ガス絶縁開閉装置 (GIS) は、現代の電力システムにおいて重要なコンポーネントであり、高い信頼性、コンパクトな設計、優れた絶縁性能を備えています。 GIS の中心にはサーキット ブレーカーがあります。これは、故障電流を遮断して電気ネットワークを保護し、システムの安全な動作を確保する上で重要な役割を果たすデバイスです。このブログでは、ガス絶縁開閉装置のサプライヤーとして、GIS におけるサーキットブレーカーの動作を詳しく掘り下げ、その動作原理、主要なコンポーネント、およびそのパフォーマンスに影響を与える要因を探っていきます。
GIS におけるサーキットブレーカーの動作原理
GIS におけるサーキット ブレーカーの主な機能は、短絡や過負荷などの障害が発生した場合に電流の流れを遮断することです。これは、電気的プロセスと機械的プロセスの組み合わせによって実現されます。
アーク遮断
故障が発生すると、ブレーカーに大電流が流れます。サーキットブレーカーの接点が離れると、接点間にアークが形成されます。アークは高温、高電流の放電であり、すぐに消さないと重大な損傷を引き起こす可能性があります。 GIS では、アークは通常、優れた消弧特性を持つ六フッ化硫黄 (SF6) などの誘電ガスを使用して消弧されます。
GIS サーキットブレーカーのアーク遮断プロセスは、アーク発生段階とアーク発生後段階の 2 つの主な段階に分けることができます。アーク発生段階では、回路ブレーカーの接点が分離され、アークはそこを流れる大電流によって維持されます。 GIS チャンバー内の誘電体ガスはアークによって加熱され、膨張してアーク領域を通って流れます。このガスの流れはアークを冷却し、その伝導率を低下させるのに役立ちます。
アーク放電後の段階では、電流が遮断された後、アークの再確立を防ぐために接点間のガスの絶縁耐力を迅速に回復する必要があります。サーキットブレーカーの設計と誘電ガスの特性は、アーク放電後の段階を確実に成功させるために重要です。
動作メカニズム
GIS のサーキットブレーカーには、接点の開閉を行う動作機構が装備されています。作動機構には、バネ作動機構、油圧作動機構、空圧作動機構など、いくつかの種類があります。
バネ作動機構は、そのシンプルさ、信頼性、比較的低コストのため、GIS サーキットブレーカーで広く使用されています。これらの機構は、投入動作中にバネにエネルギーを蓄え、必要に応じてこのエネルギーを解放して接点を開きます。バネ操作機構は、バネ、カム、および蓄積されたエネルギーを直線運動に変換して接点を開閉する一連のリンク機構で構成されています。
油圧作動機構は、作動油を使用して力とエネルギーを伝達します。高い動作速度と正確な制御を提供するため、高電圧 GIS アプリケーションに適しています。一方、空気圧作動機構は、圧縮空気を使用して回路ブレーカーを作動させます。高速な動作速度が要求されるアプリケーションでよく使用されます。
GIS のサーキットブレーカーの主要コンポーネント
連絡先
回路ブレーカーの接点は、通常動作中に電流を流し、障害時に電流を遮断する役割を担うため、最も重要なコンポーネントです。 GIS 回路ブレーカーの接点は通常、銅 - タングステン合金など、導電率が高く、耐摩耗性や耐浸食性に優れた材料で作られています。
接点の設計も重要です。通常、接触抵抗を低減し、通常動作中に発生する熱を最小限に抑えるために、接触面積が大きくなるように設計されています。開閉操作中、信頼性の高い動作を確保するには、接点の分離と結合が迅速かつスムーズに行われなければなりません。
アークシュート
アークシュートは、遮断プロセス中に接点間に形成されるアークを制御し、消すために使用されます。 GIS サーキット ブレーカでは、アーク シュートは誘電ガスの流れをアーク領域に誘導し、アークを冷却して導電性を低下させるように設計されています。アーク シュートは通常、アークによって発生する高温と圧力に耐えることができるセラミックやポリマーなどの絶縁材料で作られています。
ガス断熱システム
