オフショア石油プラットフォーム向け50kA電流制限装置のアプリケーション手順

1. CLiP（電流制限装置）を使用する場合と使用しない場合のシステム動作

通常運転条件下では、スイッチボードは以下のよう動作します：

• すべてのバスタイブレーカーが閉じられ、3つのバスセクションが並列に接続されます；
• 2つの発電機がオンラインになり、スイッチボードに電力を供給します。

この構成では、スイッチボードでの予想故障電流は50kA未満です。したがって、電流制限装置（CLiP）は回路に挿入されません。

1つの発電機をオフラインにして別の発電機を同期して接続するメンテナンス作業中には、システムは以下のよう動作します：

• すべてのバスタイブレーカーが閉じられたままとなり、3つのバスセクションが相互に接続されたままです；
• 3つの発電機が一時的にシステムに接続されます（発電機の切り替え期間中に限定されます）。

この状況下では、システムの短絡容量が増加し、予想故障電流が50kAを超えることになります。スイッチボードの短絡耐え得る定格が50kAであるため、機器の安全性を確保するために電流制限装置を回路に挿入する必要があります。

CLiPは時間経過に伴う電流の上昇率を監視します。電流が設定値を超えた場合、装置がアクティブ化し、内部のヒューズ要素を溶かすことによってバス接続を遮断します。これにより、実際の故障電流が50kA以下に制限され、スイッチボードの設計上の安全限界内に保たれます。

このプロセスにより、eHouse電力分配システム全体の停電を引き起こさずに故障の隔離が可能となります。

要約：

• 予想故障電流が50kAを超える場合（すべてのバスタイが閉じられており、3つの発電機がオンラインの場合）、CLiPは回路に挿入する必要があります。この状況は単一発電機のメンテナンスの移行期にのみ発生します。
• 予想故障電流が50kA未満の場合（2つの発電機のみがオンラインまたは3つのバスタイのうち2つが開いている場合）、CLiPは回路から切断する必要があります。

2. 運転および保守要件

施設所有者は提案された代替運転手順を承認しなければなりません。決定はまた、電流制限ヒューズに関連する追加データに基づくべきであり、その中には保守要件、推定寿命、および設備保守を行う人員の能力が含まれます。これらの行動は運転および保守マニュアルに組み込まれるべきです。

3. 電流制限ヒューズの設計と試験

電流制限ヒューズはIEC 60282-1:2009/2014およびIEEE C37.41シリーズなどの公認標準に従って設計および試験されるべきであり、意図された用途および環境/運転条件に適しているべきです。単一の電流制限ヒューズのみを使用すべきであり、複数の電流制限装置の組み合わせは特別な考慮と評価が必要です。

CLiPは、切断容量、温度上昇、絶縁試験を含むKEMA型式試験報告書を取得しており、測定機器の校正記録も含まれています。試験はIEC 60282およびANSI/IEEE C37.40シリーズ標準に準拠して行われました。

4. ヒューズホルダーの絶縁レベル

• ヒューズホルダーの定格インパルス耐電圧は110kV BILです；
• 絶縁トランスフォーマーは150kV BIL試験に合格し、27kVクラスのシステムで使用できます；
• 各絶縁トランスフォーマーは生産時に50kV AC絶縁試験を受けます。

5. 動作温度に対するヒューズの適合性確認

電流制限ヒューズはIEC 60282-1またはIEEE C37.41シリーズ標準に従って製造および試験されています。

IEC 60282-1は最大周囲温度40℃を規定していますが、分類協会標準SVR 4-1-1、表8では45℃が要求されています。IEC 60282-1の付録E（または同等の標準）に準拠する証拠を提出し、ヒューズが最大予想周囲温度45℃に適合することを示す必要があります。

試験はIEC 60282-1およびANSI/IEEE C37.41の要件をカバーしています。シリーズII切替試験はIECの要件よりも厳しく、100％の試験電圧（IECは87％を許容）を要求します。G&WはシリーズIの任務を100%電圧と100%電流で試験し、すべての標準要件を超えています。実際のプロジェクトでは4000A定格の装置を使用しています。

強制冷却なしの5000Aスイッチギアでは、40℃の周囲温度での温度上昇余裕は5Kであり、40℃で5000A、50℃で4000Aを運転することができます。

6. 時間-電流特性と電流制限性能

このタイプの装置には従来の時間-電流曲線（TCC）はありません。その動作は0.01秒以内に完了し、典型的なTCC曲線の開始点よりも早く、事実上即時装置となります。

実際には、各アプリケーションはケースバイケースで評価され、最悪のシナリオ（完全非対称障害）を使用します。システム電流は適切な時間分解能でプロットされ、すべての相互作用を明確に示します。このアプローチは、ピーク通過電流曲線の潜在的な誤解を避ける上で優れています。

7. 高故障電流運転中のピーク過電圧と電力散逸

• IECおよびANSI/IEEEの15.5kV定格機器の要件によれば、運転中のピーク電圧（最大測定値47.1kV）は49kVの範囲内に留まり、放出型切替に関連する大量の熱や蒸気の放出は発生しません。

• CLiPの熱散逸構造は基本的に電流制限セクションを持つバスバーです。

• 4000Aの三相CLiPシステムの総熱散逸量は約500Wです。

8. 短絡研究と段階的保護の検証

短絡研究は電流制限装置の機能とそれが対称故障電流をスイッチボードの定格耐え得るレベル以下に減らす方法を示すものでなければなりません。「段階的保護」として動作する意図がある場合は、分類協会標準SVR 4-8-2 / 9.3.6で指定された条件に準拠していることを確認する必要があります。トリガーポイントの選択と各方向の通過電流の決定は明確に定義されるべきです。

9. 最大短絡電流に対するバスバーの耐え得る能力の計算

計算はIEC標準に従って行われ、バスバーが最大予想短絡電流による機械的および熱的影響に耐えられる能力を確認する必要があります。