MV 開閉装置は高圧配電の安全性、制御、信頼性をどのように向上させますか?

中電圧開閉装置アセンブリはどのように構成されていますか?

高圧開閉装置のラインナップは通常、機能セクションに分かれています。正確な配置は製品ファミリーによって異なりますが、電気ロジックは制御された電流経路と主要回路間の安全な分離を中心としています。

バスバーコンパートメント

バスバーは、接続された複数の回路に共通の電気経路を提供します。その設計は、定格電流、熱条件、絶縁配置、エンクロージャ構成、および短絡要件によって異なります。

より大規模な設置では、バスバーの配置により、定義されたコンパートメントと保護ゾーンを維持しながら、いくつかの給電パネルを共通の電源に接続できる場合があります。

サーキットブレーカーコンパートメント

ブレーカーは、回路の遮断を制御します。引き出し可能な設計では、ブレーカーは通常、定義されたサービス位置を占めることができ、オペレーターは機器の設計に従って接続状態、テスト状態、および絶縁状態の間でブレーカーを移動できます。

ケーブルコンパートメント

ケーブル コンパートメントには、入力および出力の中電圧ケーブル、終端システム、変流器、サージ保護、およびその他の関連コンポーネント用のスペースがあります。

仕様の際、ケーブルの曲げ半径、終端寸法、アクセス スペース、および接地の配置を考慮する必要があります。

計器および制御コンパートメント

保護リレー、メーター、表示装置、通信インターフェース、および制御回路は、通常、主電源回路から分離された低電圧コンパートメントに配置されます。

この物理的な分離によりメンテナンスがサポートされ、オペレータと装置の高エネルギー部分との間の不必要な相互作用が軽減されます。

インターロック

機械的および電気的インターロックは、誤った操作シーケンスを防止するのに役立ちます。たとえば、接地スイッチを特定のスイッチ位置に対してインターロックしたり、所定の条件が満たされない限り引き出し可能なブレーカーの動作を制限したりできます。

内部の区画化は、障害の封じ込めとメンテナンスにとっても重要です。適切に設計されたエンクロージャは機能エリアを分離するため、隣接する充電部に不必要にさらされることなく通常の検査またはメンテナンス作業を実行できます。

ラインナップを選択する前に、プロジェクト チームは提案されたパネル配置とともに単線図を確認する必要があります。電気ロジックと物理構造は相互に一致する必要があります。

定格電圧と定格電流は選択にどのように影響しますか?

定格電圧と定格電流は、エンジニアが中電圧機器を選択する際に最初に検討する 2 つのパラメータです。これらは、機器が機能するように設計された電気的動作範囲を定義します。

定格電圧

選択した機器は、ネットワーク電圧および関連する絶縁要件に対応する必要があります。ある公称電圧で動作するプロジェクトでは、別の電圧を中心に設計された機器が互換性があると単純に想定することはできません。

絶縁システムは、予想される過電圧や、該当する設計要件に関連する定義された電力周波数およびインパルス条件にも耐える必要があります。

定格電流

定格電流は、指定された条件下で機器が流すことができる連続電流を表します。導体、バスバー、接点、ケーブル端子、筐体スペースはすべて熱を発生および放散するため、熱挙動が中心となります。

したがって、電流定格は、周囲温度、エンクロージャ構造、換気、該当する場合は設置高度、および予想される負荷条件とともに評価する必要があります。

短絡耐性

中電圧システムでは、非常に高い故障電流が発生する可能性があります。スイッチギヤは、ネットワーク状態に応じた適切な短時間耐性と、必要に応じてピーク耐性を備えている必要があります。

障害レベルは単なる製品仕様ではありません。これは、電気ネットワークとその電源インピーダンスの特性です。開閉装置は、実際のシステムの短絡調査と調整する必要があります。

一般的な評価カテゴリ

銘板の値だけでは不十分な理由

2 つのシステムは、非常に異なる動作環境向けに設計されているにもかかわらず、同様の電圧および電流定格を備えている場合があります。 1 つは清潔な屋内変電所向けに設計され、もう 1 つは湿気の多い産業施設向けに設計されています。

したがって、定格情報は、エンクロージャのタイプ、環境条件、高度、設置配置、ケーブル構成、および保護要件と併せて考慮する必要があります。

保護と監視によりシステムの安全性はどのように向上しますか?

