中空絶縁体 – メーカーとサプライヤー

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中空碍子は通常、セラミック、シリコン、複合材料などの絶縁材料で作られた円筒形の内部空洞体です。

高電圧システムにおける機械的および電気的要件を満たすように設計されています。空洞により、サーキットブレーカー、計器用変圧器、ブッシングなどの電気機器を内部に組み込んだり、通したりすることが可能になり、同時に環境からの電気絶縁も確保されます。

以下では、中空碍子の構造と材料、動作モード、用途の概要、利点の概要、直面する課題と要件の概要をご紹介します：

中空碍子の構造と材料

中空碍子の構造と材料：中空碍子は通常、次のような構造になっている：

絶縁体：絶縁体：磁器、エポキシ樹脂、シリコン複合材料（GRP）製。
外側のリブ（シールド）：周囲との沿面距離を広げ、漏れ電流を防ぎ、耐候性を向上させる。
両端のフランジ：金属製で、他のシステム構成部品への取り付けと電気接続用。
内部（キャビティ）：空気またはガスが充填され、真空遮断器、変換器、センサーなどの技術部品が取り付けられることもある。

最近の中空碍子は、ガラス繊維強化構造に耐候性のシリコンカバーを組み合わせた、いわゆる複合中空碍子として製造されることが多い。

中空碍子の仕組み

中空絶縁体の主な役割は、内部導体またはデバイスと接地環境との間に電気絶縁を提供することです。保護シースのような役割を果たし、フラッシュオーバーや漏れ電流が発生しないようにします。

外側のリブ構造により沿面距離が延長され、雨、ほこり、工業用ガスなどの汚れや湿気の場合の絶縁耐力が向上します。内部は環境の影響から繊細な設備を保護し、圧力開放を可能にし、SF₆などのガス封入タイプの場合、内部絶縁耐力の向上に貢献します。

中空碍子の使用

中空碍子は、屋外・屋内を問わず、高電圧設備のほとんどあらゆる場所で見られます。絶縁体の他に、集積技術やブッシング用の空洞が必要な場合は、必ず中空碍子を使用します。代表的な用途

1.フィードスルー：
高圧変圧器または開閉装置。
アースされたエンクロージャの壁を貫通する給電導体接続用。
内部導体とアース電位間の絶縁を確保する。

2.計器用変圧器とセンサー：
内部の電圧または電流トランスの統合。
環境影響からの敏感なコンポーネントの保護。
コンパクト設計の改善。

3.真空遮断器などの開閉器ハウジング：
絶縁体シェルがスイッチ機構を囲みます。
ハウジングから可動接点部品を絶縁。
大気干渉からの保護。

4.ガス絶縁開閉器（GIS）：
多くの場合、SF_2086と共にガス密閉筐体の一部として使用される。
複雑なモジュラーシステムに統合。
小さなスペースで非常に高い絶縁要求。

5.圧力開放と保護機能：
防爆エリアまたは内部アークで使用。
空洞は、指定された開口部を通して目標圧力放散を可能にします。

中空絶縁体の利点

同等の機械的安定性を持つ中実絶縁体に比べて軽量化。
電気部品や導線を組み込むための内部空間。
メンテナンスが容易で、オープン・マウント・システムよりも耐久性が高い。
制御された内部絶縁による優れた絶縁耐力。
電気絶縁と同時に高い機械的負荷容量が得られる。

中空絶縁体の課題と要件

中空絶縁体には、以下の点で非常に高い要件が求められます：

機械的強度：機械的強度：特に風荷重、短絡力、地震の影響下において。
電気絶縁強度：極端な環境条件（雷、汚れ、湿気）の下でも。
気密性：特にガス絶縁機器の場合（SF₆の気密性が数十年間必要）
部分放電フリー：内部で許容されない放電がない
耐久性と耐紫外線性：屋外用途では特に重要

中空碍子は、現代の高電圧インフラに不可欠なコンポーネントです。高電圧を安全に絶縁すると同時に、電気部品を保護し、一体化させることができるため、変圧器から開閉器まで多用途に使用することができます。その設計には、特に材料の選択、気密性、電界分布、機械的耐性に関して、正確なエンジニアリングのノウハウが必要です。エネルギー技術においては、安全でコンパクトな高圧ソリューションのための重要なコンポーネントです。

