遮断器の格付け | 短絡遮断・短絡閉合電流
回路遮断器の定格には以下のものが含まれます。
定格短絡遮断電流。
定格短絡作動電流。
回路遮断器の定格動作シーケンス。
定格短時間電流。
回路遮断器の短絡遮断電流
これは、回路遮断器（CB）が接触を開放して最終的にクリアする前に耐えられる最大の短絡電流です。
短絡電流が回路遮断器を通過すると、遮断器の電流伝導部に熱的および機械的なストレスが生じます。接触面積や導体部分の断面積が十分に大きくない場合、絶縁部や導体部に永久的な損傷が生じる可能性があります。
ジュールの発熱法則によれば、温度上昇は短絡電流の二乗、接触抵抗、および短絡電流の持続時間に比例します。短絡電流は、回路遮断器が開閉操作によって短絡をクリアするまで、回路遮断器を通じて流れ続けます。
回路遮断器の熱的ストレスは短絡期間に比例するため、電気回路遮断器の遮断容量は動作時間に依存します。アルミニウムは160oCで軟化し、機械強度を失うため、この温度は短絡時のブレーカー接触部の温度上昇の限界とみなすことができます。
したがって、短絡遮断容量または回路遮断器の短絡遮断電流は、短絡が発生した時から短絡がクリアされるまでの間に、CBに永久的な損傷を与えることなく流れる最大電流として定義されます。
短絡遮断電流の値はRMSで表されます。
短絡時には、CBは熱的ストレスだけでなく、機械的ストレスにも大きく影響を受けます。そのため、短絡容量を決定する際には、CBの機械的強度も考慮されます。
適切な回路遮断器を選ぶためには、CBを設置するシステムのその点での故障レベルを決定することが必要です。電力送電の一部の故障レベルが決定されれば、ネットワークのその部分に適した定格の回路遮断器を選択するのは簡単です。
定格短絡作動容量
回路遮断器の短絡作動容量は、RMS値ではなくピーク値で表されます。理論的には、システム内の障害発生時に障害電流は対称障害レベルの2倍まで上昇することができます。
障害状態のシステムで回路遮断器をオンにすると、システムの短絡部分がソースに接続されます。回路遮断器によって回路が閉鎖されたときの最初の周期の電流は最大振幅を持ちます。これは対称障害電流波形の振幅の約2倍です。
障害下で回路遮断器が閉鎖されたときに、波形の最初の周期中の最高の電流値をブレーカーの接触部が耐えなければなりません。この現象に基づいて、選択されたブレーカーには短絡作動容量が必要です。
回路遮断器の定格短絡作動電流は最大ピーク値で表されるため、常に回路遮断器の定格短絡遮断電流よりも大きいです。通常の短絡作動電流の値は、短絡遮断電流の2.5倍です。これは標準的な回路遮断器とリモート制御回路遮断器の両方に当てはまります。
回路遮断器の定格動作シーケンスまたはデューティサイクル
これは回路遮断器の操作機構の機械的負荷要件です。回路遮断器の定格動作デューティシーケンスは次のように指定されています：
ここで、OはCBの開操作を示します。
COは閉操作時間を示し、これにはすぐに開操作が続きますが、意図的な時間遅延はありません。
t’は2つの操作間の時間であり、初期条件を復元したり、導体部の過熱を防ぐために必要です。t = 0.3秒は、特別な指示がない限り、最初の自動再閉機能を持つ回路遮断器用です。
例えば、回路遮断器の定格デューティサイクルが次のようである場合：
これは、回路遮断器の開操作が0.3秒後に閉操作に続き、その後すぐに意図的な時間遅延なしに再度開きます。この開操作後、CBは3分後に再度閉じ、その後すぐにトリップします。
定格短時間電流
これは、回路遮断器が特定の時間内に安全に流せる電流の上限です。回路遮断器は、システム内で障害が発生した瞬間に短絡電流をクリアするわけではありません。障害発生と回路遮断器による障害クリアの間に、意図的または非意図的な時間遅延が存在します。
この遅延は、保護リレーの動作時間、回路遮断器の動作時間、また適切な電力系統保護のためのリレーに意図的に設定された時間遅延によるものです。回路遮断器がトリップしなくても、次に位置する回路遮断器が障害をクリアします。
この場合、障害クリア時間は長くなります。したがって、障害後、回路遮断器は一定時間短絡電流を流さなければなりません。すべての時間遅延の合計は3秒を超えてはならず、回路遮断器は少なくともこの短期間、最大の障害電流を流せる能力が必要です。
短絡電流は、回路遮断器内部に2つの主要な影響を与えます。
高電流により、絶縁部と導体部に高い熱的ストレスが生じる可能性があります。
高い短絡電流により、回路遮断器の異なる電流伝導部に大きな機械的ストレスが生じます。
回路遮断器はこれらのストレスに耐えるように設計されていますが、どの回路遮断器も指定された短期間以上の短絡電流を流すべきではありません。回路遮断器の定格短時間電流は、少なくとも回路遮断器の定格短絡遮断電流と同じかそれ以上です。
回路遮断器の定格電圧
回路遮断器の定格電圧はその絶縁系に依存します。400KV未満のシステムでは、回路遮断器は通常のシステム電圧の10%以上を耐えるように設計されています。400KV以上のシステムでは、回路遮断器の絶縁は通常のシステム電圧の5%以上を耐える必要があります。
つまり、回路遮断器の定格電圧は最も高いシステム電圧に対応しています。これは、無負荷または小負荷条件下で、システム電圧がシステムの最高電圧評価まで上昇することが許容されるためです。
回路遮断器は他にも2つの高電圧状況にさらされます。
何らかの理由で大量の負荷が突然切断されると、CBに加わる電圧やCBが開いたときの接触間の電圧は、システムの最高電圧よりも非常に高くなる可能性があります。この電圧は電力周波数かもしれませんが、保護スイッチギアによってこの高電圧状況がクリアされるため、長期間続くことはありません。
しかし、回路遮断器はその通常の寿命中にこの電力周波数の過電圧を耐える必要があります。
回路遮断器は、通常60秒という特定の時間だけ電力周波数の耐電圧値で評価されます。60秒以上の電力周波数の耐電圧値を設定することは経済的ではなく、実際には不要です。なぜなら、電力システムのすべての異常状況は60秒よりもずっと短い時間内に必ずクリアされるからです。他の電力システムに接続された装置と同様に、回路遮断器はその寿命中に落雷インパルスやスイッチングインパルスに直面する可能性があります。
CBの絶縁系と開いたCBの接触ギャップは、これらのインパルス電圧波形の振幅が非常に高く、非常に一時的である特性を持つものを耐える必要があります。したがって、回路遮断器はマイクロ秒範囲でのみこのピーク電圧を耐えるように設計されています。
ノミナルシステム電圧 |
最高システム電圧 |
電力周波数耐電圧 |
インパルス電圧レベル |
11 KV |
12 KV |
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