真空遮断器の包括的解析：動作原理とアプリケーション

真空遮断器 真空遮断器は、電力系統に特化した開閉器の一種で、回路に異常が発生した場合に電流を素早く遮断し、回路や関連機器を保護することができる。この記事では、我々は詳細に真空遮断器の動作原理、設計特性、および現代の電力システムにおけるその重要性について説明します。

真空サーキットブレーカーとは？

真空サーキットブレーカは、真空遮断器付きサーキットブレーカと呼ばれ、効率的な電流遮断とターンオンを実現するために真空媒体中で動作する。この設計により、真空サーキットブレーカは、高電圧に直面したときに優れた絶縁能力とアーク消火能力を発揮します。

真空遮断器の動作原理

真空サーキットブレーカの主な原理は、接点（可動および静止）のアークエネルギーを除去することです。真空中でサーキットブレーカの接点を開くと、接点間にアークが発生します。しかし、イオンと金属蒸気は接点表面で素早く凝縮するため、アークを素早く消すことができ、誘電体の強度を高めることができます。この特性により、真空サーキットブレーカは高電圧の電力機器システムに最適です。

真空遮断器の特徴

真空サーキットブレーカの絶縁誘電体は、空気やSF6サーキットブレーカに匹敵する優れた消弧能力を示す。接点は真空環境で動作し、初期電流をゼロ以下に破壊できるため、誘電体の強度が大幅に向上します。この設計により、真空サーキットブレーカは効率的で軽量かつコスト効率に優れ、しかも高価なメンテナンスを必要としない。

真空サーキットブレーカーの性質

接点開離距離が小さい。真空遮断器の接点の開口距離は小さい。例えば、10kVのサーキットブレーカは、約10mmの開口距離で済み、動作電力が小さく、機械的寿命が長い。
アーク燃焼時間は短い：真空遮断器のアーク燃焼時間は非常に短く、通常は約半週波（約10ms）であり、電流の大きさとは無関係である。
これは真空の優れた誘電特性によってさらに強化され、近傍の故障の切断に適している。
動作時間が長い：接点係合時の消耗が小さすぎるため、真空遮断器の電気的寿命は長い。この装置では、30～50回の全開が可能で、達成される定格電流は5000サイクル以上になることもある。
真空サーキットブレーカの場合、従来のサーキットブレーカに比べて小型・軽量であるため、設置やメンテナンスが容易である。
容量性負荷に対応：容量性負荷の電流を遮断することができる。

真空サーキットブレーカーのタイプ

真空サーキットブレーカの典型的なモデル呼称には、いくつかの文字の後に数字が続き、その組み合わせによって設計および性能特性が定義される。いくつかの具体的な解釈を以下に示す：
製品コード：サーキットブレーカの異なるタイプの文字を表すために、真空サーキットブレーカの "Z"、その他は "S" -オイルレスサーキットブレーカ、"K" -空気サーキットブレーカ、"L" -六フッ化硫黄サーキットブレーカなどです。
設置場所コード：N "は屋内設置、"W "は屋外設置を意味する。
デザイン・シリーズ番号：1、2、3などは、一連のデザインを示すいくつかの番号である。
定格電圧kV、サーキットブレーカの定格電圧等級が10kVまたは12kVであることを意味する。
定格電流（A）：ブレーカが安全に流せる電流の値 例：630A、1250A など
定格遮断電流：短絡状態において遮断器が遮断できる電流の最大値。
例えば、ZN12-10型真空遮断器の意味は次の通りです。
「真空サーキットブレーカーの「Z
「N" = 屋内設置
"12 "はデザインシリーズNo.
"10 "は定格電圧が10kVであることを示す。

真空サーキットブレーカーの用途

真空サーキットブレーカは、電圧範囲が11kV～33kVの電力システムで使用されます。動作中、接点は真空シリンダー内に完全に密閉され、アークを発生させることなく確実に分離されます。この設計の利点には、メンテナンスの必要性が低いこと、ガスが発生しないこと、耐用年数が長いこと、騒音レベルが低いことなどがあり、屋内環境に最適です。

