電圧調整器の高電圧試験における電気機器への応用

電圧は、電力品質テストにおける重要な基準です。電圧の品質は、電力システムが安全に動作できるか否かを決定し、全体的な電力網システムの安定性に大きな影響を与えます。現在、電力システムにおいて電圧調整器は比較的一般的な電気設備であり、電気設備に対する高圧テストの全過程を合理的かつ科学的に制御し、そのようなテストの実現可能性を継続的に向上させることができます。

1. 電気設備の高圧テストにおける電圧調整器の使用要件

通常、電気設備に対する高圧テストを開始する前に、変圧器の前方に設置された電圧調整器を選択し、その仕様がテスト要件を満たすことを確認する必要があります。これにより、変圧器からの測定結果が標準的なテスト基準を満たすことが保証されます—つまり、出力が安定して連続的で均一に変化し、効果的な電圧調整が可能となります。電気設備の高圧テストにおける電圧調整器の使用には以下の要件があります：

• 安定した高品質の電圧出力を確保すること；例えば、調整器の出力電圧波形は正弦波に近づけ、最小出力電圧は可能な限りゼロに近づけるべきです。

• 電圧調整器は高品質な調整特性を持つ必要があり、調整インピーダンスが低く、調整方法が単純で安全であることが求められます。これにより、電気設備のスムーズな高圧テストが可能となります。

• 電圧調整器の動作中に発生するノイズを最小限に抑え、テスト中にエネルギー効率と環境保護を強調します。

• 電圧調整器の基本パラメータ（出力電圧、周波数、相数、出力容量の変動）が電気設備の高圧テストの要件を満たすこと。具体的には、電圧調整器の精度は次のように表されます：

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

誤差が小さいほど、計器の精度が高いことを示します。検証時には、読み取り値と標準値の差が指定された精度よりも小さくなる必要があります。

2. 電気設備の高圧テストにおける電圧調整器の応用

電気設備の高圧テストでは、接点式調整器、誘導調整器、可動コイル調整器の3種類の電圧調整器が一般的に使用されます。これら3つのタイプは構造と動作原理が大きく異なり、それぞれ異なる適用シナリオと使用特性を持っています。

高圧テスト中、電圧調整器は非同期モーターおよび機構のエネルギー変換を補助し、変圧器と密接に関連する電気機器です。高圧テストでは、モーターは電圧調整器の最大負荷容量要件である12,000 kWを満たす必要があります。また、電磁ノイズを減らすために、調整器の機械強度を固体鋳鉄構造を使用して強化することが望ましいです。

2.1 可動コイル電圧調整器の使用
可動コイル電圧調整器の電磁原理と内部構造は変圧器に似ています。主回路内の2つの巻線間の電圧とインピーダンス分布を変えるために、コアの肢に沿って短絡巻線を垂直に移動することで、効果的な出力電圧調整を達成します。調整が接触に依存しないため、可動コイル調整器からの出力電圧は比較的滑らかで均一であり、一般的な電気設備の高圧テストに使用するのが簡単で便利です。

さらに、大きなリークリアクタンスにより、大きな電流スパイクにも耐えられる能力があります。しかし、構造と動作特性により、可動コイル調整器は比較的高い短絡インピーダンスを有します。そのため、低ソースインピーダンスが必要な高圧汚染（汚染）テストのような高圧テストプロジェクトには適していません。誘導調整器と比較して、可動コイル調整器の出力波形は歪みやすいです。

さらに、長期間使用すると、伝送部品と可動コイルの摩耗や緩みにより、ノイズと振動が増加し、損傷につながる可能性があります。電力フローのアルゴリズムを使用して、電力システムにおける電圧損失の複雑な成分を計算することができます。具体的には、ノード電圧、有効電力、およびノード電圧の大きさとの関係を利用してP-Q方程式を分解し、係数行列を2N×2NからN×Nに削減します。ここでNはシステムノードの数です。

