10kV SF₆リングメインユニットの2件の故障分析とライブテスト
2つの10kV SF₆リングメインユニットの故障分析とライブテスト
1 10kV SF₆リングメインユニットの概要
10kV SF₆リングメインユニット（RMU）は通常、ガスタンク、操作機構室、ケーブル接続室で構成されています。
- ガスタンク: 最も重要な部品であり、負荷スイッチのバスバー、スイッチ軸、SF₆ガスを収容しています。負荷スイッチは3位置スイッチで、分離ブレードと消弧シールドが含まれています。
- 操作機構室: 操作機構はスイッチ軸を通じて負荷スイッチと接地スイッチに接続されています。オペレーターはアクセスホールに操作棒を挿入して閉鎖、開放、または接地操作を行います。スイッチの接触点が見えないため、シャフトに直接リンクされた位置インジケータが負荷スイッチと接地スイッチの現在の状態を明確に表示します。負荷スイッチ、接地スイッチ、前面パネル間の機械的連鎖により、「五つの防止」の安全要件が満たされます。
- ケーブル接続室: RMUの前面に位置し、ケーブル接続が容易に行えるように設計されています。ケーブル端子は、触れても安全なシリコーンゴム製ケーブルアクセサリを使用してRMUの絶縁ブッシングに接続されます。
2 2つの故障の分析
2.1 SF₆ガス漏れ故障
障害により10kV線路が停止しました。検査では、楊梅坑RMUから煙が発生していることが確認されました。キャビネットを開けると、#2スイッチのケーブル端子が破損しており、タンクからガスが漏れていました。エルボーコネクタを取り外すと、ブッシング取り付け用の両端ねじがラグ穴の中心に位置していないことが分かりました。これにより、ブッシングに長期間にわたる下方力がかかり、根元で亀裂が生じました。
このような故障は、不適切な取り付けによりケーブル端子でしばしば発生します。持続的なストレスによりガスタンクと端子のインターフェースが割れ、SF₆が漏れます。また、不良な製造シールが原因で漏れが生じることもあります。
2.2 RMUでのケーブル端子故障
定期点検中に、10kV RMUのキャビネットドアが黒ずんでいることが確認され、放電の可能性がありました。4ユニットRMUの第4ユニットは予備でした。停電後の検査では、第2ユニットと第3ユニットで重大な放電が確認されました：
- ユニット2: C相のストレスコーンに放電痕とキャビネット壁の黒ずみが見られました。
- ユニット3: B相のケーブルエルボーに放電による焼け跡が見られました。
分解すると以下の通りでした： - ユニット2: ストレスコーンが低く取り付けられており、ケーブル半導体層の下に完全に位置していました。両端の接触不良により電界集中が生じ、キャビネットに対する放電と破壊が発生しました。
- ユニット3: 元のものではなく、サイズが小さい屋外用ケーブルラグを使用していました。ラグとブッシングの銅芯間に違法にスペーサーが挿入されており、接触不良と過熱が生じました。大きすぎるエルボーがストレスコーンを密封できず、湿気の侵入、絶縁劣化、トラッキングが生じました。
コンパクトなRMUにおいて、ケーブル端子の品質は重要です。劣った導体、シールド、半導体層の処理は、クリープ距離を減らし、破壊のリスクを高めます。終端時の厳格な品質管理により、故障リスクを最小限に抑えることができます。
3 ライブテスト分析
3.1 ライブテストの結果
10月に実施した10kV RMUの部分放電（PD）テストで、あるメーカーのユニットで異常に高い信号（TEV ≈18dB, AE ≈20dB）が検出されました。その後、15ユニットのテストで同様の放電が7ユニットで確認されました。観察窓にはケーブル端子のトラッキング痕が見られ、Tヘッドに焼け跡が見られました。分解後、深刻な放電損傷が確認されました：
- プラグ、避雷器、エポキシブッシング、シールの表面にトラッキングによる焼け跡が見られました。
- プラグとシール間の緩いインターフェースにより、湿気が侵入し、金属部品の腐食と絶縁劣化が生じました。
部品を交換後、PDレベルは正常に戻りました。
3.2 テスト方法のまとめ
PD評価は「聴診」「嗅覚」「視覚」「測定」を組み合わせています：
- 準備: 設備の安全性を確認し、PD計器を校正し、システムIDを相互チェックします。
- 事前チェック:
- ガス圧力を監視します。
- 異常音を聴取します（存在する場合は退避し報告します）。
- ドアを開ける前に焦げ臭いを嗅ぎます。
- 窓からの視覚検査：Tヘッド上の樹状放電痕や絶縁プラグの白い溶融が故障を示します。
- テスト手順:
① 非励磁金属ドアの背景TEVを測定して全体のPDレベルを評価します。
② TEVテスト：センサーを金属ドアにしっかりと押し付け、信号の減衰によってPD源を特定します。
③ AEテスト：ドアの隙間をスキャンします。 - 結果基準（深セン電力標準）:
|
結果 |
TEV (dB) |
AE (dB) |
|
正常 |
≤15 |
≤10 |
|
軽微なPD |
15–25 |
10–20 |
|
中程度のPD |
25–35 |
20–30 |
|
重度のPD |
≥35 |
≥30 |
4 結論
主要な洞察：
① SF₆ RMUはその利点により、配電網の重要なノードでますます導入されています。
② 10kV SF₆ RMUの故障は、しばしばケーブル端子の作業品質が低いことが原因です。厳格な品質管理、現場監督、および事前試験が欠かせません。
③ ライブPDテストは非中断の健康評価を可能にし、欠陥の是正と停電リスクの最小化に寄与します。
