放射状ネットワークにおける一次給電線、配電変圧器、ヒューズ、およびサービスの動作

サービスの中断を防ぐ

周知のように、配電変圧器は配電または一次フィーダーの電圧を利用電圧に低下させます。これらは一次フィューズまたはフューズカットアウトを通じて一次フィーダー、サブフィーダー、および枝線に接続されています。変圧器の故障や低インピーダンスの二次回路の故障が発生した場合、一次フィューズは関連する配電変圧器を一次フィーダーから切り離します。リクローザーについては本記事では言及しません。

一次フィューズが飛ぶことで他の負荷へのサービスの中断は防げますが、その変圧器を通じて供給されるすべての消費者へのサービスは中断されます。

図1に示すように通常閉鎖されているフューズカットアウトは、小型の配電変圧器の点検やメンテナンスのために簡単に切断する手段を提供します。

一次フィューズの電流-時間曲線と配電変圧器の安全電流-時間曲線の形状の違いにより、一次フィューズを使用して配電変圧器に対して満足のいく過負荷保護を達成することはできません。これらの二つの曲線の形状が、変圧器の完全な過負荷保護を提供するのに十分な小さなフィューズを使用すると、変圧器の貴重な過負荷容量の多くが失われます。なぜなら、フィューズが飛んで変圧器がその過負荷容量を利用するのを防ぐからです。さらに、このような小さなフィューズはしばしばスージャン電流によって不要に飛ぶことがあります。

開放導線フィーダーに接続された配電変圧器は、しばしば強烈な落雷の影響を受けます。落雷による絶縁破壊や変圧器の故障を最小限に抑えるために、これらの変圧器には一般的に避雷器が設置されています。

配電変圧器の二次導線は通常、放射状の二次回路に堅固に接続されています。図1に示すように、これらの回路から消費者サービスが引き出されます。この接続方式は、変圧器が二次回路の過負荷や高インピーダンスの故障に対する保護がないことを意味します。実際、相対的に少数の配電変圧器が過負荷によって損傷しています。

この状況は主に、配電変圧器の応用において、その過負荷容量がほとんど利用されないためです。

保護に関して、配電変圧器の二次導線にあるフィューズは、変圧器の焼損を防ぐために一次フィューズよりも効果的ではありません。理由は同じです。変圧器を有効に過負荷と高インピーダンスの故障から守る適切な方法は、変圧器の二次導線に回路遮断器を設置することです。重要なのは、この回路遮断器のトリップ曲線が変圧器の安全電流-時間曲線と正確に調整されていることです。

二次回路からサービススイッチまでの消費者サービス接続での故障は非常に稀です。そのため、特殊な状況（地下二次回路からの大規模なサービスなど）を除いて、サービス接続が二次回路に接続するポイントに二次フィューズを設置することは経済的に有利ではありません。

以前に述べたように、最初の配電変圧器が一次フィーダーに接続するポイントからフィーダーの最後の消費者のサービススイッチまで測定された許容電圧降下は、一次フィーダー、配電変圧器、二次回路、および消費者サービス接続の間で経済的に割り当てられるべきです。

これらの数値は住宅負荷を供給する空中システムの典型的なものですが、地下システムでは大きな違いが期待されます。地下システムではしばしばケーブル回路と大規模な配電変圧器を使用したり、工業および商業負荷を供給するように設計されています。

配電変圧器と二次回路の総許容電圧降下が決定されれば、特定の市場価格が与えられた場合、均一な負荷密度と建設タイプに対する最もコスト効率の良いサイズの組み合わせを見つけることは比較的容易です。

変圧器が大きすぎると、二次回路のコストと全体のコストが非常に高くなります。逆に、変圧器が小さすぎると、変圧器自体のコストと全体のコストが高くなります。

配電システム内の他のコンポーネントと同様に、負荷の変動と成長は配電変圧器と二次回路の設計とサイズ設定に考慮に入れなければなりません。これらの要素は単に設置時の既存の負荷に対応するためだけでなく、将来の負荷需要も考慮に入れる必要があります。

しかし、成長を過度に予想することはコスト効率がありません。

配電変圧器が危険なほど過負荷になると、この行動は過負荷の変圧器の二次回路の負荷を軽減し、全体的な電圧調整を改善します。負荷が比較的均一な地域では、短期間に過負荷の変圧器の両側に追加の変圧器を設置する必要があるかもしれません。これは、受け入れ可能な電圧レベルを維持し、二次回路の一部が過負荷になることを防ぐためです。

しかし、同じ結果を得る別のアプローチは、新しい変圧器を設置し、過負荷の変圧器を短縮された二次回路の中間部に移動させて供給させる方法です。

変圧器が大きすぎると、二次回路のコストと全体のコストが非常に高くなります。逆に、変圧器が小さすぎると、変圧器自体のコストと全体のコストが高くなります。