以下は、中空碍子を購入する際に考慮すべき最も重要なポイントの概要です：

高圧開閉器、変圧器、ガス絶縁システムのいずれであっても、中空碍子を購入する際には、単に適切な製品を選択するだけでなく、システムの長期的な安全性、機能性、費用対効果についても考慮する必要があります。この決定は、運転上の安全性、メンテナンスコスト、耐用年数、法規制への準拠といった側面に影響します。そのため、根拠のある選択が不可欠です。

まず第一に、絶縁体の使用電圧と用途を正確に定義する必要があります。中空碍子は、12～36kVなどの中電圧範囲、245kVまでの高電圧範囲、420kVを超える超高電圧範囲向けに製造されています。
絶縁体は、電気システムの電圧とシステム全体の絶縁コンセプトに適合していなければなりません。
開閉器、ブッシング、変圧器ハウジング、屋外設置など、設置場所に応じて、さまざまな絶縁体の形状や技術が必要になります。
中空絶縁体は、風荷重、自重、短絡力などの機械的な力に耐えるだけでなく、雷インパルス電圧、連続動作電圧、スイッチング過電圧などの電気的な要件にも耐える必要があります。重要なポイントは
IEC62155、IEC62231などの国内および国際規格に準拠した設計。
十分な沿面距離（環境汚染クラスによる）。
機械的強度：曲げ、圧力、ねじり強度。
動作電圧における部分放電に対する保護。
SF₆または真空充填による圧力負荷への適合性。
材料の種類は、挙動、重量、メンテナンス要件、耐用年数に影響する。通常、選択肢がある：
磁器：磁器：頑丈で実績があり、重いが、機械的応力に対してもろい。
複合材料（GRP＋シリコンコーティング）：軽量、飛散防止、耐UV性、セルフクリーニング、最新の屋外設置に理想的。
エポキシ樹脂：屋内システムやコンパクトなGISシステムによく使用され、熱的要件は限定的。
その選択は、設置場所、気候的ストレス、メンテナンスコンセプトに大きく依存する。
SF₆、ドライエアー、一体型開閉器などのガス充填を伴う中空碍子では、絶対的な気密性が重要です：
Oリング、接着ジョイント、メタルシールなど、耐久性のあるシーリングシステム。
例えば、SF₆≦0.5％/年。
内部の凝縮水防止。
電気アークなどの故障時の圧力開放の可能性。
メンテナンスやセンサーなど、内部機器へのアクセス性も重要である。
中空碍子は、特に屋外設置の場合、過酷な条件にも耐えうるものでなければならない：
紫外線やオゾンに強い表面。
温度変動や霜に対する耐性。
汚れに対する耐性：例えば、シリコーンによる疎水性表面。
特定の環境への適合性：産業、海岸、砂漠、山。
汚れがひどい場合は、沿面距離を長くするか、表面をコーティングする必要がある。
絶縁体は、フランジ、ハウジング、導電体などの他の部品と機械的・電気的に適合していなければなりません：
標準化されたフランジ寸法またはお客様固有の適合。
穴パターンと取り付けオプション。
導体のアライメントと貫通断面。
既存のシステムやアセンブリへの統合。
購入前に寸法を明確にしておくことで、その後の変換コストやダウンタイムを防ぐことができます。
高品質の中空インシュレーターは、少なくとも30年の耐用年数が必要です。以下を考慮する必要があります：
材料の耐老化性、例えば脆化や割れがないこと。
耐候性のスクリーン構造。
同等の製品で長期にわたる実績があること。
試験サイクルや耐用年数の予測に関するメーカーの情報。
たとえ中空碍子が一般的に低メンテナンスであったとしても、その設計により、定期的な目視検査、測定、必要に応じての清掃が可能であるべきである。
絶縁体は、規格に従って試験され、認証されるべきである。重要な規格には以下が含まれる。
IEC 62231 複合中空絶縁体
IEC 62155 電気機器用中空碍子。
国際的な用途にはANSI、IEEEがある。
製造業者は、電気的、機械的、熱的、気候的耐性に関する完全な試験報告書を提供できる必要があります。
経験豊富で信頼できるメーカーを選ぶことが重要です。

中空碍子の購入には、技術的な理解、事前の計画、使用条件の全体的な把握が必要です。理想的なソリューションは、必ずしも最も安価なものではありませんが、何十年も確実に機能し、メンテナンスがほとんど必要なく、システム全体に問題なく適合するものです。完璧な適合性、安全性、投資保護を確保するためには、メーカーや必要に応じてシステム計画部門との緊密な協力が不可欠です。

中空碍子は様々なサプライヤーから購入することができます。輸出ページでは、世界中の中空ガイシメーカーとサプライヤーの包括的な情報をご覧いただけます。