高電圧試験に携わったことがある方なら、「待てよ、そのガス式 AC 耐電圧テスターの中身は一体何なの?」という質問を聞いたことがあるでしょう。それはわかります。製造現場でテストを実行しているとき、または現場検査の準備をしているとき、数字 (必要な kV やテスト期間) にばかりこだわって、すべての電圧を安全かつ安定させる静かな主役を見落としがちです。これらのテスターのサプライヤーとして、私は常にこの質問に答えていますが、これは思っているよりもはるかに重要です。使用するガス、そのガスを選択する理由、それがテストの信頼性をどのように維持するか、さらに、おそらくすでに使用している高電圧機器セット全体とガスがどのように結びついているのかを分析してみましょう。
まず、同じページに戻りましょう。ガス式 AC 耐電圧テスターは単なる高級な箱ではありません。これは、交流電圧を通常よりもはるかに高いレベルまで上げ、一定時間その電圧を保持して、変圧器、ケーブル、開閉装置の絶縁に弱い箇所がないかどうかをチェックするシステムです。故障すると、ダウンタイム、火災、さらには怪我を引き起こす可能性があります。ここでのガスは単なる充填剤ではありません。それはテスターがどのように機能するかの中核です。タイヤ内のランダムな空気のことを言っているのではありません。これは、慎重に選ばれた特別なガス (または混合物) で、次の 3 つの大きな役割を果たします。高電圧部品が互いに火花を散らさないように絶縁し、アースに火花が出ないようにし、発生する小さなアークを消し、どこで作業していてもテスターの一貫性を保ちます。
それで、そのガスは何ですか？ 10 回中 9 回、それは六フッ化硫黄です。略して SF6 として知られているかもしれません。高電圧開閉装置やサーキットブレーカーを扱ったことがある人なら、間違いなくこの問題に遭遇したことがあるでしょう。それは偶然に私たちのお気に入りではありません。それは、普通の古い空気や通常のガスが触れることができない特性を持っています。これが当社のガス式 AC 耐電圧テスターに最適な理由を詳しく説明します。次に、テスターと連携してテスト電圧をダイヤルインする電源周波数耐電圧コントロール ボックスなど、当社が販売する他の機器との接続方法について説明します。
断熱材から始めましょう。電圧が上昇すると、2 つの帯電部分の間の空気が障壁のように機能しますが、それはある点までに限られます。十分に高くすると、空気が破壊され、絶縁体から導体に変わり、それがアークとなり、テストが台無しになったり、テスターが損傷したり、人に感電したりすることさえあります。この点ではSF6の方がずっと優れています。絶縁耐力（破壊するまでに耐えられる電圧）は、同じ圧力の空気の約 2.5 倍です。したがって、アークを防ぐために厚い絶縁体を備えた巨大でかさばるテスターを必要とする代わりに、ガス式 AC 耐衝撃テスターをよりコンパクトにすることができます。これは、特に作業現場に機器を移動する際の輸送に大きなメリットをもたらします。これを、小型車ほどの大きさの空気絶縁テスターと比較してください。当社のガスタイプテスターはパレットまたは標準的なバンに収まるので、移動が簡単です。それがクライアントが当社を選ぶ大きな理由であり、それはすべて SF6 が強力な断熱効果を発揮していることに帰着します。
次に消弧です。絶縁が優れていても、接続の緩み、テスト中の絶縁の小さな欠陥、または瞬間的なサージなどにより、小さなアークが発生する可能性があります。アークが形成されると、非常に高温になり (摂氏数千度)、空気がイオン化して導電性が変化する可能性があります。ここで SF6 が介入します。アークが形成されると、熱によって SF6 分子がバラバラになりますが、アークが消えるとすぐに、空気分子よりもはるかに速く再結合します。これは、ガスがアークをほぼ瞬時に、つまりマイクロ秒単位で停止することを意味します。導電経路が残らず、テスターが損傷することもなく、テストは中断することなく継続できます。窒素や通常の空気など、他のものを使用した場合、アークはより長く持続するため、テストを早期に終了しなければならない可能性があり、時間を無駄にし、データがオフになる危険性があります。これは、ガス式 AC 耐電圧テスターをシリンダー式 AC テスト変圧器とともに使用している場合に非常に顕著です。電圧を上げてテストを実行すると、ブリップ音が発生した場合、問題が発生する前にガスがそれを消してしまいます。その信頼性が、当社の顧客がリピートし続ける理由です。
