技術紹介

362 kV 気中断路器の製品化と海外認証機関でのタイプテスト

362 kV 気中断路器の製品化と海外認証機関でのタイプテスト

技術紹介■ 平野智宏

Tomohiro Hirano

1

3

はじめにコンセプト

海外向け 362 kV 4,000 A 63 kA/3 秒の引き合いに対今回製品化した接地装置付断路器を図 1，電動操作装応するために，接地装置付水平中心一点切断路器（以置を図 2 に示す。製品化にあたり，接地装置付断路器降，接地装置付断路器）および電動操作装置を製品化しおよび電動操作装置をそれぞれ現行標準機種（電動操作た。また，お客さまからの要求により海外認証機関にお装置は海外専用品）をベースに，引き合いのあったお客ける ANSI 規格でのタイプテストレポートを取得した。

さまの厳しい個別仕様にあわせて強度や通電容量の強化等の設計変更を行った。接地装置付断路器は東光高岳の2グループ会社である撫順高岳開閉器有限公司での OEM仕様生産品を適用，がいしは市場性のある IEC がいしとし今回製品化した接地装置付断路器の主な仕様を表 1，指した。

電動操作装置の仕様を表 2 に示す。
表1定格

絶縁
強度

接地装置付断路器の仕様

名称

接地装置付水平中心一点切断路器

形式

断路器：THB8T 形 LGP 式
接地装置：EB3 形 AB 式

電圧（kV）

362

電流（A）

4,000

周波数（Hz）

60

短時間耐電流

63 kA ／ 通電時間：3 秒
対雷インパルス（kV）
商用周波（kV）

地同相主回路間

1,425

1,430

乾燥：610（1 分） 乾燥：610（1 分）
注水：525（10 秒） 注水：525（10 秒）

がいしC10-1550-classB（IEC60273）

強風中開閉性能（断路器）

60 m/s

耐震IEEE693 中レベル（ZPA：水平 0.5 G，
垂直 0.3 G，2％ damping）

連続開閉性能（断路器）

10,000 回（無保守無点検）

準拠規格

ANSI C37
表2

図1

製品化した接地装置付断路器

三相一括操作

電動操作装置の仕様

名称

電動操作装置形式

断 路 器 用：MCAA 形 DB2ME 式
接地装置用：MCAA 形 DB1ME 式

操作電圧（V）
制御電圧（V）

AC220

定制御電流（A）

約 0.5

格

動作時間（秒）断 路 器 用：5
接地装置用：8操作出力（N・m）

断 路 器 用：1,775
接地装置用：   900

14て中国製がいしを採用し，性能とコストのバランスを目

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図2

製品化した電動操作装置

362 kV 気中断路器の製品化と海外認証機関でのタイプテスト

4数としている。

性能と試験結果

4.1

技術紹介（1） 絶縁耐力（ANSI C37.34-1994）
 商用周波耐電圧，開閉インパルス耐電圧については試験場の選定

今回のタイプテストは，CESI S.p.A（イタリア電気ANSI 規格値を満足する性能を有している。雷インパ部品・システム研究認証研究所）で実施した。選定にはルス耐電圧対地については，個別要求により 1,425 kV① ANSI 規格での試験実績があること，②超高電圧の電（ANSI:1,300 kV）を印加し，合格した。これについて

気機器を試験可能であること，③ ANSI 規格の要求項目

は ANSI 要求より高い性能を有している。開閉インパルすべてを試験可能であること

ス耐電圧はバイアス試験［825 +（295）kV］も実施し，の条件を満たし，海外認証機関として評価されている CESI S.p.A とした。まANSI 規格を満足している。

た，ANSI 要求のタイプテスト項目とは別に，お客さま（2） ラジオ障害電圧（ANSI C37.34-1994）の個別要求による試験項目を社内で実施した。社内での試験は第三者機関として，日本国内の検査機関立会のも ラジオ障害電圧は，定格電圧の 1.1/ √ 3 倍の 230 kVを印加し，ラジオ障害レベルが最大で 398.1μV であり，と実施した。耐震試験をお客さま指定の試験機関である

ANSI 基準値 500 μV を満足している。

NCREE（台湾国家地震工程研究センター），がいし試験（3）	温度上昇値（ANSI C37.34-1994，ANSI C37.30-を日本国内の大手がいしメーカで実施した。

