高圧遮断器の選択方法：重要なパラメータと専門家のガイド

高圧回路遮断器の選択は、電力システムの安全性、安定性、および信頼性に直接影響を与える重要な作業です。以下に、高圧回路遮断器を選択する際の主要な技術仕様と考慮事項を詳細かつ包括的、専門的に示します。

コア選択プロセスと主要な考慮事項

I. システム条件に合わせた基本パラメータ（基礎）

これは基本的な要件であり、設置場所の特性と完全に一致させる必要があります。

• 定格電圧 (Uₙ)

• 要件：遮断器の定格電圧は、その設置場所での最大動作電圧以上でなければなりません。

• 例：最大動作電圧が12kVの10kVシステムでは、12kV定格電圧の遮断器を選択する必要があります。

• 定格電流 (Iₙ)

• 要件：遮断器の定格電流は、回路の最大連続動作電流以上でなければなりません。

• 計算：通常の負荷電流、過負荷容量、将来的な拡張可能性を考慮し、安全マージンを含める。大負荷に対して小さな遮断器を使用したり、過剰投資を避ける。

• 定格周波数 (fₙ)

• 中国では50Hzの電力システム周波数と一致させる必要があります。

II. 重要な短絡性能パラメータ（能力テスト）

これらのパラメータは、遮断器の切断および閉鎖能力を測定し、システムの短絡計算に基づいて選択する必要があります。

• 定格短絡遮断電流 (Iₖ)

• 定義：定格電圧での遮断器が確実に遮断できる短絡電流の最大有効値。

• 要件：最も重要なパラメータであり、遮断器の定格遮断電流は設置点での最大予想短絡電流（通常はシステム研究から計算される三相短絡電流）以上でなければなりません。

• 注：遮断器の使用期間中にシステムの短絡容量が増加する可能性を考慮する。

• 定格短絡閉鎖電流 (Iₘᶜ)

• 定義：遮断器が成功裏に閉鎖できる最大短絡電流のピーク値。

• 要件：通常、定格遮断電流の有効値の2.5倍（標準値）。閉鎖時に大きな電磁力に耐えるため、最大予想短絡電流のピーク値を超える必要があります。

• 定格短時間耐えられる電流 (Iₖ) / 熱耐えられる電流

• 定義：指定された期間（例えば1秒、3秒、4秒）に耐えられる短絡電流の有効値。

• 要件：設置点での予想短絡電流の有効値以上でなければなりません。短絡電流による熱効果に耐える遮断器の能力を試験します。

• 定格ピーク耐えられる電流 (Iₚₖ) / 動的耐えられる電流

• 定義：遮断器が耐えられる最初のサイクルの短絡電流のピーク値。

• 要件：予想短絡電流のピーク値以上でなければなりません。短絡時の電磁力下での遮断器の機械強度を試験します。

III. 絶縁と環境保護要件

• 絶縁媒体タイプ（コア技術の選択）

• 利点：非常に高い遮断能力、優れた性能。

• 欠点：SF₆は強力な温室ガスであり、高い密封性が必要で、漏れリスクがあり、比較的複雑なメンテナンスが必要。

• 適用：主に高電圧、大容量システム（≥35kV）または特殊な環境（例えば極寒地帯）で使用されます。

• 推奨：10〜35kVの範囲では、特別な要件がない限り、真空遮断器を成熟度と環境上の利点から選択することを推奨します。

• 利点：強い消弧能力、長寿命、小型、低メンテナンス、爆発リスクなし、環境に優しい。頻繁な切り替え用途（例えばアーク炉、モータの切り替え）に適しています。

• 適用：現在10〜35kVの電圧レベルにおける主流かつ推奨される選択肢です。

• 真空遮断器（例：VS1、ZN63）：

• SF₆（六フッ化硫黄）遮断器：

• 外部絶縁

• 爬行距離： 汚染レベル（I〜IV）に基づいて十分な爬行距離を持つブッシングや絶縁子を選択し、汚染フラッシュオーバーを防止します。

• 結露： 室内スイッチギアにおいて、高湿度または大きな温度差により結露が生じやすい環境では、ヒーターまたは防結露装置付きの遮断器またはスイッチギアを選択します。

IV. 機械特性と操作機構

• 操作機構タイプ

• ばね式操作機構： 最も一般的で、成熟した技術、高い信頼性、外部電源不要。ほとんどの場合で推奨されます。

• 永久磁石駆動装置（PMA）： 部品が少なく、構造が単純で、理論的には信頼性が高く、動作が速い。しかし、故障後の現場修理は困難で、通常は完全交換が必要です。

• 電磁操作機構： 古いモデルで使用され、高電力DC供給と大きな閉鎖電流が必要で、徐々に廃止されています。

• 機械的・電気的耐久性

• 機械的耐久性： 無電流での開閉操作回数（通常10,000〜30,000+サイクル）。

• 電気的耐久性： 定格電流での通常の遮断回数（例：E2クラス：10,000回操作；C2クラス：100回短絡遮断）。コンデンサバンク、リアクトル、またはモータの頻繁な切り替えが必要な用途では、高電気的耐久性を持つ遮断器を選択します。

• 切断時間と閉開時間

• リレー保護との調整や高速自動再閉が必要なシステムでは、トリップコマンド開始からアーク消滅までの合計クリアリングタイムに注意を払います。

V. 二次制御と補助機能

• 制御電圧： 変電所の直流電源システム（通常はDC 110VまたはDC 220V）と一致させる必要があります。

• 補助接点： 測定、信号伝送、相互連携の要件を満たす数量が必要です。

• 相互連携機能： 信頼性のある反復操作防止回路、閉鎖/開放連携など、安全を確保する機能を備える必要があります。

• スマートインターフェース： 現代の遮断器には、電気パラメータ測定、障害記録、状態監視、通信プロトコル（例：IEC 61850）のサポートを提供するインテリジェントコントローラーが含まれており、統合自動化システムへの統合を容易にします。

VI. 設置、環境、ブランド/サービス

• 設置タイプ： 固定型か引き出し型か？スイッチギアのモデルと構造に合わせて選択する必要があります。

• 環境条件： 標高、周囲温度、湿度を考慮します。高標高では、遮断器の定格を低下させる必要があります。

• ブランドとアフターサービス： 品質が証明された評判の良いブランドを選択し、スペアパーツの入手可能性、技術サポート、アフターサービスを考慮します。

VII. 要約：選択チェックリスト

• システムパラメータを確認：システム電圧、周波数、最大動作電流。

• 短絡電流を計算：設置点での予想有効値およびピーク短絡電流を取得（電力システム設計によって提供されます）。

• 遮断器の能力を照合：定格遮断電流、閉鎖電流、動的/熱的耐えられる電流がすべて計算値を超えることを確認します。

• タイプを選択：10〜35kVでは真空遮断器を好む。操作機構（ばね機構を好む）を確認します。

• 外部絶縁を確認：汚染レベルに基づいて爬行距離を確認します。

• 特殊な要件を考慮：頻繁な操作が必要か？スマートインターフェースが必要か？特殊な環境条件があるか？

• ブランドと受入れ：信頼性のあるブランドを選択します。受入れ時には、特に主回路抵抗と機械的特性に関する工場試験報告書に注目します。

これらの手順に従うことで、システムに安全で適切かつ信頼性の高い高圧回路遮断器を選択することができます。重要な用途では、専門の電気技術者または設計研究所と共同で選択をレビューし、最終決定することが強く推奨されます。