中圧フューズ | 変圧器用高速10ms故障保護

中圧限流遮断器は主に変圧器やモーターなどの負荷の保護に使用されます。遮断器は、電流が一定時間以上所定の値を超えた場合、特別に設計された部品を溶かして回路を遮断する装置です。限流遮断器は、額定電流の6〜10倍程度の中間的な過電流（オーバーロード）をクリアするのが難しいため、通常はスイッチング装置と組み合わせて使用されます。

中圧限流遮断器は、金属導体（遮断器要素）を回路に直列に挿入することで動作します。過負荷またはショートサーキット電流が要素を通過すると、自己発熱により電流が額定値を超えると溶け出し、回路を開きます。そのため、遮断器は比較的高い抵抗を持ち、額定電流下で多くの熱を生成します。例えば、125Aの遮断器は約93W、160Aの遮断器は217W、200Aの遮断器は333Wの熱を生成します。市場では、12kVの遮断器は最大355Aの電流レーティングがあり、これによりさらに高い電力損失が生じます。

実際の開閉機器の応用において、遮断器の定格電流は負荷の長期運転電流の約1.25倍であるべきです。遮断器が三相密閉キャビネット内または絶縁樹脂封止管に個別に設置されている場合、遮断器コンパートメントの狭い空間では熱を効果的に放出できません。100Wを超える熱生成は温度上昇を許容限度を超える可能性があるため、遮断器容量の降格が必要になります。

また、環状分岐装置（RMU）のサイズ制約により、コンパクトなガス絶縁RMUの遮断器コンパートメント直径は通常90mm程度であり、最大160A（一般的には125Aまで）の遮断器を設置できます。これにより、最大約1250kVAの変圧器までの保護が可能です。1250kVA以上の変圧器は、回路ブレーカによる保護が必要です。同様に、モーターを保護するF-C（遮断器-接触器）回路の場合、一般的には最大1250kWまでのモーターに限定され、それ以上の大型モーターは回路ブレーカによる制御と保護が必要です。

モータ制御アプリケーションでは、F-C組み合わせは高電圧限流遮断器をバックアップ保護装置として使用します。F-C回路では、故障電流が真空接触器の切断容量以下の場合、統合保護リレーが作動し、接触器が電流を遮断します。遮断器は、故障電流がリレー設定値を超えるか、真空接触器が作動しない場合にのみ動作します。

ショートサーキット保護は遮断器によって提供されます。遮断器は通常、起動時のインラッシュ電流に耐えるためにモーターの全負荷電流よりも高い定格電流で選択されますが、同時にオーバーロード保護を提供することはできません。したがって、逆時刻または定時刻リレーが必要となります。接触器、電流変換器、ケーブル、モーター自体、その他の回路機器などは、長時間のオーバーロードや耐えられるエネルギーを超えるエネルギーレベルにより損傷する可能性があります。

オーバーロード、一相欠落、ロータロック、または繰り返し起動による過電流に対するモータ保護は、逆時刻または定時刻リレーによって提供され、これらは接触器を操作します。接触器の切断容量以下の相間または相対地故障に対しては、リレーが保護を提供します。接触器の切断容量を超えて最大耐えられるレベルまでの故障電流に対しては、遮断器が保護を提供します。

遮断器組み合わせ開閉機器は主に変圧器の保護に使用されます。典型的な用途としては、SF6負荷スイッチと遮断器を組み合わせたリングメインユニット（RMU）内の変圧器フィーダ回路があり、これはコンパクトでメンテナンスフリーの設計を実現します。別の構成としては、引き出し式トロリー方式があり、遮断器-負荷スイッチ組み合わせユニットが中圧開閉機器（例：金属被覆開閉機器）に統合され、メンテナンスや遮断器交換のために便利に引き出すことができます。

組み合わせ機器が変圧器保護に使用される場合、リレー保護を組み込むことで二段階の保護スキームが確立されます。過負荷または中程度の過電流条件では、リレーが負荷スイッチにトリップコマンドを送信して故障をクリアします。重度のショートサーキット故障では、遮断器が作動し、スイッチをトリップさせることで回路を遮断します。

変圧器内部でショートサーキットなどの内部故障が発生すると、結果として絶縁油がガスに分解されます。故障が継続すると内部圧力が急速に上昇し、タンクの破裂や爆発につながる可能性があります。タンクの故障を防ぐためには、故障を20ミリ秒（ms）以内にクリアする必要があります。しかし、回路ブレーカーの総切断時間（リレー動作時間、固有のトリップ時間、アーク時間）は通常60ms以上であり、これは効果的な変圧器保護には不足しています。一方、限流遮断器は非常に高速に故障を中断でき、10ms以内に故障をクリアできるため、変圧器に非常に効果的な保護を提供します。