1997）
温度上昇値は，定格電流 4,000 A を通電し，温度上タイプテスト項目および結果（ANSI C37）

昇 値 は 最 大 で 接 触 部 35.6 K（ 基 準 値 53 K）， ヒ ン ジ

今回実施した ANSI C37 に基づくタイプテスト項目

58.7 K（基準値 67 K），端子台 33.1 K（基準値 43 K）

4.2

および結果を表 3 に示す。個別仕様試験項目および結であり，ANSI 規格を満足している。

果を表 4 に示す。なお，規格はお客さまより指定の版（4）	短時間耐電流 / 波高値耐電流（ANSI C37.34-1994）

表3

タイプテスト項目および試験結果（ANSI C37）
試験名結果

 短時間耐電流 / 波高値耐電流は，63 kA（波高値 2.6倍），通電時間は仕様どおり 3 秒間（ANSI 標準値）で

名

称

断路器

接地装置

操作装置の試験を実施した。断路器・接地装置ともに，試験後

4.1

商用周波
耐電圧試験 ※○○－

回の開閉操作も良好であり，要求の性能を有している。

雷インパルス
耐電圧試験 ※○○－

開閉インパルス
耐電圧試験

○

○－

2014 で は 接 地 装 置 接 触 部 の 溶 着 が 許 容 さ れ る が，5.2

ラジオ障害電圧試験 ※○○－ANSI 規格では許容されないため，今回，JEC 規格よ6

温度上昇試験

○－－8

短時間耐電流試験 /波高値耐電流試験 ※○○－11操作試験（1,000 回）

○

○

○

4.24.4絶縁耐力試験

項目№には溶着も無く接触部の状態や ANSI 要求の通電後 15
図 3 に試験後の断路器接触部状態を示す。図 4 に試験後の接地装置接触部状態を示す。なお，JEC-2310：○：試験合格を示す。－：試験対象外を示す。
※：お客さま要求項目を示す。

表4

個別仕様試験項目および試験結果

試験名

結果

断路器

接地装置操作装置

インパルスフラッシオーバ
電圧試験 ※（CESI で実施）○○

－温度上昇試験（オプション付）※○－－操作試験（無保守無点検 10,000 回）※○－○

強風中開閉性能試験（風速 60 m/s）※

○－－

耐震試験
（IEEE693 中レベル 2％damping）※

○

○

○

がいし試験 ※○－－○：試験合格を示す。－：試験対象外を示す。
※：お客さま要求項目を示す。

a）フィンガコンタクト

図3

短時間耐電流試験後の断路器接触部a）フィンガコンタクト

図4b）バットコンタクトb）バットコンタクト

短時間耐電流試験後の接地装置接触部
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り厳しい要求仕様を満足している。

されている銀グラファイト接点を採用し，耐摩耗構造と（5）	連続開閉性能（1,000 回）（ANSI C37.34-1994）している。これにより，無保守無点検 10,000 回という 連続開閉性能は ANSI 規格で推奨されている 1,000厳しい要求仕様を満足している。

回，機械端子荷重 F1/F2：1,020 N，F3：330 N，F4：（9）	強風中開閉性能

1,824 N にて試験を実施した。試験後の接触部の状態も 強風中開閉性能は，要求の風速 60 m/s 相当の模擬荷重良好であり，要求の性能を有している。図 5 に端子荷重をそれぞれのブレードに取り付け，電動操作での動作試

試験負荷条件，図 6 に端子荷重試験設置状況を示す。

験を実施した。開放・投入ともに断路器が動作することを（6）	インパルスフラッシオーバ電圧確認した。JEC2310：2014 では強風中開閉性能の要求 インパルスフラッシオーバ電圧は，昇降法によりインは無く，操作時の衝撃荷重および短絡時の電磁力に加えてパルス電圧を 30 回印加し，50％フラッシオーバ電圧を40 m/s の風圧荷重の重畳で倒壊しないことが要求されて測定した。その結果，対地 : +1,821.1/−1,937.0 kV，同いる。今回，JEC 規格と比較して非常に厳しい要求を満相主回路間：（バット側印加）+1,857.0/−1,860.7 kV，足している。図 7 に強風中開閉性能試験イメージを示す。

（フィンガ側印加）+1,760.4/1,869.3 kV であった。

（10）	耐震性能（7）	温度上昇値（オプション付）

 耐震性能は，お客さまの指定により高さ 4.3 m の架台

 温度上昇値は，お客さまの個別仕様により，端子台はに断路器 1 相分を設置し，IEEE693 中レベル（ZPA：ANSI 規格より厳しい基準値 30 K の要求があった。こ水平 0.5 G，垂直 0.3 G，2％ damping）を断路器開放の仕様を満足させるため，お客さま指定で標準装備とな状態，投入状態で各 1 回の加振試験を実施した。図 8 にる端子アダプタや LCS（Loop Current Switch）およびIEEE693 中レベルの入力波形と応答スペクトルを示す。

シールドリングなどのオプションを装備し，放熱面積を耐震試験にあたっては，事前に三次元モデルを作成して増やした状態で試験を実施した。その結果，端子台の温動的解析で強度検証を実施した。図 9 に三次元モデルを

度上昇値は最大で 27.9 K となり ANSI 規格より厳しい示す。事前解析により IEEE693 の 3 軸同時加振という要求仕様を満足している。断路器本体の基本構造を変え厳しい要求に耐える強度を有していること，およびがいないようにすることで，コスト抑制を行った。