保護システムは、開閉装置が異常な電気状態にどのように反応するかを決定するロジックを提供します。最新の設備では、保護リレー、変流器、変圧器、センサー、インテリジェント監視装置、通信システムを組み合わせることができます。

変流器

変流器は、スケールされた電流情報を保護リレー、メーター、監視機器に提供します。それらの比率、精度クラス、負荷、および飽和特性は、保護設計と調整する必要があります。

変圧器

変圧器は、保護、計測、同期、その他の制御機能のための測定信号を提供します。絶縁と接続の配置は、システムの電圧と用途に対応する必要があります。

保護リレー

保護リレーは測定値を評価し、定義された障害または異常な状態が存在するかどうかを判断します。システムに応じて、保護機能には、過電流、地絡、不足電圧、過電圧、方向性要素、モーター保護、変圧器保護、またはその他のアプリケーション固有の機能が含まれます。

部分放電監視

部分放電は、特定の条件下での絶縁劣化を示す局所的な放電です。監視システムは、センサー技術、設置、診断方法に応じて、進行中の絶縁問題を深刻化する前に特定するのに役立ちます。

温度監視

熱の挙動も状態監視の重要な部分です。温度が高すぎる場合は、過負荷、接続不良、換気不足、またはその他の異常状態を示している可能性があります。

目標は、できるだけ多くのセンサーを追加することではありません。監視は、意味のある障害モードとオペレータが行う必要がある決定を中心に設計する必要があります。

空気、ガス、固体断熱材の違いは何ですか?

通電された導体は通常の動作条件および定義された過渡応力の下で電気的に分離された状態を維持する必要があるため、絶縁は中電圧機器の最も重要な設計要素の 1 つです。

空気断熱システム

空気絶縁開閉装置は、選択された通電コンポーネントの周りの主誘電体媒体として空気を使用します。この配置では、一般に、電圧と絶縁の要件に従って、定義されたクリアランスと沿面距離が必要です。

空気断熱構造は、利用可能な設置スペースと環境条件で必要な隙間が許容される場合に広く使用されています。

ガス断熱システム

ガス絶縁システムは、密閉されたコンパートメント内で誘電性ガスを使用します。このガスはコンパクトな体積で高い断熱能力を提供できるため、物理的な機器の設置面積を削減できます。

ただし、誘電媒体を使用すると、シール、ガスの取り扱い、監視、環境への影響、サービス手順に関して追加の考慮事項が発生します。

固体絶縁体

固体絶縁設計では、通電コンポーネントの周囲にポリマーまたはその他の固体誘電体材料を使用します。カプセル化されたアーキテクチャは強力な環境分離を提供することができ、ほこり、湿気、または汚染が懸念される場所で役立つ可能性があります。

代替誘電体技術

現代の中電圧機器には、地球温暖化の可能性が高い絶縁ガスへの依存を減らすことを目的とした設計が増えています。一部のシステムでは、電圧クラスと設計アーキテクチャに応じて、乾燥空気または代替ガス混合物を使用します。

適切な絶縁戦略は、電圧レベル、エンクロージャのアーキテクチャ、環境条件、スペースの制約、メンテナンスの考え方、プロジェクトの要件によって決まります。

絶縁は、予想される使用環境に対しても評価する必要があります。ほこり、湿気、結露、汚染、高度、温度、表面の汚染はすべて、断熱性能に影響を与える可能性があります。

環境条件は設計にどのような影響を与えるのでしょうか?

