真空回路遮断器の試験方法

真空遮断器が製造されたり、現場で使用される際には、その機能性を検証するために以下の3つのテストが行われます：1. 接点抵抗テスト；2. 高電圧耐えテスト；3. 漏れ率テスト。

接点抵抗テスト

• 接点抵抗テストでは、マイクロオームメーターが真空遮断器（VI）の閉じた接点に適用され、抵抗値が測定され記録されます。結果は設計仕様や同じ生産ロットの他の真空遮断器の平均値と比較されます。

• このテスト方法により、各真空遮断器の接点抵抗が期待される技術仕様を満たすことが確認され、その性能と信頼性が保証されます。同じバッチの平均値と比較することで、潜在的な異常を特定し、適切な是正措置を迅速に講じることができます。

高電圧耐えテスト

高電圧耐えテストでは、高電圧が真空遮断器（VI）の開いた接点間に適用されます。電圧は徐々にテスト値まで増加させ、漏れ電流を測定します。工場でのテストでは、交流または直流の高電圧テストセットを使用することができます。メーカーは、開いた真空遮断器に対して高電圧テストを行うための様々な携帯可能なテストセットを提供しています。これらのテストセットの多くは、AC高電圧テストセットよりもコンパクトで携帯性が高いため、DCテストセットです。

DCテスト電圧を使用する場合、一方の接点の微細な鋭い部分からの高いフィールド放出電流が、真空遮断器が空気で満たされていることを示す誤解につながることがあります。このような誤解を避けるために、真空遮断器は常に正負の両方のDC電圧極性でテストされるべきです。つまり、テストは極性を反転させて行う必要があります。空気で満たされた不良な遮断器は、両方の極性で同様に高い漏れ電流を示します。

適切な真空レベルを持つ良好な遮断器でも、それでも高い漏れ電流を示す可能性がありますが、これは一般的に片方の極性でのみです。接点に小さな鋭い部分がある遮断器は、それがカソードとして作用するときにのみ高いフィールド放出電流を生成しますが、アノードとして作用するときには生成しません。したがって、極性を反転させてテストを繰り返すことで、結果の誤解を防ぐことができます。真空遮断器のテストに使用するテスト電圧は、真空遮断器メーカーの推奨に従うべきです。

以下は、Megger社が提供する10〜60kV DCの高電圧真空遮断器テスト装置の一例です：

漏れ率テスト（MACテスト）

漏れ率テストは、フランス・ミヒャエル・ペンニング（1894-1953）にちなんで名付けられたペンニング放電原理に基づいています。ペンニングは、ガス中の開放接点に高電圧を適用し、接点構造が磁界に囲まれている場合、プレート間の電流流量はガス圧、適用電圧、および磁界強度の関数であることを示しました。

基本的なテスト設定

以下の図は、真空遮断器（VI）の漏れ率テストの基本的な設定を示しています。現場でのテストでは、VIは携帯可能な固定磁界コイル内に配置され、またはテスト試料を指定された回数だけ柔軟なケーブルで巻きます。テスト開始時に、高電圧DCがVIに適用され、基準となる漏れ電流が測定されます。次に、高電圧DCの第2回目の適用時に、磁界コイルにDC電圧パルスが適用され、このパルス中の総電流が測定されます。イオン電流は、総電流から漏れ電流を引いたものとして計算されます。磁界強度と適用電圧が既知であるため、残る変数はガス圧力のみです。ガス圧力と電流流量の関係が既知であれば、測定された電流に基づいて内部圧力を計算することができます。

このテスト方法により、真空遮断器内の真空レベルを正確に評価し、その性能と信頼性を確保することができます。異なる条件下での電流の変化を比較することで、潜在的な漏れ問題を効果的に検出し、設備の安全な運転を確保することができます。

最も優れた真空遮断器（VI）であっても、ある程度の漏れがあり、この漏れは十分に遅く、VIが製造者の予想寿命を満たすか、それ以上に達することがあります。しかし、予期しない漏れ率の増加は、VIの寿命を大幅に短縮する可能性があります。回路遮断器内のVIが定期的なメンテナンス中に従来の方法でテストされると、その瞬間の機能性のみが確認され、将来の性能については予測されません。

漏れ率テストの利点

漏れ率テストの設定と実施は、多くのメンテナンス作業者がすでに馴染んでいる多くのフィールドテストと同じくらい難しくなく、VIの内部圧力を決定する上で非常に正確な結果を得ることができます。漏れ率テストの継続的な採用により、電気業界ではメンテナンス効率の大幅な改善と、VIの予期しない故障の減少が見込まれます。

漏れ率テストを採用することにより、機器の現在の機能性を確保するとともに、将来の性能に関する重要な予測データを提供することができます。このアプローチは、機器の寿命を延ばすだけでなく、より効果的な予防メンテナンス計画の策定にも役立ち、システム全体の信頼性と安全性を向上させます。

上記の説明は、情報を明確かつ正確に伝えつつ読みやすさを高めるように精錬されています。漏れ率テストの重要性と従来のテスト方法に対する利点を強調し、電気業界への潜在的なポジティブな影響を指摘しています。

MACテストにおける全ポールへの剛性磁界コイルの使用

上記の図は、MACテストで使用される剛性磁界コイルが、真空遮断器（VI）が容易にアクセスできない場合に、全ポールにどのように適用されるかを示しています。多くの中電圧真空回路遮断器では、個々のVIまたは個々のポールにコイルを適用することができますが、一部には十分なスペースや構成がなく、これが困難な場合があります。