主な違い：IEEE対IEC真空遮断器

IEEE C37.04とIEC/GB規格に準拠する真空遮断器の違い

北米のIEEE C37.04規格を満たすように設計された真空遮断器は、IEC/GB規格に準拠するものと比べて、いくつかの重要な設計および機能的な違いがあります。これらの違いは主に、北米のスイッチギア慣行における安全性、保守性、システム統合要件から生じています。

1. トリップフリー機構（アンチポンピング機能）

「トリップフリー」機構は、アンチポンピング機能と同等の機能を持ちます。これは、閉鎖命令（電気的または手動）が与えられる前に機械的なトリップ（トリップフリー）信号が適用され、その信号が維持されている場合、遮断器が一瞬たりとも閉じないことを保証します。

• トリップ信号が開始されると、可動接点は完全に開いた位置に戻り、その後も閉鎖命令が続けられてもその位置を維持しなければなりません。

• この機構は、動作中に貯蔵されたばねエネルギーを解放する必要があるかもしれません。

• しかし、この過程での接点の動きは接触間隔を10%以上減少させてはならず、また絶縁耐力も損なってはなりません。接点は完全に孤立した開いた状態でなければなりません。

• これらの条件下では、電気的および機械的なインターロックの両方が閉鎖を防ぐ必要があります。

実装方法：

• 電気的インターロック：ソレノイドが閉鎖を防ぎます。トリップボタン（手動または電気式）が押されると、マイクロスイッチ1（図2参照）が閉鎖コイルの電力を切ります。同時に、ソレノイドのプラグナが延長して閉鎖ボタンを機械的にブロックします。さらに、マイクロスイッチ2が閉じ、通常開である接点を閉鎖コイル回路に直列に挿入し、電気的な閉鎖を防ぎます。

• 代替的な機械的設計：閉鎖ボタンを押すことができますが、ばねに貯蔵されたエネルギーは負荷なしで空気中に放出されます（つまり、真空遮断器の主軸に伝達されません）。これにより、安全を確保しながら、実際の閉鎖なく機械的な作動が可能です。

2. 自動ばね放電（ASD）

ASD（自動ばね放電）は、IEEE規格における重要な安全要件です。これは、遮断器がコンパートメントから出し入れされるとき、またはテスト位置から運転位置への移動、またはスイッチギアキューブルからの取り外しや挿入時に、遮断器が充電された（ばねにエネルギーが貯蔵された）状態であってはならないことを規定しています。

• これにより、取扱い中に高エネルギーバネ機構にさらされる人員を保護し、偶発的なエネルギー放出のリスクを排除します。

• したがって、ラッキング操作を開始する前に、遮断器は開き、未充電の状態でなければなりません。

• 専用の自動エネルギー放出機構を組み込んで、接続位置からの取り外し時またはそれ以前に安全に貯蔵されたばねエネルギーを放出する必要があります。

• エネルギーが取り外す前に放出された場合、追加の電気的インターロックが自動的なばねの再充電を防ぎ、メンテナンス中の遮断器の安全性を確保する必要があります。

この機能は、人員の安全性を向上させ、金属製スイッチギアに対する北米の安全プロトコルに準拠しています。

3. MOC – 主接点位置表示器（C37.20.2-7.3.6）

IEC/GB遮断器とは異なり、主接点位置を示す補助スイッチ（例：S5/S6）は通常、遮断器の動作機構内に取り付けられ、主軸によって直接駆動されます（単純で信頼性が高い）。一方、IEEE規格では、主開/主閉（MOC）補助スイッチを固定スイッチギアコンパートメント内に取り付け、遮断器自体には取り付けてはなりません。

この要件の目的：

• 遮断器なしでの二次システムテストを可能にする：テクニシャンは、テストプローブまたはシミュレータを使用して遮断器の位置（開/閉）をシミュレートし、保護リレー、制御回路、信号システムの検証を行うことができます。これは、遮断器がキューブルから取り外されている場合でも可能です。

• 高電流補助回路のサポート：古い制御システムでは、高電流シグナル（例：>5A）が必要な場合があり、標準の二次プラグ接点（通常1.5 mm²線に対応）では信頼性を持って対応できません。固定MOCスイッチは、コンパートメント内でより太いゲージの配線を可能にします。

設計上の課題：

• 遮断器の主軸は、テスト位置と運転位置の両方で固定MOCスイッチを駆動する必要があります。

• 駆動リンク（上部、下部、または側面取り付け）が、動く遮断器から静止しているスイッチへの動きを伝達する必要があります。

• これには、剛性結合ではなく可動結合が必要であり、機械的な複雑さが増します。

• 動作時の高衝撃力と潜在的な調整公差により、信頼性と機械的耐久性が重要となります。

• IEEEはMOC機構に対して最低500回の機械的動作を要求しますが、実際には遮断器の全機械寿命（多くの場合10,000回）に合わせる必要があります。

• 追加のリンク質量は、特に開閉速度に影響を与えるため、軽量かつ低慣性の部品を使用して性能への影響を最小限に抑えることが重要です。

4. TOC – テストおよび接続位置表示器（C37.20.2-7.3.6）

IEC/GB遮断器とは異なり、位置表示器（例：S8/S9）は通常、遮断器のシャーシに取り付けられ、ラッキングねじによって駆動されます。一方、IEEE規格では、テストおよび接続（TOC）位置スイッチをスイッチギアコンパートメント内に固定する必要があります。

• これらのスイッチは、遮断器トラックの物理的位置（接続（運転）、テスト、または切断（取り外し）位置）を検出および信号します。

• コンパートメント内に固定することで、遮断器の内部状態に関係なく、一貫性のある信頼性の高い表示が可能です。

• これにより、安全なインターロック（例：完全に接続されていないときに閉鎖を防ぐ）と、遮断器の位置の遠隔監視が可能になります。

5. 真空遮断器の機械的接点摩耗表示器

SF₆遮断器とは異なり、真空遮断器はフェース・トゥ・フェース接点とアーキングホーンまたはプリインサーション接点を持たない密封ユニットです。障害電流の遮断と通常の機械的操作は、どちらも接点の摩耗と侵食を引き起こします。

• 接点の摩耗は、真空遮断器の電気寿命の主要な決定要因です。

• 多くのアルゴリズムは、動作回数、短絡電流レベル、アーク時間に基づいて電気寿命を推定しますが、これらは大部分が理論的または経験的なものです。

• 最初のポールクリア、電流位相、個々のユニットの違いによる変動により、予測寿命は実際の物理的な摩耗と正確に一致しないことがあります。

• ソフトウェアベースの予測と現実世界の物理的劣化の間にはギャップがあります。

したがって、北米市場では、真空遮断器または動作機構に直接統合された機械的接点摩耗表示器が求められています。

• この視覚的または機械的なゲージは、メンテナンス担当者が点検時に接点の摩耗度を直接観察できるようにします。

• 残りの接点寿命の信頼性のある物理的な測定を提供し、予知保全を強化し、故障前に適時に交換することを確実にします。