し基部に最大応力が発生することが確認できた。図 10（8）	連続開閉性能（10,000 回）に耐震試験供試器設置状況を示す。実加振試験後は，機 連続開閉性能は，無保守無点検で 10,000 回の断路器器の変形・損傷もなく，開閉動作も良好であった。また，開閉試験を実施した。試験後の接触部の状態も良好で加振前後の共振周波数の変化は X 軸：6.33％，Y 軸：あった。接点部には国内で十分な実績があり性能が確認3.82％，Z 軸：2.59％（基準値：20％）となった。また，最大応力が発生するがいし基部について，事前解析結果と実加振試験結果と比較したところ，実加振試験結果の安全率が高くなる結果となった。これは，事前解析で設定している減衰定数は，過酷評価の 2％に設定しているのに対し，実器の減衰定数は 5％くらいであったた

図5めと推測される。表 5 に事前解析結果と実加振試験結果

端子荷重試験負荷条件

滑車ワイヤー荷重

図616

端子荷重試験設置状況

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図7

強風中開閉性能試験イメージ

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表5

事前解析結果と実加振試験結果の安全率比較
事前解析結果実加振試験結果

固有振動数

安全率

固有振動数

安全率

2.7 Hz1.4

2.2 Hz1.7

支持がいしの安全率比較を示す。JEC2310：2014 では入力波形は0.3 G 共振正弦 3 波の水平 1 軸加振の要求である。
（11）	がいし（ANSI C29.1-1998，ANSI C29.9-1983（R2012））
 がいしは，ANSI C29.1 および ANSI C29.9 に準じた項目について試験を実施した。その結果，すべての要求を満足しており，初採用となる中国製がいしの実力を示す貴重なデータとなった。表 6 にがいし試験実施項目と結果を示す。今回，日本製がいしの性能試験をあわせて実施し，比較評価を行った。その結果，機械的強度について，日本製がいしと同等の性能を有していることが確認できた。

5

おわりに

表6

がいし試験実施項目と結果

No.

試験項目

仕様

結果

1

商用周波乾燥
フラッシオーバ
電圧試験

AC745 kV

良2

商用周波注水フラッシオーバ
電圧試験

AC660 kV

良3

商用周波乾燥
耐電圧試験

AC610 kV
1 分間

良4

商用周波注水
耐電圧試験

AC525 kV
10 秒間

良

5

雷インパルスフラッシ
オーバ電圧試験+1,410 kV−1,650 kV良6

雷インパルス
耐電圧試験± 1,300 kV

良7

ラジオ障害電圧試験

8曲げ試験

4,559 N 以上

良9

捻り試験

10,152 N・m 以上

良10引張試験

111,151 N 以上

良11

圧縮試験

333,396 N 以上

良吸湿試験

4,000 psi（27.6 MPa）
5 時間加圧浸漬し，染色液が滲まない

良

熱衝撃試験 注 1

湯槽：66 ℃ 水 槽：4 ℃ 各
10 分間，10 サイクル各槽への浸漬を行い，破壊のないこと。また，浸漬試験後，電気チェックを行い，異常がないこと。

良めっき試験

フランジ［mil］
個々：3.1 以上
平均：3.4 以上
ボルト類［mil］
個々：1.7 以上
平均：2.1 以上良

12

今回，強風中開閉性能試験および短時間耐電流試験な
らびに耐震試験は，東光高岳断路器製造の歴史の中でも最高レベルの要求となった。これらすべてをクリヤーす13る断路器を製品化できたことで，今後同様の要求に対して，構造検討の基礎となるデータが取得できた。また，取得実績のなかった海外認証機関における ANSI 規格でのタイプテストレポートを取得したことで，ANSI 規格

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14の地域への入札に参入することができ，売上拡大に寄与

AC230 kV
良500 μV 以下（1,000 kHz）

注 1）設 備能力の関係で湯槽 74〜76℃，水槽 9〜11℃とし，温度差62℃以上を確保した。

することができる。要求の厳しい ANSI 規格で合格したことで，IEC 規格および JEC 規格の地域への適用も可能である。さらに国際入札では海外認証機関におけるタイプテストレポートの提出が入札条件に組み込まれるこ
図8

IEEE693 中レベルの入力波形と応答スペクトル
導電部

導電部

がいしがいし架台

架台

加振台

図9三次元モデル

図 10

およそ最大クラスの断路器でのタイプテストレポートを取得したことから，今後の海外展開における営業活動に大いに活用できるものとなる。
■語句説明

ベース

ベースとが通例となっており，362 kV 4,000 A 63 kA/3 秒と 震試験供試器設置
耐状況

注 1）減衰定数：機器の振動がしだいに減衰していくとき，その減少の速さを表す数値。
注 2）応答スペクトル：機器には，その高さや大きさ，材質などから，揺れやすい固有の周期がある。地震の揺れが，さまざまな固有周期を持つ機器に対してどれだけの揺れ（応答）を生じさせるかを示したグラフ。

平野智宏

 力プラント事業本部
電断路器製造部 設計グループ

所属

東光高岳技報 Vol.5 201817