2.2 誘導電圧調整器の使用
誘導電圧調整器の電磁原理と構造は巻線子ロータ停止型非同期モーターに似ており、エネルギー変換メカニズムは変圧器に似ています。ロータの角度変位を調整することで、スタータまたはロータ巻線での誘導起電力の大きさと位相を変更し、接触なしの電圧調整を達成します。

可動コイル調整器と比較して、誘導調整器は全体的な技術的および経済的な性能が優れ、特に出力電圧が50%–100%の範囲にある場合、インピーダンスが著しく低いです。ただし、構造と動作上の制限により、単相誘導調整器は製造コストが高く、特に大容量のものは特にそうです。単相ユニットのロータ偏心が一定の閾値に達すると、動作中にノイズと振動の問題が発生し、出力容量が制限されることがあります。そのため、現在、大容量の単相誘導調整器はほとんど生産されていません。しかし、改良版の誘導調整器は、要求がそれほど厳しいわけではない高圧テストで効果的に使用されています。

2.3 コンタクト式電圧調整器の使用
コンタクト式電圧調整器は、連続的な電圧出力を提供できるオートトランスフォーマーです。これらは優れた正弦波特性を持つ出力電圧波形を生成し、出力下限が0Vで、線形的、連続的、滑らかな調整特性を示します。また、短絡インピーダンスを最小限に抑えることができ、入力と出力電圧間の位相角がほぼ同一であり、動作時の騒音も少ないため、電気設備の高電圧試験に理想的です。コア構成により、コンタクト式調整器は柱型とトロイダル型に分類されます。

従来、小容量の高電圧試験では、低コストと優れた性能からトロイダル型コンタクト式調整器が主に使用されてきました。コンタクト式調整器の最も顕著な欠点は、物理的な接触による調整が必要であり、動作中に火花が発生する可能性があることです。また、接触容量にも制限があり、比較的短い耐用年数は大容量モデルの開発を妨げてきました。しかし、技術者の継続的努力により、接触に関連する問題は大きく解決されました。

3. 電気設備の高電圧試験における電圧調整器のメンテナンス

電気設備の高電圧試験に使用される電圧調整器のメンテナンスを行う前に、作業者は調整器の内部構造を十分に理解し、故障の正確な位置特定とメンテナンス効率の向上を図る必要があります。電圧調整器の基本構造は表1に示されています。

3.2 電圧調整器のガス漏れ問題

電気設備の高圧試験において、電圧調整器からのガス漏れは通常、Oリングや接続部のシールが不十分なために発生します。また、調整座と調整ロッド間のシール金属の損傷からも発生する可能性があります。具体的な解決策としては、ガス回路を遮断し、電圧調整器のメインバルブ側を分解して、技術者が慎重に検査を行い、故障の正確な位置と性質を特定します。実際の経験に基づいて適切な改善を行い、高圧試験中の調整時にリリーフポートからのガス漏れを解消します。

高圧試験中によく見られる問題の一つに、調整時のゼロ位置でのガス漏れがあります。これは主にゼロ調整ねじを過度に締めすぎることが原因です。これを軽減するために、ゼロ調整ねじの位置を適切に調整し、ゼロ位置での漏れの可能性を減らす必要があります。

なお、調整中にオペレータは電圧調整器の直前に立つことを避けるべきで、事故のリスクを最小限に抑えることが重要です。

4. 結論

実際の応用では、電気設備の高圧試験を行う際には、人員の安全を最優先に考えなければなりません。人員と設備の安全を確保することは、テストコンポーネントに対する適切なトラブルシューティングとメンテナンスを行うための基本的な前提条件です。このアプローチは効果的に機器の寿命を延ばし、故障の発生率を減少させます。電圧調整器が電気設備の高圧試験に広く使用されることにより、住民の日常生活や社会のさまざまな側面に便利さがもたらされ、調和ある社会発展が促進されます。