ちょっと、そこ！真空サーキットブレーカーのサプライヤーとして、私はかなり長い間、流通ネットワークのゲームに携わってきました。そして、配電ネットワークにおける真空遮断器の要件を理解することは非常に重要です。それでは、早速詳しく見ていきましょう。
基本的な機能と重要性
まず真空遮断器とは何でしょうか？そうですね、これは配電ネットワークの重要な機器です。その主な役割は、短絡や過負荷などの障害が発生したときに電流の流れを遮断することです。これにより、ネットワークを損傷から保護し、電気を使用する機器と人々の両方の安全を確保します。
配電ネットワークでは、電力は電源からエンドユーザーに伝送されます。途中にはあらゆる種類の電気機器やコンポーネントがあり、何らかの障害が発生すると大きな問題が発生する可能性があります。そこで真空サーキットブレーカーが登場します。真空サーキットブレーカーはネットワークの番人のように機能し、電流を止めてさらなる損傷を防ぎます。
電気的要件
定格電圧
真空遮断器の最も重要な要件の 1 つは、その電圧定格です。電圧定格は、設置されている配電ネットワークの電圧レベルと一致する必要があります。たとえば、通常約 400V の低電圧配電ネットワークでは、真空サーキット ブレーカーはその電圧に対応した定格を備えている必要があります。定格電圧が低すぎると、ブレーカーが電気的ストレスに対処できず、故障する可能性があります。一方で、高すぎる場合は過剰設計となり、必要以上に高価になる可能性があります。
電流定格
現在の評価も大したものだ。ブレーカーが過熱することなく連続的に流すことができる最大電流量を決定します。配信ネットワークでは、時間帯、季節、ユーザーの種類によって負荷が変化することがあります。したがって、真空サーキットブレーカには、通常の動作電流だけでなく、短期間の過負荷にも対応できる電流定格が必要です。たとえば、大型モーターや重機がある工業地域では、起動時に現在の需要が急増する可能性があります。ブレーカーは、不必要にトリップすることなく、これらのスパイクに対処できる必要があります。
短絡遮断容量
配電網で短絡が発生すると、大量の電流が流れる可能性があります。真空遮断器は、この大電流故障を安全に遮断するために十分な短絡遮断容量を備えている必要があります。この容量は通常、キロアンペア (kA) で指定されます。短絡遮断能力が高いということは、ブレーカーがより深刻な短絡条件に対処できることを意味します。たとえば、多数の電気機器があり、障害レベルが高いネットワークでは、50kA 以上のような高い短絡遮断容量を持つブレーカーが必要になる場合があります。
機械的要件
動作速度
真空遮断器の動作速度は非常に重要です。障害が検出された場合、素早く開閉できる必要があります。速断ブレーカーを使用すると、短絡や過負荷によって引き起こされる損傷を最小限に抑えることができます。開時間は、障害が検出されてからブレーカーが電流の遮断を開始するまでにかかる時間であり、閉時間は、電流の流れが再確立されるまでにかかる時間です。最新の真空遮断器はミリ秒単位で開くことができ、信じられないほど高速です。
耐久性と信頼性
配電ネットワークでは、真空遮断器は長期間にわたって確実に動作する必要があります。振動や衝撃などの機械的ストレスや、温度や湿度などの環境要因に耐えることができる必要があります。ブレーカー内の接点は、耐久性があり、磨耗に強い必要があります。定期的なメンテナンスはブレーカーの長期的な信頼性を確保するのに役立ちますが、最小限のメンテナンスで済むように設計する必要もあります。
環境要件
温度と湿度
配電ネットワークは、高温で乾燥した砂漠から寒くて湿気の多い沿岸地域まで、さまざまな環境に設置できます。真空遮断器は、広範囲の温度と湿度レベルで動作できなければなりません。極端な温度は、接点の抵抗や絶縁材料の特性の変化など、ブレーカーの性能に影響を与える可能性があります。湿度が高いと、腐食や電気絶縁の問題が発生する可能性があります。したがって、ブレーカーは、これらの環境条件に耐えられるように、適切な材料とコーティングを使用して設計する必要があります。
粉塵と汚染
地域によっては、粉塵や産業汚染が多い場合があります。ブレーカーの表面に塵が蓄積すると、ブレーカーの電気絶縁や機械的動作に影響を与える可能性があります。二酸化硫黄や窒素酸化物などの産業汚染物質は、ブレーカーの金属部分を腐食させる可能性があります。したがって、真空遮断器には、塵や汚染物質の侵入を防ぐための適切な筐体と保護機構が必要です。
他の遮断器との比較
気中遮断器 (ACB)
気中遮断器 (ACB)配電ネットワークで使用される別のタイプの回路ブレーカーです。彼らは遮断媒体として空気を使用します。 ACB は用途によっては適している場合もありますが、真空遮断器にはいくつかの利点があります。真空遮断器はよりコンパクトで、耐用年数が長く、環境要因による影響が少なくなります。また、動作速度も高速なので、ネットワークを障害から保護する上で非常に重要です。
配線用遮断器 (MCCB)
配線用遮断器 (MCCB)低電圧配電システムで一般的に使用されます。比較的安価で、設置も簡単です。ただし、真空サーキットブレーカーは、短絡遮断能力と信頼性の点で優れたパフォーマンスを提供します。また、高電圧および高電流アプリケーションにも適しています。
屋外での考慮事項
真空遮断器を屋外で使用する場合は、追加の要件があります。屋外用真空遮断器雨、雪、強風などの過酷な気象条件に耐えられるように、より堅牢である必要があります。また、時間の経過とともに材料が劣化する可能性がある紫外線からも保護する必要があります。屋外用真空遮断器の長期的な性能を保証するために、特別な筐体とコーティングが使用されています。
通信および監視の要件
現代の配電ネットワークでは、サーキットブレーカーの通信と監視の必要性が高まっています。真空遮断器は、開いているか閉じているか、障害状態などのステータスを通信できる必要があります。この情報は、ネットワークの遠隔監視と制御に使用できます。一部のブレーカーにはセンサーと通信インターフェイスが装備されており、中央制御システムにデータを送信できます。これは、問題の早期発見と流通ネットワークのより効率的な管理に役立ちます。
結論
ご覧のとおり、配電ネットワークには真空遮断器に対する多数の要件があります。電気的および機械的側面から環境および通信のニーズに至るまで、あらゆる要素がブレーカーの適切な機能とネットワークの安全性を確保する上で重要な役割を果たします。
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参考文献
- JR Lucas の電力システム
- 電気工学ハンドブック T. Wildi 著