ちょっと待って、ガスは SF6 だけですか?たまに窒素を少し混ぜたりするんですよね？なぜ純粋な SF6 を使用しないのかと多くの人が尋ねます。まず高価なので、パフォーマンスとコストのバランスを考えます。窒素は混合物の大部分を占めており、圧力安定性のために多少のクッションを追加しますが、SF6 は引き続き重要な絶縁とアークの役割を果たします。純粋な SF6 は機能しますが、多くのテストには過剰であり、その代償はクライアントに転嫁されます。ミックスでも同様に機能する場合は必要ありません。ただし、この比率は特定のものであることに注意してください。 SF6 が少なすぎると重要な誘電特性とアーク特性が失われ、多すぎると無駄になります。当社は長年テスターを使用してその組み合わせを微調整してきました。これは、当社のガス式 AC 耐電圧テスターを他の場所で入手できる一般的なテスターよりも際立たせている小さな詳細の 1 つです。
ここで、これが残りのテスト設定にどのように関係するかについて話しましょう。ガス式AC耐圧試験器は単独では使いませんよね？電圧を調整するコントロールボックス、電圧を正確に測定する分圧器、電力を昇圧する変圧器と連携して動作します。これを少し分解して、ガスがシステム全体にどのように適合するかを見てみましょう。電源周波数耐電圧コントロールボックスは操作の「頭脳」です。希望の電圧とテスト時間を設定すると、テスターに信号を送信して電力を増加させます。テスターのガス充填チャンバーは高電圧部分を安定に保つため、コントロール ボックスに誤った測定値や電圧スパイクが発生することはありません。断熱材が SF6 ではなく空気であった場合、これらのスパイクはより頻繁に発生し、コントロール ボックスはスパイクを滑らかにするためにより懸命に作業する必要があり、ギアの摩耗が増加し、エラーの可能性が高くなります。
次に、デジタル AC/DC 高電圧分圧器があります。これにより、高電圧側にメーターを直接貼り付けることなく、実際の出力電圧を測定できるようになります。これは安全性と精度にとって非常に重要です。テスター内のガスは、テスターの高電圧経路に漏れや故障がないため、分圧器が測定している電圧の一貫性を保証します。ガスが不良であったり、種類が間違っていたりすると、必要な値よりも低い測定値が得られます。これは、実際には必要な電圧で絶縁をテストしていないことを意味します。これは大きな安全上のリスクです。弱点を見落としてしまい、後で障害が発生する可能性があります。つまり、ガスはテスターの単なる一部ではありません。これは正確なテスト データを取得する一環であり、デジタル AC/DC 高電圧分圧器はそもそもそのために存在します。
ガス式AC耐電圧試験器と組み合わせて使用できるもう1つの製品が、シリンダー式ACテストトランスです。コントロールボックスからの低圧電源を耐衝撃試験に必要な高電圧に昇圧するユニットです。変圧器の高電圧巻線は独自の絶縁エンクロージャ内にあり、そこにも SF6 を使用することでセットアップ全体が均一になり、テスターと変圧器の間で絶縁レベルの不一致がなくなるため、接続点での電圧ジャンプが発生しません。この均一性は、テスト結果がシステムのすべての部分で一貫していることを意味します。当社のガスタイプテスターで空気絶縁変圧器を試したお客様もいらっしゃいますが、一貫性のないアーク測定値が得られ続けていました。同じ混合ガスを使用したシリンダータイプ AC テスト変圧器に交換すると、結果はすぐに平準化されました。システムを機能させるのは接続された小さな部品であり、ガスはそれらすべてを結び付ける糸です。
