真空回路遮断器選定ガイド：パラメータと応用

I. 真空断路器の選択

真空断路器は、定格電流と定格短絡電流に基づいて選択されるべきであり、電力網の実際の容量を基準とします。過度に高い安全係数を採用することは避けるべきです。過度に保守的な選択は、経済的でない「オーバーサイジング」（小さな負荷に対して大きなブレーカー）だけでなく、小さなインダクティブまたはキャパシティブな電流の遮断性能にも影響を与え、電流切断過電圧を引き起こす可能性があります。

関連文献によれば、中国の運転中の電力網における10kV給電回路の約93.1%が2000A以下の定格電流を持っています。したがって、定格動作電流の選択は主に2000A以下の値に焦点を当てるべきです。最大短絡電流の選択は、「都市ネットワーク計画および再構築ガイドライン」の要件に従い、過度な安全マージンの追求を避けるべきです。

現在の中国市場では、一般的に使用されている輸入ブランドの断路器には、シュナイダーのHVX、ABBのVD4、シーメンスの3AEシリーズがあります。国内ブランドには、常熟スイッチギアのCV1、上聯のRMVS1、宝光のZN172シリーズがあります。国内ブランドと輸入ブランドの品質差はほとんどありません。

II. 真空断路器とその特性

断路器は、特別な消弧室を備えた切り替え装置です。通常の回路条件下で閉じたり、持続したり、電流を遮断したりでき、規定の時間内に異常回路条件（例えば短絡）下で閉じたり、持続したり、電流を遮断することができます。これは、50Hzの周波数と3.6kV以上の電圧レベルを持つ電力網に適しており、負荷電流（通常4000A以下）、過負荷電流、定格短絡電流（通常63kA以下）のオン/オフに使用されます。

また、特殊な用途では、無負荷の長距離送電線、無負荷の変圧器、コンデンサバンクなどのオン/オフや、規定時間（1秒、3秒、4秒）内の短絡電流（通常63kA以下）の保持、短絡電流（通常160kA以下）への閉じ込みも可能です。断路器の機械寿命は通常1万回ですが、特殊モデルでは3万回または6万回に達することもあります。永久磁石駆動機構を装備すると、10万回まで到達できます。CB1984-2014によると、断路器の電気寿命は274回です。

断路器は一般に自動再閉機能があり、故障後の電力供給を迅速に復旧させることができます。重要な用途で一般的に使用されますが、断路器は比較的高価（対応するリレーまたはマイクロプロセッサベースの保護が必要）であり、故障遮断時間は80ミリ秒以内（保護リレーの反応時間、ブレーカーのトリップ時間、アーク時間による）です。その故障電流遮断速度はスイッチギアアセンブリよりも遅いため、保護対象設備には十分な短時間耐電流能力が必要です。

III. 断路器の主な用途

断路器は主に工業企業、発電所、変電所で電力システムの受電、制御、保護に使用されます。典型的な構成（12kVを例に）は、2つの入力断路器と1つ以上の出力断路器（図参照）で構成されています。入力断路器の電流は通常4000A以下で、短絡遮断電流は通常50kA以下です。出力断路器の定格電流は通常1600A以下で、短絡遮断電流は通常40kA以下です。

IV. 断路器の選択基準

• 負荷電流が630Aを超える場合に断路器を使用する。

• 電源側で1600kVA以上の容量を持つ変圧器を保護する場合に断路器を使用する。

• 1200kW以上の容量を持つモーターを保護する場合に断路器を使用する。

• コンデンサバンクのオン/オフに断路器を使用する。

• 発電機を保護するためには専用の発電機断路器を使用する。

• 電力線または重要設備を保護する場合に断路器を使用する。

断路器の適用例

V. 真空断路器操作時の注意事項

操作中、真空断路器のメンテナンスは使用条件と操作頻度に基づいて決定されるべきです。操作頻度が少ない（年間操作回数が機械寿命の1/5以下）断路器については、機械寿命期間中に年に1回の定期点検で十分です。頻繁に操作される断路器の場合、点検間の操作回数は機械寿命の1/5以下にすべきです。

操作頻度が非常に高い場合や機械/電気寿命が近づいている場合は、点検間隔を短縮する必要があります。点検と調整項目には、真空度、ストローク、接点ストローク、同期、開閉速度、操作機構の主要部品、外部電気接続、絶縁、制御電源補助接点のチェックが含まれます。

真空断路器操作時の以下の問題に注意する必要があります：

(1) 過電圧の問題

真空断路器は、特にトランスの励磁電流のような小さなインダクティブ電流を遮断する際に、顕著な電流切断により高過電圧を生じることがあります。また、コンデンサバンクのキャパシティブ電流を遮断する際に、アーク再点火は避けられず、一旦再点火すると再点火過電圧が発生します。したがって、高性能の金属酸化物避雷器またはRC（抵抗・コンデンサー）保護装置を設置して保護する必要があります。

(2) 中断室の真空度の監視

真空中断器内の真空度は通常10⁻⁴～10⁻⁶Paの範囲で維持されています。中断器が老化し、多くのスイッチング操作が行われるにつれて、または外部の影響により、真空度は徐々に悪化します。臨界値を下回ると、遮断能力と絶縁強度が損なわれます。したがって、動作中に中断器内の真空度を定期的にテストする必要があります。

(3) 接点摩耗の監視

真空中断器の接点表面は、複数の電流遮断後に徐々に摩耗します。接点摩耗が増加すると、接点ストロークも増加し、これによりベルローズの作動ストロークが増加し、その耐用年数が大幅に減少します。通常、最大許容電気摩耗は約3mmです。累積摩耗がこの値に達したか超えた場合、真空中断器の遮断性能と導電性が低下し、その寿命終了を示します。

VI. 結論

真空断路器の選択においては、実際の供給条件と負荷側の実際の負荷特性を十分に考慮する必要があります。正しい合理的な断路器の選択は、システムの安全かつ信頼性の高い動作を向上させる重要な役割を果たします。