真空遮断器の定格電圧はいくらですか?

真空遮断器の定格電圧は、故障したブレーカーの前に立って何が問題だったのか疑問に思うまでは、簡単そうに見えるパラメータの 1 つです。これらのコンポーネントを毎日供給している者として、私はこの数値に関する混乱が深刻な問題を引き起こしているのを見てきました。すっきりさせましょう。

定格電圧の概念を理解する

定格電圧（Ur）真空遮断器は遮断器が設計される最大システム電圧であり、これは重要ですが、遮断器が合格しなければならない絶縁試験レベルを定義します。インタラプタが「定格 12 kV」であると言う場合は、機器の最高電圧 (Um) が 12 kV であるシステムでの使用を目的としていることを意味します。

ほとんどの人がつまずくのはここです。12 kV は連続動作電圧ではありません。インタラプタ自体には、モーターや変圧器のような「連続動作電圧」がありません。遮断器が開いているとき、接点ギャップはシステム電圧と入力過渡現象を阻止する必要があります。閉じていると電流が流れるだけです。定格電圧は、内部絶縁体 (真空ギャップ、セラミックエンベロープ、シールド) がシステムのストレスに耐えられるかどうかを示します。

電気システムにおいて定格電圧が重要な理由

定格電圧により、次の 3 つの重要な性能限界が決まります。

耐久力。電源周波数および雷インパルス下では、遮断器は特定のテスト電圧を抑制する必要があります。定格 12 kV の遮断器は、IEC 規格に従って 28 kV の電力周波数と 75 kV のインパルスに耐える必要があります。これらのテストは、内部断熱材が現実世界の応力に耐えられることを証明しています。

パフォーマンスの中断。これは人々を驚かせる部分です。遮断中の接点間の電圧は一定ではありません。電流がゼロになると、システム電圧が分離接点間に現れます。定格電圧がアプリケーションに対して低すぎる場合、遮断器は障害を解消できない可能性があります。回復電圧により、設計された値を超えてギャップにストレスがかかります。

アプリケーションマッチング。通常の条件下で 13.8 kV に達するシステムに 12 kV 定格の遮断器を設置すると、障害が発生します。余白が消えます。逆に、12 kV システムで 24 kV 定格の遮断器を使用すると、仕様が高すぎてコストは高くなりますが、機能します。

定格電圧を決定する要素

「真空がそれほど優れた絶縁体であるなら、なぜすべての遮断器が最高電圧に対応していないのですか?」とよく尋ねられます。

接触ギャップ。電圧定格が高くなると、より広い接点間隔が必要になります。 12 kV 遮断器には約 8 ～ 12 mm のギャップがある場合があります。 38 kV ユニットは 25 mm 以上になる可能性があります。ギャップが大きいほど、ストローク機構が長くなり、遮断器が大きくなります。

外部絶縁。セラミックエンベロープ (通常はアルミナ) は、外部フラッシュオーバーを防ぐために十分な沿面距離を持たなければなりません。より高い電圧定格には、より長いセラミックまたは特殊なプロファイルが必要です。

内部シールド。真空遮断器には、アークを制御しセラミックを保護するための蒸気シールドが含まれています。より高い電圧では、電界を管理し、内部破壊を防ぐためにシールドの形状が重要になります。

定格電圧に基づくアプリケーション

低電圧 (最大 1 kV)。ここには真空遮断器が存在しますが、空気とモールドケースブレーカー支配する。これらは、長寿命が重要視される特殊な DC アプリケーションやハイエンドのコンタクタで使用されています。

中電圧 - スイート スポット (1 kV ～ 38 kV)。ここが真空が市場を独占しているところです。 5 kV、15 kV、27 kV、および 38 kV クラスでは、以下のものが標準です。

• 産業プラントの金属被覆開閉装置
• ユーティリティ配電フィーダ
• コンデンサスイッチング
• モーターコントロールセンター
• 再生可能エネルギーの回収

15 kV 定格の遮断器は、接触メンテナンスなしで数千回の操作に対応できます。これは、SF6 やオイルでは実現できないことです。

高電圧 (38 kV 以上)。歴史的にはSF6の領域ですが、真空はさらに上位に押し上げられています。 72.5 kV の真空遮断器が存在し、145 kV 定格も登場しつつあります。送信の場合、真空は環境上の利点をもたらしますが、遮断器は物理的に大きくなります。

適切な定格電圧の選択方法

顧客がアプリケーションを持って私のところに来たとき、私たちは次のような手順で進めます。

システム電圧。変圧器の銘板ではなく、最大システム電圧 (Um) です。 13.2 kV システムには、少なくとも 15 kV 定格の遮断器が必要です。常に、システムの最大値よりも次の標準電圧クラスに設定してください。

BIL-基本インパルスレベル。これが本当の決め手です。雷インパルス耐性電圧は、システムの絶縁調整と一致する必要があります。 15 kV クラスの遮断器の BIL は通常 95 kV です。高い暴露のためにシステムが 110 kV を予期している場合、インパルスマージンのためだけに 27 kV クラスの遮断器が必要になる場合があります。

申請義務。スイッチングコンデンサ？再ストライクなしのパフォーマンスを考慮した評価が必要です。モーターが頻繁に始動しますか?負荷電流での電気的寿命を確認します。

環境要因。高度が高いと空気密度が減少し、外部沿面距離に影響を与えます。 1000 メートルを超えると、沿面距離を下げるか、より長い沿面距離を指定します。

クイックリファレンス

私たちのアプローチが異なる理由

私たちはカタログ番号を公表し、それが適合することを期待するだけではありません。当社が提供するすべての真空遮断器は次のとおりです。

タイプテスト済み。標準に従って設計されているだけでなく、定格電圧での電源周波数耐性、インパルス、遮断性能について独立した研究所で実際にテストされています。

追跡可能。すべてのユニットのテスト記録が付属します。その特定の遮断器が工場から出荷される前にどのような影響を受けたかを正確に知っています。

申請審査済み。当社のエンジニアは、お客様の回線、障害調査、スイッチング業務を調査します。不一致がフィールド障害になる前に、不一致にフラグを立てます。

結論

の定格電圧真空遮断器提案ではありません。これは、慎重な設計、厳格なテスト、そして「安全」の意味を定義する数十年の業界経験の結果です。これは、最大システム電圧と関連するテスト レベルによって定義される、インタラプタが構築されたシステム電圧クラスを示します。公称値ではなく、システムの最大値に一致させると、現場でよく見られる誤用を回避できます。

ギアを指定したり、遮断器を交換したりしていて、評価が一致しない場合は、喜んで相談させていただきます。私たちはこれを毎日行っています。

参考文献

• IEC 62271-100、*高電圧開閉装置および制御装置 – パート 100: 交流サーキットブレーカー。
• IEEE C37.04、AC 高電圧サーキットブレーカーの定格構造に関する IEEE 規格。
• 真空遮断器: 理論、設計、および応用、PG Slade、CRC Press。