真空遮断器の選定技術

適切な真空サーキットブレーカの選定は、以下に基づくものとする：

スイッチギヤのタイプに応じて選択する：
10kVスイッチギヤのような屋内固定スイッチギヤでは、このタイプのZN28ブレーカが最も適しており、スプリング機構による電気操作と手動操作の特性を備えている。
KYN形などスプリング一体型の動作機構を持つムーブオープンタイプの屋内開閉器では、VS1形サーキットブレーカを選択することができる。
定格電流の選択：通常の定格電流は630A、1000A、1250A、1600Aなどです。負荷電流による計算に従って選定する必要があります。
例えば、定格電流115.5Aの2000kVA変圧器は、次のように630Aのサーキットブレーカを選択する。
遮断電流の校正 サーキットブレーカの定格遮断電流は、設置場所における短絡電流のピーク値以上でなければならない。
例えば、最大短絡電流が26kAの場合、開路電流が31.5kAのサーキットプロテクタを選択することができる。
その他の較正変数には、システム互換性のために、相の相対間隔、設置に依存するパラメータ、インターロック条件、過電流コイルまたは電圧損失コイルの存在などがあります。

高圧真空遮断器の動作原理

高圧真空遮断器は、真空を絶縁および消弧媒体として利用する高圧電力システム用に設計された開閉器で、小型、軽量、メンテナンスが簡単であることが特徴である。

真空遮断器の構成部品

真空サーキットブレーカの重要な構成部品には、タイロッド、フレキシブルコネクション、ターミナル、バキュームインジケータ、操作レバー、ロックカム、ブレーカースプリングなどがある。

真空サーキットブレーカの主なコンポーネントは以下の通り：

真空ボトル高温・高圧に耐えられるセラミックやガラスでできている。
連絡先 主な電気接続部品は、通常、導電性と耐摩耗性に優れた銅材料で作られています。
固定接点: 回路の安定性と安全性を確保するため、魔法瓶本体に配置された固定接点。
スプリング：真空ボトルと可動接点の分離を押すために使用される主な力の源。
操作レバー：真空遮断器のスイッチング状態を制御する装置で、手動または電動モーターで駆動する。
導電性ロッド：外部電源と真空サーキットブレーカーの内部接点を接続する電気部品。
解除機構：異常時に真空遮断器が素早く開く機構。

真空遮断器：核心部品、内部の高真空環境。
操作機構：サーキットブレーカの開閉を制御する。
絶縁サポート部品：部品を支え、絶縁を提供する。
導電性コネクター：回路の様々な部分を接続する。
シェル：内部部品を外部環境から保護する。

操作メカニズム

真空遮断チャンバーは通常10^-4Pa以下の高真空に保たれ、電流の流れを効果的に防ぐ環境にある。回路を切り離す必要がある場合、可動接点と静止接点が素早く分離し、ガスサポートがないためアークが急速に消滅し、切り離しが完了します。

操作機構は、サーキットブレーカを開閉する役割を果たし、通常は、蓄えられたエネルギーを放出することによって接点を分離するように作動させるバネ式エネルギー蓄積装置を含んでいます。この機構は手動または遠隔で制御することができます。

メンテナンスと応用

高圧真空遮断器のメンテナンスは比較的簡単で、主に外観、真空度、接点摩耗の定期点検で構成される。変電所、産業配電、都市送電網で広く使用され、高圧電力システムの安全で信頼性の高い運用を保証している。

結論

高圧真空遮断器は、その高い信頼性、長寿命、簡単な保守性から、高圧電力系統で広く使用されている。今後、科学技術の進歩とスマートグリッドの発展により、真空遮断器は効率的なエネルギー管理と持続可能な開発においてますます重要な役割を果たすことになる。