中電圧機器は真空中では動作しません。温度、湿度、塵、汚染、高度、腐食性雰囲気、機械的条件はすべて、電気絶縁、熱性能、筐体保護、機械的信頼性に影響を与える可能性があります。

湿気と結露

湿気は、絶縁表面、金属コンポーネント、制御電子機器、およびケーブル終端に影響を与える可能性があります。温度変化が大きい設置場所では、適切な結露防止対策と筐体の配置が必要になる場合があります。

ほこりや汚れ

産業環境には、導電性または腐食性の粉塵が含まれる可能性があります。空気断熱された機器では、環境制御と清掃に細心の注意を払う必要がある場合がありますが、密閉型断熱技術により直接の汚染暴露を軽減できます。

高度

空気断熱性能は気圧によって変化します。標高が高い場所では、利用可能な誘電マージンが海面条件とは異なる場合があります。したがって、機器の選択では、該当する場合は実際の設置高度を考慮する必要があります。

温度

電流は導体と接点の内部で熱を発生させます。周囲温度は、エンクロージャの熱を放散する能力に影響します。高い周囲条件では、ディレーティングまたは特定の熱設計措置が必要になる場合があります。

腐食性環境

海岸地域、化学工場、廃水施設、工業用地では、機器が腐食性物質にさらされる可能性があります。材料の選択、表面処理、エンクロージャの設計、および換気は、その暴露を反映する必要があります。

環境条件は設計プロセスの早い段階で特定する必要があります。機器の設置後に環境保護を改修することは、最初から適切な筐体と断熱戦略を選択することよりもはるかに困難です。

避けるべき一般的な選択ミスは何ですか?

開閉装置の問題の多くは仕様の段階で発生します。機器は公称電圧要件を満たしていても、障害レベル、環境条件、ケーブル配置、保護方式、または操作方法が十分に考慮されていないため、不適切である可能性があります。

• 電圧のみで選択する場合:定格電圧は必要ですが、完全なアプリケーションを定義するものではありません。
• 短絡データを無視する:障害電流耐性は実際のネットワークに対応する必要があります。
• ケーブルスペースを過小評価している:ケーブル終端には、かなりの曲げとアクセス スペースが必要になる場合があります。
• 環境を無視する:湿度、ほこり、高度、腐食、温度は機器の選択に影響を与える可能性があります。
• 混乱を招く分離と中断:断路器と回路ブレーカーは異なる機能を実行します。
• インターロックの見落とし:動作シーケンスは、完全な安全設計の一部として検討する必要があります。
• 保護調整を遅くまで放置する:リレー機能と CT 特性は、パネル全体の設計に影響を与える可能性があります。
• メンテナンスアクセスを無視する:検査や保守が難しい機器は、後で運用上の問題を引き起こす可能性があります。

コンパクトさだけの問題

床面積が限られているプロジェクトでは、より小型の機器が魅力的ですが、メンテナンスへのアクセス、ケーブル終端、熱放散、将来のサービス要件を考慮せずにコンパクトさを評価すべきではありません。

画一的な問題

クリーン ユーティリティ変電所内の配電システムには、湿気の多い工業プラントや都市の地下施設に設置された機器とはまったく異なる要件が必要になる場合があります。

不完全な保護の問題

最初に開閉装置エンクロージャを選択し、後で保護機能を追加しようとすると、不要な設計上の矛盾が生じる可能性があります。保護リレー、変流器、電圧変圧器、制御電源、通信インターフェース、およびブレーカーの動作メカニズムを一緒に検討する必要があります。

専門的な技術仕様には何を含めるべきですか?

専門的な仕様は、電気システム要件を完全な開閉装置構成に変換する必要があります。設計、製造、検査、設置、コミッショニング、メンテナンスの各チームが同じ技術的基盤に基づいて作業するのに十分な情報を提供する必要があります。

単線図から始めます

単線図は、電力がシステムをどのように流れるかを定義します。入力フィーダ、出力フィーダ、変圧器、バスセクション、発電機、モーター、保護ゾーン、およびスイッチングデバイスを識別する必要があります。

次に、この電気アーキテクチャから物理的なパネル配置を開発する必要があります。

パネルごとの関数を定義する

すべてのパネルには明確な機能が必要です。一般的なラインナップには、受電パネル、バス カプラ パネル、変圧器フィーダ、モータ フィーダ、出力配電パネル、計量パネル、または特殊なフィーダ セクションが含まれます。

制御力を定義する

ブレーカーの動作、リレー、表示、通信、およびインターロックには、多くの場合、補助制御電源が必要です。仕様では、必要な制御電圧アーキテクチャと必要に応じたバックアップ構成を特定する必要があります。