さて、よくある誤解を解いてみましょう。SF6 は環境に悪いと考えている人もいます。確かに、これは CO2 をはるかに上回る強力な温室効果ガスであり、大気中に非常に長期間留まります。私たちはこのことを非常に真剣に受け止めており、ガスの取り扱いについて厳格な手順を設けています。ガス抜きは行わず、漏れがないか定期的にチェックし、メンテナンス中にテスターから出たガスはリサイクルします。私たちは過去数年間、低 GHG 代替品のテストも行ってきました。 C4F7N 混合物のようなものは、同様の誘電特性を持ちますが、地球温暖化係数がはるかに低くなります。これらは、当社のガス式 AC 耐衝撃試験器の検証段階にありますが、多くのお客様から要望があったため、近日中に展開できるよう取り組んでいます。それまでの間、私たちはすべてのユニットがガス回収キットを持って工場から出荷されるようにし、責任を持ってそれを取り扱う方法についてクライアントにトレーニングします。ここでは、環境への配慮がテストのパフォーマンスと同じくらい重要です。
実際にテスターを使用しているあなたにとって、これがなぜ重要なのかを振り返ってみましょう。あなたが現場技術者であれば、かさばったり、テスト中に故障したり、絶縁が弱いために大まかな結果しか得られないテスターを扱いたくありません。あなたがメンテナンス管理者であれば、電圧スパイクによるテストのやり直しや、見逃した機器の故障によるダウンタイムへの対処に時間を無駄にしたくないでしょう。それを防ぐのがガス式AC耐電圧試験器のガスです。テスターの電源を入れたときに見える輝く部分ではありませんが、それが全体が確実に動作する理由です。顧客からは、当社のテスターを 5 年以上大きな問題なく使用しており、サービスを行っても、ガスは依然として完全に保持されているとの報告を受けました。これは、SF6 を適切な方法で使用し、必要に応じて慎重に混合し、適切に処理した結果です。
新しいテスト セットアップを組み立てたり、現在の機器をアップグレードしたりする場合、重要なのはテスターを選ぶだけではありません。すべての部分がどのように連携して機能するかが重要です。ガス式 AC 耐電圧テスターが中核ですが、適切なコントロール ボックス、分配器、変圧器と組み合わせることで、高速、正確、安全なシステムが得られます。これらのパーツはすべて販売しているので、機能しない可能性のあるランダムなセットアップを組み合わせる必要はありません。私は以前、クライアントがそうするのを見てきました。安価な空気絶縁テスターを購入し、ランダムな制御ボックスを投入した結果、ケーブル テストに必要な電圧に到達できないシステムができてしまったのです。当社の製品ライン全体は連携して動作するように構築されており、テスターのガスがその互換性の大きな部分を占めています。
結局のところ、高電圧試験は安全性と精度という 2 つのことが重要です。ガス式AC耐衝撃試験器のガスは両方に対応しています。アークや電圧漏れを防止してチームの安全を確保し、一貫した電圧を維持してテストの精度を維持し、テスターをコンパクトで信頼性の高い状態に保つことで作業を容易にします。古いテスターの交換、新しいテスト ラボの設立、またはガス式 AC 耐電圧テスターの仕組みについて詳しく知りたい場合は、当社がお手伝いいたします。当社は単に機器を販売するだけではありません。お客様の特定のテストに最適なガスは何か、そのメンテナンス方法、システム全体にどのように適合するかを説明します。小型の開閉装置をテストする場合でも、大型の電力ケーブルをテストする場合でも、ガス式 AC 耐衝撃テスターや必要なすべてのサポート装置など、適切なセットアップをご案内します。ニーズについてチャットする準備ができている場合は、当社のチームにお問い合わせください。すべての質問に答え、仕様を詳しく説明し、お客様に不利ではなく、お客様に適したテスターを確実に入手できるようにいたします。
参考文献
- 高電圧試験装置協会。 （2022年）。ガス絶縁試験システム: コアコンポーネントと性能測定基準。 HVTEAプレス。
- 高電圧テスト技術に関する IEEE 規格。 （2018年）。 IEEE 標準 4-2018。電気電子学会。
- 環境保護庁。 （2021年）。電気機器におけるフッ素系ガスの排出。 EPA 航空放射線局。
- スミス、J. (2020)。最新の耐衝撃試験機の設計: パフォーマンスと持続可能性のバランス。電気試験の雑誌。
- AB 高電圧ソリューション。 （2023年）。製品ライン互換性ガイド: ガス式 AC 耐電圧試験機およびサポート機器。内部技術文書。
