整し、重度の腐食または弾性の喪失が見られるスプリングは交換する。