GIS のガス絶縁システムは、サーキット ブレーカーの充電部分と接地されたエンクロージャの間に電気絶縁を提供します。前述したように、SF6 は高い絶縁耐力と優れた消弧特性により、GIS の絶縁ガスとして一般的に使用されます。しかし、SF6 は地球温暖化係数が高い温室効果ガスです。その結果、次のような関心が高まっています。SF6 フリースイッチギヤ、代替絶縁ガスまたは固体絶縁材料を使用します。
ガス絶縁システムには、ガスが充填されたコンパートメント、シール、監視装置も含まれます。ガスが充填されたコンパートメントは、誘電性ガスを封じ込め、その漏れを防ぐように設計されています。ガスが充填されたコンパートメントの完全性を確保するためにシールが使用され、断熱システムの潜在的な問題を示す可能性があるガスの圧力、密度、または水分含有量の変化を検出するために監視装置が使用されます。
GIS のサーキットブレーカーのパフォーマンスに影響を与える要因
ガスの品質
GIS の誘電ガスの品質は、サーキット ブレーカーの性能に大きな影響を与えます。ガスは、適切な絶縁耐力、消弧特性、および化学的安定性を備えている必要があります。湿気、空気、分解生成物などの汚染物質は、ガスの絶縁耐力を低下させ、消弧性能に影響を与える可能性があります。したがって、サーキットブレーカーの信頼性の高い動作を保証するには、定期的なガス品質の監視とメンテナンスが不可欠です。
動作条件
温度、湿度、高度などの動作条件も、サーキット ブレーカーの性能に影響を与える可能性があります。高温によりガスの絶縁耐力が低下し、アーク放電の危険性が高まる可能性があります。湿気により接点やその他の部品の表面に結露が発生し、電気的故障につながる可能性があります。高度は誘電ガスの圧力と密度に影響を与える可能性があり、消弧性能にも影響を与える可能性があります。
メンテナンスとテスト
GIS のサーキット ブレーカーの長期的なパフォーマンスと信頼性を確保するには、適切なメンテナンスとテストが不可欠です。定期メンテナンスには、部品の点検、洗浄、注油、調整が含まれます。テストは、接触抵抗、動作時間、絶縁耐力など、回路ブレーカーの電気的および機械的性能を検証するために使用されます。
GIS サーキットブレーカーの種類
SF6絶縁開閉装置
SF6絶縁開閉装置最も広く使用されているタイプの GIS です。高い絶縁耐力、優れた消弧特性、およびコンパクトな設計を備えています。 SF6 絶縁サーキットブレーカーは、中電圧から高電圧の電力システムまで、幅広い用途に適しています。
SF6 インフレータブル開閉装置
SF6 インフレータブル開閉装置は、膨張可能な SF6 ガス コンパートメントを使用する GIS の一種です。このタイプの開閉装置は、従来の GIS よりも柔軟性が高く、設置が簡単であるため、スペースが限られている場合や迅速な設置が必要な用途に適しています。
結論と行動喚起
結論として、ガス絶縁開閉装置のサーキットブレーカーは、電力システムの安全で信頼性の高い動作において重要な役割を果たす複雑かつ重要なコンポーネントです。適切な操作とメンテナンスを確保するには、その動作原理、主要なコンポーネント、およびパフォーマンスに影響を与える要因を理解することが不可欠です。
当社はガス絶縁開閉装置のリーディングサプライヤーとして、お客様の多様なニーズを満たす高品質な製品とソリューションの提供に努めます。当社の GIS 製品は、お客様の選択にかかわらず、優れたパフォーマンス、信頼性、安全性を提供するように設計されています。SF6 フリースイッチギヤ、SF6絶縁開閉装置、 またはSF6 インフレータブル開閉装置。
当社のガス絶縁開閉装置製品にご興味がございましたら、GIS における遮断器の動作についてご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。私たちは、貴社と協力し、貴社の電力システム プロジェクトの成功に貢献できる機会を楽しみにしています。
参考文献
- ＪＬブラックバーン（1998）。保護リレー: 原理と応用。マルセル・デッカー。
- グリグスビー、LL (編著)。 （2012年）。電力工学ハンドブック。 CRCプレス。
- グリーンウッド、A. (1991)。電力システムにおける電気的過渡現象。ワイリー - インターサイエンス。