ケーブル終端を定義する

ケーブル サイズと終端タイプは、必要なケーブル コンパートメントの寸法に影響します。仕様では、入口方向、終端高さ、曲げ半径、接地、およびアクセスに対処する必要があります。

通信要件を定義する

最新の設備では、開閉装置を監視制御システムまたはエネルギー管理システムに接続する場合があります。必要に応じて、通信プロトコル、リモート ステータス、リモート コントロールの制限、イベント記録、およびアラーム ポイントを定義する必要があります。

メンテナンス要件の定義

仕様では、どのコンポーネントに前面または背面からのアクセスが必要か、機能ユニットがどのように分離されるか、ケーブルにどのようにアクセスするか、どの保守スペースが必要かについて説明する必要があります。

1. ネットワークを確立します。電圧、電流、電源特性、フィーダ配置、故障レベルを確認します。
2. 保護を定義します。必要なリレー機能、CT、VT、および選択的調整の哲学を確立します。
3. アーキテクチャを選択します。引き出し式、固定式、RMU、GIS、固体絶縁、またはその他の適切な設計を比較します。
4. スイッチング関数を定義します。ブレーカー、断路器、負荷遮断器、接地開閉器を指定します。
5. レビュー環境:温度、湿度、粉塵、高度、汚染、腐食を評価します。
6. 物理的な設置を確認します。設置面積、ケーブル配線、保守スペース、アクセス、および輸送の制限を確認します。
7. テストを定義します。日常的なテスト、型式テスト要件、合格基準、および文書を特定します。
8. ドキュメントを完成させます。図面、仕様、保護設定、配線図、設置情報を調整します。

完全な仕様により、エンジニアリング、調達、製造、コミッショニング、メンテナンスの各チーム間のあいまいさが軽減されます。また、さまざまな技術ソリューションを比較するための明確な基礎も提供します。

承認前に何を確認する必要がありますか?

開閉装置の設計を改善することで中電圧の配電をどのように強化できるでしょうか?

中電圧の電気システムには、単純なスイッチング デバイス以上のものが必要です。通常の負荷電流を流し、定義された障害状態に耐え、機器を分離し、保護を提供し、測定をサポートし、オペレータとメンテナンス チームが電気ネットワークの状態を理解できるようにする、調整されたアーキテクチャが必要です。

このため、機器の選択は製品カタログではなく電気システムから始める必要があります。ネットワーク電圧、定格電流、短絡レベル、フィーダ配置、変圧器インターフェース、モーター負荷、保護ゾーン、環境条件、および保守手順によって実際の要件が確立されます。

それに応じて開閉装置のアーキテクチャを選択できます。引き出し可能な金属被覆システムは、定められたメンテナンスおよびテスト位置を重視するプロジェクトに適している可能性があります。リングメインユニットはコンパクトな分配ネットワークに適合します。ガス断熱システムは、厳しいスペース制限に対処できます。固体絶縁および代替誘電体設計は、要求の厳しい環境や、さまざまな絶縁戦略を求めるプロジェクトに他のオプションを提供します。

エンクロージャ内の個々のデバイスも同様に重要です。サーキットブレーカーは電流を遮断し、断路器は定義された絶縁を提供し、接地スイッチは接地手順をサポートし、計器用変圧器は測定信号を提供し、保護リレーはシステムが異常な状態にどのように反応するかを決定します。

テストとコンプライアンスによって技術的な全体像が完成します。製品の定格、型式テスト、日常テスト、内部アーク評価、インターロック動作、環境適合性、および文書はすべて実際の機器構成に対応している必要があります。

最新の産業施設、再生可能エネルギー ネットワーク、公共配電システム、重要なインフラストラクチャ、およびその他の中電圧アプリケーション向けに、適切に設計されています。MV開閉装置制御された配電と電気保護の基盤を提供します。最適なソリューションとは、単に最高の評価または最小の設置面積を持つソリューションではありません。これは、電気的、機械的、環境、保護、メンテナンスの特性がプロジェクト全体と一致しているものです。