落雷の壊滅的な影響から電気システムを保護する場合、避雷器は重要な役割を果たします。これらのデバイスは、雷によって引き起こされる高エネルギーの電気サージを安全に地面に迂回させ、機器への損傷を防ぎ、電力網の継続的な動作を保証するように設計されています。ただし、避雷器の性能は環境条件、特に寒冷地によって大きく影響される可能性があります。避雷器のサプライヤーとして、お客様に信頼性の高い製品を提供するには、これらの影響を理解することが不可欠です。
寒冷気候における物理的および化学的変化
寒冷地では、最も明らかな変化は気温の低下です。これにより、避雷器にいくつかの物理的および化学的変化が生じる可能性があります。当社の避雷器のほとんどは、スタンディング酸化亜鉛アレスタ、管状酸化亜鉛避雷器、 そして高電圧複合シリコーン酸化亜鉛アレスター、酸化亜鉛バリスタをコア成分として作られています。酸化亜鉛バリスタは非線形の電圧 - 電流特性を備えているため、落雷時に通常の動作電流を遮断しながら高電流サージを流すことができます。
低温では、酸化亜鉛バリスタの電気特性が変化する可能性があります。バリスタ材料の抵抗率が増加する可能性があり、落雷時に高電流サージを伝導する能力に影響を与える可能性があります。抵抗率が高いということは、導通を開始するためにより多くのエネルギーが必要であることを意味し、避雷器の応答時間に遅れが生じる可能性があります。この遅延により、落雷時に保護された機器の両端の電圧が高くなり、損傷のリスクが高まる可能性があります。
電気的特性の変化に加えて、避雷器コンポーネントの機械的特性も低温の影響を受ける可能性があります。磁器や複合シリコーンなどの避雷器のハウジング材料は、寒冷地ではさらに脆くなる可能性があります。この脆さにより、特に避雷器が振動や衝撃などの機械的ストレスにさらされた場合、亀裂や破損のリスクが高まる可能性があります。ハウジングが損傷すると、内部コンポーネントが湿気や汚染物質にさらされる可能性があり、アレスタの性能がさらに低下し、寿命が短くなる可能性があります。
水分と氷の蓄積
寒冷気候では、湿度が高く、雪、氷、または凍りついた雨の形で湿気が存在することがよくあります。湿気は避雷器にとって最大の敵の 1 つです。アレスタの表面に水分が蓄積すると、電流の導電経路が形成され、漏れ電流が発生する可能性があります。これらの漏れ電流はバリスタ素子の加熱を引き起こす可能性があり、劣化プロセスが加速され、アレスタの全体的な性能が低下する可能性があります。
避雷器への氷の蓄積はさらに深刻な問題です。氷は避雷器の形状と表面特性を変化させ、その電界分布を変える可能性があります。これにより、バリスタ素子に不均一な応力がかかり、部分放電のリスクが高まる可能性があります。部分放電は絶縁材やバリスタ自体に損傷を与え、最終的に避雷器の故障につながる可能性があります。
さらに、凍結中の氷の膨張により、避雷器ハウジングに機械的ストレスがかかる可能性があります。ハウジングがこの応力に耐えるように設計されていない場合、ハウジングに亀裂が入ったり破損したりして、より多くの湿気が避雷器に侵入する可能性があります。湿気が内部コンポーネントに侵入すると、腐食や短絡が発生し、避雷器が無効になる可能性があります。
テストとメンテナンスへの影響
寒冷地における避雷器の性能は、テストとメンテナンスの手順にも影響します。漏れ電流や残留電圧の測定などの従来のテスト方法は、低温の影響を考慮して調整する必要がある場合があります。たとえば、室温で確立された漏れ電流値の通常の範囲は、寒い天候では適用できない場合があります。室温では異常とみなされる高い漏れ電流も、低温環境ではバリスタの電気的特性の変化により許容範囲内に収まる場合があります。
目視検査や清掃などのメンテナンス作業も、寒冷地ではより困難になります。雪や氷により、検査のために避雷器にアクセスすることが困難になる場合があり、また、低温により洗浄剤の効果が制限される場合があります。さらに、コンポーネントの修理や交換は、寒い天候下では材料が脆くなるため、避雷器へのさらなる損傷を避けるために慎重に行う必要があります。
寒冷気候向けの設計上の考慮事項
避雷器のサプライヤーとして、当社は寒冷地で使用する製品を設計する際にこれらの要素を考慮しています。バリスタ材料については、低温でも電気的特性が維持されることを保証するために、広範な研究とテストを実施しています。抵抗率の温度係数を下げるなど、バリスタの低温性能を向上させるために、特別な添加剤や製造プロセスを使用する場合があります。
筐体設計においては、より寒さや湿気に強い素材を使用しています。複合シリコーン材料は柔軟性と疎水性に優れているため、寒冷地では磁器よりも好まれることがよくあります。複合シリコンハウジングは水をはじきやすく、湿気の蓄積や氷の形成のリスクを軽減します。また、氷が蓄積する表面積を最小限に抑え、水の排水を向上させる形状のハウジングを設計しています。
氷の蓄積を防ぐために、避雷器の設計に発熱体や防氷コーティングを組み込む場合があります。発熱体は避雷器の表面を凝固点以上に保ち、氷の形成を防ぎます。防氷コーティングは、表面への氷の付着を軽減し、風や重力などの自然の力によって氷が剥がれやすくします。
結論
寒冷地における避雷器の性能は、電気的および機械的特性の変化、湿気や氷の蓄積の影響を含む複雑な問題です。当社は避雷器のサプライヤーとして、寒冷地の過酷な環境にも耐えられる高品質な製品の提供に努めます。私たちのスタンディング酸化亜鉛アレスタ、管状酸化亜鉛避雷器、 そして高電圧複合シリコーン酸化亜鉛アレスター先進的な素材とテクノロジーを使用して設計されており、あらゆる気象条件下で信頼性の高いパフォーマンスを保証します。
寒冷地でも優れた性能を発揮する避雷器をお探しの場合は、詳細についてお問い合わせいただき、特定の要件についてご相談ください。当社の専門家チームは、お客様の電気システムに適した製品の選択をお手伝いいたします。
参考文献
- AC 電源回路用の金属酸化物避雷器に関する IEEE 規格 (IEEE C62.11 - 2012)。
- IEC 60099 - 4:2014、サージアレスタ – パート 4: AC システム用の金属酸化物サージアレスタ。
- Wang, X.、Li, Y. (2017)。低温条件下での酸化亜鉛避雷器の性能に関する研究。電気工学ジャーナル、25(3)、123 - 130。