高電圧負荷開閉装置 - フューズ組み合わせ電気器具ソリューション：転送電流に基づく安全応用ガイド

I. 核心問題と目的​
このソリューションは、電力変圧器を保護する際に「負荷スイッチ-ヒューズ組み合わせ電気機器」のコアパラメータである「転送電流」と実際のシステム短絡電流との不一致から生じる安全リスクに対処することを目指しています。選択、検証、適用に関する明確なガイドラインを提供し、組み合わせ電気機器が変圧器の故障時に正しくかつ信頼性高く動作することを確保します。これにより、負荷スイッチがその能力を超えた電流を遮断することで損傷を受けることを防ぎ、配電システム全体を保護します。

​II. 重要な概念：転送電流​

1. ​定義とメカニズム​
   転送電流は、故障電流がヒューズによって遮断されるか、負荷スイッチによって遮断されるかを決定する重要な電流値です。その発生は、組み合わせ電気機器の動作メカニズムに密接に関連しています：
   • ​小さな故障電流: ある相（最初に遮断される相）のヒューズが最初に溶け、そのストライカーが負荷スイッチ機構をトリガーし、負荷スイッチの全三極が同時に開き、残りの二相電流を遮断します。
   • ​大きな故障電流: 全三相のヒューズがほぼ同時に急速に溶け、負荷スイッチが開く前に故障電流を遮断します。
   • 転送電流は、これらの二つの動作モードの境界線です。
2. ​公式決定方法​
   IEC基準によれば、転送電流（Itr）は以下に基づいて決定されます：
   • 負荷スイッチの総切断時間（T0）：ヒューズストライカーの作動から負荷スイッチの接触点が完全に分離するまでの時間。
   • ヒューズの時間-電流特性曲線：製造偏差-6.5%の特性曲線上で、動作時間が0.9 × T0に対応する電流値が転送電流です。
3. ​分類と影響要因​
   • ​定格転送電流: メーカーが提供する標準値であり、最大ヒューズ要素定格に基づいています。
   • ​実際の転送電流（Ic,zy）​: 工学的な応用で検証する必要がある値であり、実際の選択されたヒューズ要素定格とT0に基づいて特性曲線から導出されます。
   • ​主な影響要因: 負荷スイッチの切断時間T0が主要な要因です。T0が小さいほど転送電流は大きくなります。ヒューズ自体の特性も影響します。

​III. 核心的適用原則と検証プロセス​

1. ​黄金ルール​
   安全性を確保するために、以下の条件を満たす必要があります：
   変圧器の低圧側バスバーの三相短絡電流を高圧側に換算した値（Isc）> 組み合わせ電気機器の実際の転送電流（Ic,zy）
   • ​満たされた場合: 三相短絡電流はヒューズによって遮断され、負荷スイッチを保護します。
   • ​満たされない場合: 負荷スイッチは電流（約二相短絡電流）を遮断しなければならず、厳しい一時回復電圧（TRV）に耐えなければなりません。遮断失敗の可能性が高く、事故につながります。
2. ​選択と検証手順​
   組み合わせ電気機器を正確に適用するには、以下の手順に従う必要があります：
3. ​システムパラメータの収集: システム短絡容量、変圧器容量、インピーダンス電圧を取得します。
4. ​予備選択: 変圧器の定格電流に基づいて、適切なヒューズ仕様と負荷スイッチタイプを選択します。
5. ​主要電流の計算:
   o 変圧器の低圧側の三相短絡電流を計算し、高圧側に換算します（Isc）。
   o 選択されたヒューズ仕様と負荷スイッチのT0時間に基づいて、メーカーが提供する曲線を参照して、実際の転送電流（Ic,zy）を得ます。
6. ​核心検証の実施: IscとIc,zyを比較します。
   o Isc > Ic,zyの場合、検証は合格し、ソリューションは基本的に安全です。
   o Isc < Ic,zyの場合、ソリューションにはリスクがあり、最適化措置を講じる必要があります（パートIVを参照）。
7. ​最終的な能力検証: 選択された負荷スイッチの定格転送電流遮断能力が計算されたIc,zyよりも大きいことを確認します。これが最終的な安全バリアとなります。

​IV. さまざまなシナリオへのガイダンス​

1. ​変圧器容量 ≤ 630kVA​
   • ​ソリューション: 組み合わせ電気機器を使用することは一般的に安全で経済的です。
   • ​説明: 表に示すように、500kVAおよび630kVAの変圧器（インピーダンス4%）の場合、システム短絡容量が十分であれば、Isc > Ic,zyの条件を満たすことは容易です。
   • ​推奨: 普通のエア式負荷スイッチ組み合わせ電気機器を選択できます。
2. ​変圧器容量 800 ~ 1250kVA​
   • ​ソリューション: 高リスク範囲であり、厳格な検証が必要です。
   • ​分析: 表に示すように、変圧器のインピーダンスが6%であっても、800kVA以上の変圧器ではIsc > Ic,zyの条件を満たすことが困難です。真空またはSF6負荷スイッチ（T0が小さい）を選択すると、転送電流が大きくなり、条件を満たすことがさらに難しくなります。
   • ​最適化措置:
   o 切断時間（T0）が長いエア式負荷スイッチを使用して、転送電流を減らし、条件を満たしやすくします。
   o メーカーと積極的にコミュニケーションを取り、真空またはSF6負荷スイッチのT0を増やして転送電流を小さくできるかどうかを問い合わせます。
   o 計算と検証の結果、条件を満たせない場合は、組み合わせ電気機器ソリューションを放棄します。
   • ​最終的な推奨: 1000kVAおよび1250kVAの変圧器、特にドライタイプの変圧器では、直接回路ブレーカーを使用することを強く推奨します。
3. ​変圧器容量 > 1250kVA​
   • ​ソリューション: 保護と制御のために回路ブレーカーを使用する必要があります。
   • ​説明: この容量での短絡電流レベルは、組み合わせ電気機器の信頼性のある保護範囲を超えています。回路ブレーカーが唯一の安全な選択肢です。

​V. まとめと特別な注意事項​

1. ​検証は必須: 経験だけに頼ったり、変圧器容量に基づいて単純に組み合わせ電気機器を適用したりしないでください。IscとIc,zyの計算と比較を行う必要があります。
2. ​負荷スイッチタイプの影響を考慮: 強い遮断能力を持つ真空またはSF6負荷スイッチが優れていると盲信しないでください。それらのT0が小さいため、転送電流が大きくなり、核心検証条件を満たすことが難しくなり、逆にリスクを引き起こす可能性があります。
3. ​システム短絡容量の重要性: システム短絡容量はIscの値に直接影響します。工業団地や電力網の端末など、短絡容量が小さいシステムでは、上記の問題がより顕著になり、選択時に特に注意が必要です。