保安装置内蔵コンデンサと保護接点付きコンデンサについての備忘録

高圧用コンデンサについての概略

進相コンデンサは
交流回路において力率（りきりつ）を改善するために使用されるコンデンサのこと。
別名「力率改善コンデンサ」とも呼ばれる。

コンデンサは、誘導機器と異なり電流が電圧よりも進むので、進み力率になり、進み無効電力を消費する。
このため、下左図のように回路にコンデンサを並列に接続することにより遅れ無効電力を打ち消すことができる。
これにより、下右図のように力率が改善される。

左図：コンデンサの並列接続　右図：コンデ

コンデンサの種類（SH形とNH形）について

左図：箔電極コンデンサ（NH形：Non-Self-Healing）　右図：蒸着電極コンデンサ（SH形：Self-Healing）

油入式コンデンサは、コンデンサ素子を直並列に接続したものを
金属製のケースに収めて、真空乾燥した後に絶縁油を注入含浸した設備となる。
上図のように、コンデンサには、素子の電極構造により蒸着電極コンデンサ（SH形：Self-Healing）と
箔電極コンデンサ（NH形：Non-Self-Healing）の２種類存在する。

蒸着電極コンデンサ（SH形：Self-Healing）

蒸着電極コンデンサは、プラスチックフィルムの表面に金属を真空蒸着して、これを電極として使用するもの。
金属蒸着膜を電極としているので、誘電体の一部が絶縁破壊した場合でも
その部分の電極が瞬時に蒸発消滅して、絶縁が自己回復する特徴がある。

箔電極コンデンサ（NH形：Non-Self-Healing）

箔電極コンデンサは、電極に金属箔（アルミ箔）を使用したもの。
蒸着電極コンデンサと異なり、自己回復機能がない。

コンデンサは、経年使用やストレスで本体内部に異常が生じると絶縁破壊し
容器変形、亀裂、噴油爆発などを生じる場合がある。
このような事故を防止するために、コンデンサには保護装置が内蔵されている。

保安装置内蔵コンデンサと保護接点付きコンデンサについて

蒸着電極コンデンサの保護装置

蒸着電極コンデンサは、素子が破壊しても自己回復機能により破壊部の電流が遮断され
容量は若干減少するが、そのまま使用可能となる。

また、寿命末期や自己回復不能な絶縁破壊状態でも金属蒸着膜の抵抗のため
短絡電流が流れることはほとんどない。
事故時の電流が大きく増加しないので、過電流検出（電気的検出）方式では保護が難しくなる。

蒸着電極コンデンサは、破壊部の発熱により絶縁油が分解してガスが発生するので
徐々に内部圧力が上昇し、ケースがふくらむ。
このため、保護方式としては、ふくらみによる変形力で内蔵の保安装置が動作して自己遮断するものや
内部圧力を検出する圧力保護接点付き、あるいはケースのふくらみをマイクロスイッチで
直接検出するものなどがある。

保安装置内蔵コンデンサ

蒸着電極コンデンサの安全性を増すため、コンデンサの内部に異常が生じた際
異常素子または素体に電圧が加わらないように切り離しができる装置を組み込んだコンデンサ。

保護接点付コンデンサ

コンデンサの安全性を特に増すため、コンデンサの内部に異常が生じた際
これを検知して動作する接点を取り付けたコンデンサ。

箔電極コンデンサの保護装置

箔電極コンデンサは、誘電体の絶縁破壊により素子が短絡すると
他の直列素子が過電圧になって次々に破壊されて、最後にはすべての素子が破壊する完全短絡になるおそれがある。
この場合、アークエネルギーが極めて大きく、瞬時に内部圧力が上昇する。
コンデンサ保護としては、過電流検出方式が適しており、一般には高圧限流ヒューズが使用される。

参考資料

新電気2020年１０月「高圧コンデンサの取り扱いと再点狐現象<その1>」より画像引用

chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.shizuki.co.jp/common/pdf/catalog/electric/shizuki_SJ304.pdf
シヅキ／電力用コンデンサ設備 関連装置カタログ
（SJ-304-BB）【全ページ】

より一部引用

chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.nichicon.co.jp/products/power_solution/pdf/cat_3104A.pdf
SH方式　安全　高信頼性　低コスト　環境 高圧進相コンデンサの特長　より引用