10kV自動再閉装置とセクショナライザーの農村配電網への応用

1 現在の電力網の状況

農村電力網の改造が継続的に深まることにより、農村電力網設備の健康レベルは常に向上しており、電力供給の信頼性は基本的にユーザーの需要を満たしています。しかし、現在の電力網の状況については、資金制約のため、リングネットワークが実施されておらず、二重電源が利用できず、線路は単一の放射状樹形供給方式を採用しています。これは木の幹に多くの枝があるようなもので、つまり線路には多くの枝があります。そのため、線路上のどこかで障害が発生すると、全線が完全に停止し、障害位置の特定が困難になります。これにより、電力供給だけでなく、事故対応のために管理部門が大量の人件費と物的資源を浪費することになります。したがって、10kV線路に再閉器と分断器を設置することで、事故の発生を効果的に制御することができます。

2 再閉器と分断器の特徴

2.1 再閉器

① 再閉器には自動機能があり、外部電源なしでも開閉操作を行うことができます。電子制御部は、再閉器内のブッシングCTから電力を得ます。5A以上の電源側電流が電子制御部の正常動作を確保します。体積が小さく、軽量で、ポールへの設置が容易です。トリップ電流アンペア秒曲線の調整は、トリップ抵抗またはアンペア秒曲線ボードを交換することで簡単に実現できます。

② 再閉器は、線路電流と接地電流を自動的に検出することができます。電流が設定された最小トリップ電流を超えると、特定の再閉間隔をもとに開閉および切断の一連の動作を行い、故障電流を遮断します。故障が永続的な場合、2回、3回、または4回の設定されたトリップ動作後、再閉器はロックアウトし、故障領域を主回路から切り離します。

2.2 分断器

① 落下式分断器は単相高圧電気装置です。製品は絶縁子、接点、導電機構などから二次制御線と一次導電システムを形成します。制御系は電磁連鎖接点、電子制御器部品などで構成され、トリップ動作系はエネルギー貯蔵永久磁石機構、パレット、レバー、ロックブロックなどで構成されています。

② 分断器には、回路電流値を検出する電流変換器が装備されています。線路上で故障が発生すると、電流が定格起動電流値を超えると電子制御器が作動し、デジタル処理を行います。故障電流は上流の再閉器（または遮断器）によって遮断されます。電子制御器は、上流スイッチが故障電流を遮断した回数を記憶し、設定されたカウント閾値（1回、2回、または3回）に達したときに、上流スイッチが故障電流を遮断し、線路が電圧を失い、電流が300mA以下になると、分断器は180ms以内に自動的に分断します。これにより、故障範囲を最小限に抑えたり、故障セクションを切り離したりして、再閉器（または遮断器）が正常に動作できるようにします。

③ 分断器は永久磁石機構を使用して開動作を完了します。分断器内の電流が設定値を超えると、変電所内の遮断器（または再閉器）が故障電流を遮断します。線路が電圧を失った後、分断器管内の電子制御盤がコマンドを送り、永久磁石機構のトリップユニットが分断器を開きます。各分断後、トリップユニットは部品の交換を必要としません。分断器が落下した後は、ストッパーによる手動エネルギー貯蔵を通じて動作状態に戻すことができます。

3 再閉器と分断器の協調使用

再閉器と分断器の機能と特性に基づいて、これらを組み合わせて10kV配電網に設置することで重要な役割を果たします。それらは、線路の故障範囲を決定し、故障セクションと健全なセクションを切り離すことで、非故障線路セグメントの正常な動作を確保します。具体的な適用は以下の図に示されています：

再閉器は主線出口または変電所に設置され、支線にはF1、F2、F3、F4、F5、F6の6つのグループの落下式自動分断器が選択され、それらをL1、L2、L3、L4、L5、L6、L7のセグメントに分割します。分断器の定格起動電流値は再閉器の起動電流値と一致します。

3.1 セグメントL5で障害E1が発生した場合

再閉器と分断器F1、F3、F4に障害電流が流れます。再閉器は自動的にトリップし、線路が電圧を失います。F4は1回の動作という設定されたカウント閾値に達し、自動的にトリップ/落下して障害セグメントL5を切り離します。再閉器が自動的に再閉すると、セグメントL1、L2、L3、L4、L6、L7への電力供給が復旧します。

3.2 セグメントL6で障害E2が発生した場合

再閉器と分断器F1、F5に障害電流が流れます。再閉器は自動的にトリップします。一時的な障害であれば、再閉器は成功裏に再閉し、電力供給が復旧します。F1とF5は設定されたカウント閾値に達していないため、閉じたままです。永続的な障害の場合、再閉器は再閉に失敗し、再度トリップし、線路が電圧を失います。F5は2回の動作という設定されたカウント閾値に達し、自動的にトリップ/落下して障害セグメントL6を切り離します。F1はカウント閾値に達していないため閉じたままです。再閉後、再閉器はセグメントL1、L2、L3、L4、L5への電力供給を復旧します。

3.3 セグメントL2で障害E3が発生した場合

再閉器とセクショナライザーF1が故障電流を経験します。再閉器は自動的にトリップします。一時的な故障であれば、再閉器は正常に再閉し、電力供給が復旧します。F1は設定された回数の閾値に達していないため閉じたままです。永久的な故障の場合、再閉器は再閉に失敗し、トリップし、再度再閉を試みますが失敗し、再びトリップします。線路は電圧を失い、F1は3回の操作という設定された回数の閾値に達し、自動的にトリップ/ドロップアウトして故障セグメントL2を隔離します。再閉後、再閉器はセグメントL1のみへの電力供給を復旧します。

再閉器とセクショナライザーの協調使用の4つの利点

上記の議論から、再閉器とセクショナライザーの協調使用が電力網の運転において重要な役割を果たすことが明らかです。それらは故障した線路セクションを迅速に隔離しながら、健全なセクションの正常な運転を確保するだけでなく、故障検索範囲を減らし、運用単位が最短時間で故障点を見つけることを可能にします。ユーザーにとってこれは設備利用率の向上と生産や日常生活の信頼性を保証することにつながります。

上記のように、もし電力網が直接故障した線路セクションを切り離す場合、メンテナンス担当者は一つの線路セグメントだけをチェックすればよく、これにより故障検索範囲が大幅に減少します。メンテナンススタッフは迅速に故障点を見つけ、故障した線路への電力供給をすぐに復旧できます。現在、一点で故障が発生すると、メンテナンススタッフは5つの異なるセクションをチェックしなければなりません。この1対5の関係は、どちらのアプローチが電力供給企業にとってより有利であるかを明確に示しています。どの電力網構造が電力供給量を増加させ、同時に電力供給の信頼性を改善するのでしょうか？したがって、再閉器とセクショナライザーの応用は電力網において大きな役割を果たすことになります。