低圧ポールマウント型遮断器の設計に際して注意すべき点は何ですか

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フィールド: 電気規格

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低電圧ポールマウント型の遮断器は、電力システムにおいて重要な保護および制御装置であり、その設計と動作はシステムの安全性と信頼性に直接影響を与えます。これらの設計は、環境適応性、電気パラメータの調整、アクチュエータの選択を包括的に考慮し、さまざまな条件下での安定した動作を確保する必要があります。動作中には、安全プロトコルの厳格な遵守、定期的なメンテナンス、異常状況の適切な処理が不可欠であり、誤操作による事故を防ぐために重要です。この記事では、低電圧ポールマウント型の遮断器の主要な設計原則と動作基準を系統的に概説し、エンジニアリング担当者に専門的な指導を提供します。

1. 低電圧ポールマウント型遮断器の設計に関する考慮事項

低電圧ポールマウント型遮断器の設計は、厳しい屋外環境に耐えながら保護と制御の要件を満たす必要があります。

1.1 環境適応性

屋外設置設備として、これらの遮断器は温度変動、湿度、塩霧腐食、機械振動に耐える必要があります。GB/T 2423.17に基づき、72時間の中性塩噴霧試験（グレード5）を通過する必要があり、沿岸部または工業地域に適しています。汚染度3で導電性汚染や凝結を防止します。高高度（＞2000m）では、GB/T 20645-2021に基づいて絶縁と温度上昇パラメータを調整する必要があります（温度上昇限度は100mごとに1%減少；4000m以上では定格電流の減少が必要）。

低温では、-40℃での動作と-55℃での保管が保証され、アクチュエータの信頼性が求められます。紫外線耐性には、接触角＞90°のポリアミド塗料またはPVDF（紫外線劣化抵抗性≥グレード8）などの表面コーティングが必要です。筐体の密封性はIP54/55の標準を満たして絶縁劣化を防ぐ必要があります。

1.2 電気パラメータの調整

正確な短絡電流の計算と適切なパラメータの選択が重要です。短絡電流は絶対法を使用して計算し、三相、二相、単相接地障害電流を考慮します。初期三相短絡電流は以下の式で計算されます：

ここでは定格線間電圧、, は短絡回路の全抵抗とリアクタンスです。遮断器の定格短絡切断容量（Ics）は最大三相短絡電流以下であってはなりません。感度検証では、線端の最小短絡電流は瞬時または短時間過電流トリップ設定値の少なくとも1.3倍である必要があります：。

過負荷保護の場合、長時間トリップ設定はを満たさなければなりません。ここでは導体の連続通電能力、 $I_{c}$ は計算された負荷電流です。短絡保護の場合、瞬時トリップ設定は最大モーター（例えば、鼠籠形モーターの起動電流の20〜35倍）の全起動電流の少なくとも1.2倍に設定されるべきです。短時間設定は一時的な負荷ピークを避けるため、通常は最大モーター起動電流＋他の負荷電流の1.2倍に設定されます。

1.3 アクチュエータの選択

一般的にはバネ駆動機構が使用され、信頼性、ジャンプ防止、自由落下、バッファリング機能が必要です。タイミングパラメータ：フレームブレーカー—閉じる時間≤0.2秒、開く時間≤0.1秒；成形ケースブレーカー—機械寿命≥10,000回（フレームブレーカー≥20,000回）。アクチュエータにはエネルギー貯蔵検出と連鎖装置が含まれ、安全な動作を確保します。動的特性は接触速度と移動量の最適化を要求します（例えば、真空ブレーカーの段階制御により接触跳ねを最小限に抑えます）。出力特性はブレーカーと一致し、短絡条件での閉鎖を確保します。寒冷地では、-40℃でコンデンサのESRが増加し、閉じる時間が延びるので、可変温度テストが必須です。

2. 保護機能の設計と設定選択

2.1 過負荷保護

通常は熱磁気式または電子トリップユニットによって実装されます。熱磁気ユニットは逆時間特性を持つバイメタルストリップを使用し（トリップ時間は過負荷電流の平方に反比例）、電子ユニットは精密な制御を提供し、長時間トリップ設定は定格電流の0.4〜1倍の範囲です。設定はかつを満たす必要があります。感度：で、 $I_{kmin}$ は線端の最小単相短絡電流です。重要な負荷の場合、過負荷保護はトリップではなくアラートを発生させることができます。

2.2 短絡保護

短時間保護と瞬時保護を含みます。短時間保護は選択性を確保します： $×$ （最大モーター起動電流＋他の負荷）、タイムデレイ（0.1〜0.4秒）は上流ブレーカーとの調整（≥0.1〜0.2秒の時間差）が必要です。瞬時保護は重大な障害を対象とし： $×$ 全モーター起動電流（例えば、モーターの12〜18倍 $I_{n}$ ）。配電フィーダーの場合、遅延付き瞬時保護機能を備えた電子トリップユニットが好ましいです。選択性：上流短時間設定 ≥ 1.3 × 下流瞬時設定、≥0.1〜0.2秒の時間差。

2.3 低電圧保護

電圧サージによる設備の損傷を防ぎます。トリップ範囲：定格電圧の35％〜70％。瞬時タイプは即座にトリップしますが、誤トリップの可能性があります；遅延タイプ（0〜5秒）は一時的な変動を無視し、産業用途に適しています。低電圧トリップユニットの定格電圧はライン電圧と一致し、他の保護機能に干渉しないようにする必要があります。産業用途では遅延タイプ（0.2〜3秒）が推奨されます。

3. 選択性調整とカスケード保護

3.1 選択性ゾーン

ゾーン1 (Isc < 下流Icu)：電流と時間のグレーディングにより達成（例えば、上流 $×$ 下流 $I_{se t 3}$ 、タイムデレイ ≥ 下流 + 0.1秒）。
ゾーン2 (下流Icu < Isc < 上流Icu)：電流制限特性またはメーカーのデータに依存します。選択性制限 $I_{s}$ は下流Icu未満（部分的な選択性）となる場合があります。
ゾーン3 (Isc > 上流Icu)：テストが必要です；上流の接点は一時的に開く（≤30ms）かもしれませんが、溶接が起こらない限りトリップしません。

3.2 カスケード保護

上流ブレーカーの電流制限を利用して、より低い切断容量の下流ブレーカーを使用できるようにし、コストを削減します。即時設定を一致させ、重要な負荷をカスケード回路上に配置しないことが必要です。エネルギーベースの選択性（例えば、A型ブレーカー）は選択性制限を強化できますが、メーカーのデータによる確認が必須です。

3.3 選択性方法

電流選択性：上流即時設定 ≥ 1.3 × 下流。
時間選択性：上流短時間遅延 ≥ 下流 + 0.1〜0.2秒。
エネルギ選択性：接触系のエネルギー要件に基づきます。
論理選択性：下流障害検出が上流にロックアウト信号を送り、下流の高速トリップを可能にしながら上流は閉じたままになります。「安定、正確、高速」な保護を確保します。