高電圧開閉装置

高電圧スイッチギアは、高電圧電力システムの一部を接続または切断するために使用されるスイッチギアです。この機器は、高電圧電力システムの保護と中断のない安全な操作に不可欠であり、電力供給の品質に直接関係しているため重要です。

「高電圧」という用語は、以前の中電圧 (MV) と以前の高電圧 (HV) をカバーしており、交流の場合は定格電圧が 1000 V 以上、直流の場合は 1500 V 以上の機器を指します。高電圧遮断器の産業用途は、より経済的であるため、現時点では交流に限定されていますが、直流接続用の高電圧断路器もあります。

高電圧開閉装置は、モーターやその他の電気機械を動作させるために19世紀末に発明されました。 ^[1]この技術は時間の経過とともに改良され、最大1,100kVの電圧で使用できます。^[2]

断路器と接地スイッチは、電流が流れていないときに回路を開いたり閉じたりするために使用される安全装置です。これらは、保守を安全に実行できるように、 回路の一部、機械、架空線または地中線の一部を分離するために使用されます。

ラインアイソレータまたはバスバーセクションアイソレータを開くことは安全のために必要ですが、それだけでは十分ではありません。保守中のデバイスの上流セクションと下流セクションの両方で接地を行う必要があります。これは、アーススイッチによって実現されます。

原理的には、断路器は電源が切れた回路で使用するように設計されているため、電流を遮断する必要はありません。実際には、電流を遮断できるもの（300 V で最大 1,600 Aですが、同じ回路のハーフブレーカーバイパスシステムを介して電流が流れている場合のみ）もあれば、近くの線との誘導および容量結合によって非通電線に発生する誘導電流を遮断する必要がある接地スイッチもあります（20 kV で最大 160 A）。^[3]

高電流スイッチング機構は、通常の負荷を流す通電回路に使用されます。一部は遮断器として使用できます。ただし、短絡電流を発生させる可能性がある場合は、それを遮断することはできません。^{[4] [5]}

コンタクタは高電流スイッチング機構と機能的に似ていますが、より高いレートで使用できます。電気的耐久性と機械的耐久性に優れています。^[6]

ヒューズは、等級分けされた 電気導体を溶断することで、一定時間過電流が流れる回路を自動的に遮断します。

ヒューズは主に短絡から保護するために使用されます。ヒューズは故障電流のピーク値を制限します。

三相電力では、故障電流が流れている相のみを遮断するため、故障した機器と人の両方に危険を及ぼす可能性があります。この問題を軽減するために、ヒューズを高電流スイッチまたは接触器と組み合わせて使用​​することができます。

接触器と同様に、高電圧ヒューズは 30 kV ～ 100 kV の帯域でのみ使用されます。^{[引用が必要]}

高電圧遮断器は、定格電圧（保護する 電力システムの最大電圧）以下の電流を接続、伝送、切断することができます。

通常の動作状態では、回路ブレーカーを使用して回線を接続または切断できます。また、回路ブレーカーは、短絡などの異常が検出された場合に電流を遮断するためにも使用できます。

遮断器は短絡電流を安全に遮断する唯一の手段であるため、高電圧電力システムの不可欠な要素です。国際規格IEC 62271-100は、高電圧遮断器の特性に関連する要求を定義しています。^[7]

遮断器には、摩耗やガス圧などの状態をいつでも把握し、特性導関数から障害を検出するための電子機器を装備することができます。また、計画的なメンテナンス作業を可能にし、故障を回避することもできます。^{[8] [9]}

長い回線で動作させるために、遮断器には過電圧を制限するための遮断抵抗器が装備されている。^{[10] [11]}

これらには、開閉を同期させて、線路、無負荷変圧器、シャントリアクタンス、コンデンサバンクからの過電圧や突入電流を制限する装置を装備することができる。^{[12] [13]}

一部の装置は遮断器と断路器の特性を持つように設計されているが^[14]、その使用は広く普及していない。

• IEEE スイッチギア委員会、ewh.ieee.org