六フッ化硫黄 (SF6) サーキットブレーカー

加圧ガス SF6 を使用してアークを消弧する回路遮断器を SF6 回路遮断器と呼びます。 SF6 (六フッ化硫黄) ガスは、優れた誘電性、消弧性、化学的特性、およびその他の物理的特性を備えており、油や空気などの他の消弧媒体よりも優れていることが証明されています。 SF6 サーキットブレーカーは主に 3 つのタイプに分類されます。

• ノンパッファピストンサーキットブレーカー
• シングルパッファーピストンサーキットブレーカー。
• ダブルパッファーピストンサーキットブレーカー。

絶縁媒体として空気と油を使用した遮断器は、接点分離動作後の消弧力の立ち上がりが比較的遅い。 高電圧サーキットブレーカーの場合、迅速な消弧特性が使用され、迅速な回復に必要な時間が短縮され、電圧が上昇します。 SF6 サーキットブレーカーは、オイルまたはエアサーキットブレーカーと比較して、この点で優れた特性を備えています。 したがって、最大 760 kV の高電圧では、SF6 サーキットブレーカーが使用されます。

六フッ化硫黄サーキットブレーカーの特性

六フッ化硫黄は、非常に優れた絶縁特性と消弧特性を備えています。 これらのプロパティは、

• 無色、無臭、無毒、不燃性のガスです。
• SF6 ガスは非常に安定で不活性であり、その密度は空気の 5 倍です。
• 空気よりも優れた高い熱伝導率を備えており、通電部品の冷却を促進します。
• SF6 ガスは強い電気陰性を持っています。これは、負イオンの形成によって自由電子が放電から容易に除去されることを意味します。
• これには、火花を与えるソースが除去された後、急速に再結合するというユニークな特性があります。 消弧媒体と比較して100倍効果的です。
• 絶縁耐力は空気の2.5倍、絶縁油に比べて30％低いです。 高圧では、ガスの絶縁耐力が増加します。
• 湿気は SF6 サーキットブレーカーにとって非常に有害です。 湿気と SF6 ガスの組み合わせにより、(アークの遮断時に) フッ化水素が生成され、回路ブレーカーの部品を攻撃する可能性があります。

SF6 サーキットブレーカーの構造

SF6 サーキットブレーカーは主に 2 つの部分、つまり (a) 遮断ユニットと (b) ガスシステムで構成されます。

遮断ユニット – このユニットは、一連の通電部品とアークプローブからなる可動接点と固定接点で構成されています。 SF6 ガスタンクに接続されています。 このユニットは、メインタンクへの高圧ガスの流入を可能にする可動接点のスライドベントで構成されています。

ガス システム – 閉回路ガス システムは SF6 サーキット ブレーカーに採用されています。 SF6 ガスは高価であるため、操作のたびに回収されます。 このユニットは、低圧アラームと警告スイッチを備えた低圧チャンバーと高圧チャンバーで構成されています。 ガスの圧力が非常に低くなり、ガスの絶縁耐力が低下し、ブレーカーの消弧能力が危険にさらされる場合、このシステムは警告アラームを発します。

SF6サーキットブレーカーの動作原理

通常の動作状態では、ブレーカーの接点は閉じています。 システムに障害が発生すると、接点が引き離され、接点間にアークが発生します。 可動接点の変位は、アーク遮断室内に約16kg/cm^2の高圧のSF6ガスを導入するバルブと同期しています。

SF6 ガスはアーク経路内の自由電子を吸収し、電荷キャリアとして機能しないイオンを形成します。 これらのイオンはガスの絶縁耐力を増加させるため、アークが消えます。 このプロセスにより、SF6 ガスの圧力が最大 3kg/cm^2 まで低下します。 それは低圧リザーバーに保管されます。 この低圧ガスは、再利用するために高圧リザーバーに引き戻されます。

現在では、パッファピストンの圧力は、可動接点に取り付けられたピストンによって開極動作中に消弧圧力を生成するために使用されます。

SF6サーキットブレーカーのメリット

SF6 サーキットブレーカは、従来のブレーカに比べて次のような利点があります。

1. SF6 ガスは優れた絶縁性、消弧性など多くの特性を備えており、これが SF6 サーキットブレーカーの最大の利点です。
2. このガスは不燃性で化学的に安定しています。 それらの分解生成物は非爆発性であるため、火災や爆発の危険はありません。
3. SF6 は絶縁耐力が高いため、電気的クリアランスが大幅に減少します。
4. 大気条件の変化によって性能が影響されることはありません。
5. ノイズのない動作が得られ、アークは自然電流ゼロで消えるため、過電圧の問題はありません。
6. アーク放電中に炭素粒子が形成されないため、絶縁耐力の低下はありません。
7. メンテナンスの必要性が少なく、高価な圧縮空気システムも必要ありません。
8. SF6 は、短絡障害の解消、スイッチング、無負荷の送電線の開放、変圧器リアクトルなどのさまざまな役割を問題なく実行します。

SF6サーキットブレーカーの欠点

1. SF6ガスがある程度窒息しています。 ブレーカータンクに漏れが発生した場合、SF6 ガスは空気より重いため、周囲に SF6 が堆積し、作業員の窒息につながる可能性があります。
2. SF6 ブレーカータンクへの湿気の侵入はブレーカーにとって非常に有害であり、いくつかの故障の原因となります。
3. 内部部品は、清潔で乾燥した環境下での定期メンテナンス時に洗浄する必要があります。
4. ガスの輸送と品質の維持には特別な設備が必要です。

(この記事はこの Web サイトから引用しています: https://circuitglobe.com/sf6-sulphur-hexaflouride-circuit-breaker.html)