配電盤の運転における問題点と注意事項

屋外低圧配電盤（以下「配電盤」という）は、380/220Vの供給システムで使用される低圧配電設備であり、電気エネルギーを受け取り、分配するためのものです。一般的には、変圧器の低圧側などに設置されます。内部には通常、ヒューズ、漏電保護器、避雷器などの保護装置、コンタクター、ブレーカー、負荷スイッチ、分離器などの制御装置、電流変換器やエネルギーメーターなどの計測装置、キャパシタなどの補償装置が装備されています。都市と農村の電力網建設および改造プロジェクトの実施により、配電盤の広範な使用と社会的な電力消費量の継続的な増加とともに、様々な運転上の問題が次々と発生しており、注意が必要です。

1. 配電盤内の電気機器の寿命を短縮する過度な温度

国際基準に基づいて設計・製造された電気機器の周囲の最大環境温度は、動作中に40°Cを超えてはなりません。しかし、夏の強い日光下で動作する配電盤の場合、直射日光、コンクリートからの熱反射、内部の機器から発生する熱により、箱内の温度が60°Cを超えることもあります。このような高温は、絶縁の劣化や電気コイルとリード線の焼損を引き起こしやすいです。高温はまた、電気接点の接触抵抗を増加させ、さらに加熱を促進し、悪循環を生じさせ、最終的に接点の焼損につながります。さらに、過度な温度は保護特性の安定性、動作の信頼性、計測の正確性にも影響を与えます。したがって、以下のことが推奨されます：

(1) 両側にルーバー風の通気口があり、内部の仕切りが不完全な配電盤を選択して、空気の対流による放熱を容易にします。

(2) 箱体はできれば自然色のステンレス鋼を使用することをお勧めします。これは腐食に強く、熱を反射します。定期的に断熱塗料を塗布することで熱放射を減らすことができれば、効果はさらに高まります。

(3) 通気を確保するだけでなく、箱は正午の直射日光を避ける位置に配置し、地面はできれば砂利ではなくなるようにします。

(4) 高温期には設備の過負荷を避け、箱内のデバイスからの熱発生を最小限に抑えます。

2. 入線側にのみ避雷器を設置することで制限される雷保護

一般的に、配電盤内では入出線とバスバーの間にヒューズまたは他の装置が設置されています。もし出線が雷に打たれて入線ヒューズが最初に飛ぶと、箱全体の雷保護が失われます。毎年多くの配電盤が雷によって損傷しています。配電盤のすべての入出線側に酸化亜鉛避雷器を設置することをお勧めします。

3. 不適切な製品の使用による配電盤の故障率の増加

高品質かつ低抵抗の製品（例えば、低抵抗ヒューズ）を選択することが望ましいです。これにより、損失を減らすだけでなく、箱内の熱蓄積も減少し、設備の寿命を延ばすことができます。また、一部の部品については適切に安全余裕を増やすべきです。内部の環境温度が高いため、導体の許容電流余裕は少なくとも一つの規格以上に増やす必要があります。ヒューズ要素の定格電流を変更せずに、ヒューズホルダーの物理的なサイズを少し大きく選択することで、そのベースが焼けつく確率を減らすことができます。

4. 不適切な設置技術による接続部の過熱と焼損

一部の電気工事士は、導線を交換する際に圧着端子を使用せず、ストランドワイヤーをねじて端子を作り、ネジ接続を行うことがあります。これにより、交換後すぐに導線が焼けてしまうことがあります。また、一部のメーカーの製品では、枝線が主幹線に重ねられて直接ネジ接続されているため、熱放出が不十分で、重負荷下での故障が頻繁に発生します。主幹線の負荷側に配電ブロックを追加し、枝線をこのブロックから接続することをお勧めします。これにより、熱放出、外観、明瞭性が向上し、安全な配線が可能になります。

5. 検査なしの運転開始による安全性の危険

製造元が提供する製品は厳格な出荷検査を受けていますが、輸送中の衝撃や取り扱い時の振動により、到着時には一部の接続ボルトが緩んでいることがあります。これにより、運転開始後すぐに配線接続部が過熱します。運転開始前に検査と再締めを行ってください。

6. その他の問題

• 不適切な設置場所：不適切な配置は都市の景観に影響を与え、箱が外部の損傷を受けやすくなります。全ての要因を考慮して適切な場所を選択してください。

• 不十分な接地システム：一部のTN-Cシステム（保護中性線接続）では、まだ三相四線式供給方式を使用しています。低圧ネットワークの中性線は長く、インピーダンスが大きいため、三相負荷がアンバランスな場合、ゼロ順位電流が中性線を通ります。さらに、環境要因、導体の劣化、湿気により、リーク電流も中性線を通るループを作り、中性線に電位を持たせ、安全な運転に悪影響を及ぼします。TN-Sシステム（三相五線式供給）の採用をお勧めします。ここでは、作業中性線と保護接地線が分離され、TN-Cシステムで可能な有害な電圧を効果的に隔離し、設備の筐体を「地電位」に保ち、リスクを排除します。

• 不十分な間隔と機能：装置間や相間の間隔が不足している場合、また可視的な切断点がない場合、電気工事士の安全にリスクがあり、雨や霧の日のヒューズの生配線交換が困難になります。

• 欠相保護の不足：欠相保護がないと、単相化によるモータの焼損が発生します。

• 電子メーターの非使用：一部の箱には電子エネルギーメーターがなく、遠隔集約メーター読み取りが不可能です。

• メンテナンスの不足：一部の箱は年間を通して閉鎖されており、定期的な検査とメンテナンスが行われていません。

筆者は、高い供給信頼性が求められる場所や環境条件が悪い場所では、配電盤の仕様を適切に増加させてメンテナンスを容易にするべきであり、必要に応じて強制冷却措置や耐高温の電気部品を使用して故障率を減らし、遠隔監視と動的管理のために知能設備を設置して、安全で高品質かつ信頼性の高い電力供給を達成すべきだと考えています。