中電圧配電アプリケーションに適切な RMU を選択する方法

2026-07-17 0 メッセージを残してください

導入

A サーキットブレーカー最も広く導入されているものの 1 つです高圧開閉装置世界で。都市部の密集地域にあるコンパクトな変電所内、風力タービンの基部、商業用タワーの地下、工業プラントの周囲に設置されています。その仕事は地味ですが重要です。ネットワーク全体をダウンさせることなく配電フィーダをリングに接続し、変圧器を保護し、障害を隔離します。

なぜならRMUは大量に生産され、大規模な車両に配備されているため、それらを商品として扱い、電圧を選択し、電流を選択し、価格を比較したいという誘惑があります。このアプローチは、機能しなくなるまで機能します。 RMU の指定を誤ると、数十または数百のインストールにわたって複雑な運用上の問題が発生する可能性があります。温暖な都市中心部では完璧に機能する構成でも、塩水噴霧のある沿岸環境では早期に機能しなくなる可能性があります。放射状ネットワークには適切な保護スキームが、ユーティリティがリングを再構成するときに予期しない動作をする可能性があります。

適切な RMU を選択するには、どこで動作するか、どのようにアクセスして保守するか、何を保護する必要があるか、30 年の耐用年数の間に周囲のネットワークがどのように変化するかを理解する必要があります。この記事では、これらの各要因を順番に検討します。

カタログではなくアプリケーションから始める

RMU 仕様の最も大きなエラーは、アプリケーションのコンテキストを理解する前にカタログから標準構成を選択することです。あらゆる RMU 選択の決定には、3 つのアプリケーション要素が影響します。

屋内設置と屋外設置の比較。空調制御された電気室に設置された屋内 RMU は、良好な環境に面しています。温度は安定しています。湿度は管理されています。雨、塵、塩分にさらされることはありません。海岸近くのパッド取り付けエンクロージャに設置された屋外 RMU は、まったく異なる現実に直面しています。温度の変動により内部結露が発生する可能性があります。塩水噴霧は露出した金属部品の腐食を促進します。紫外線は時間の経過とともにポリマー絶縁体とシールを劣化させます。エンクロージャは、適切な IP 定格、結露防止対策、および腐食保護を備えた、これらの条件に合わせて設計する必要があります。

アクセスとメンテナンスの哲学。市内中心部の施錠された変電所に設置された RMU は、保守員が 30 分以内に訪問できます。山の尾根にある風力タービンの基部に設置された RMU は、特定の天候期間中にのみアクセスできる場合があり、現場訪問には数時間の移動時間がかかる場合があります。設置場所が離れているほど、ガス監視、連絡先のメンテナンス、定期的な介入を必要としない永久密閉設計の根拠が強くなります。メンテナンスの考え方は仕様に組み込まれるべきであり、試運転後に発見されるものではありません。

既存のネットワーク構成。既存のリングに追加される RMU は、保護理念、通信プロトコル、およびすでに使用されている機器の物理インターフェイスと互換性がある必要があります。既存のネットワークが特定の保護リレープラットフォームを使用している場合、新しい RMU はそれと統合できる必要があります。既存のリングが特定のモジュール構成を使用している場合、新しいユニットはカスタムエンジニアリングを必要とせずにそのトポロジに適合する必要があります。

各モジュールが実行する必要がある機能を決定する

RMU は単一のデバイスではありません。これはモジュールの集合体であり、それぞれが異なる機能を実行します。最初の仕様タスクは、どの関数が必要か、そしてそれぞれの関数がいくつ必要かを決定することです。

リングフィーダーモジュール。これらは、RMU を分配リングに接続するロードブレークスイッチユニットです。少なくとも 2 つが必要です。通常は受信と送信として指定されますが、リング構成では電力はどちらの方向にも流れることができます。各リングフィーダモジュールには、定格負荷電流を遮断できる負荷遮断スイッチが含まれています。最も一般的な定格は 630A で、大部分の分配リングアプリケーションをカバーします。

変圧器保護モジュール。これらのモジュールは、地域消費のために中電圧を低電圧に降圧する配電変圧器に電力を供給し、保護します。保護は、ヒューズ (最も単純で一般的なアプローチ)、回路ブレーカー (選択性または頻繁な動作が必要な場合)、またはヒューズ付き負荷遮断スイッチの組み合わせによって提供できます。ヒューズ保護とブレーカー保護のどちらを選択するかは、変圧器のサイズ、ネットワークの障害レベル、および電力会社の保護調整の考え方によって異なります。

バスカプラーモジュール。より大きな RMU アセンブリでは、バスカプラーで 2 つのバスバーセクションを接続または分離できます。これにより、運用上の柔軟性が可能になります。1 つのトランスを停止し、もう 1 つのトランスが両方のセクションに電力を供給したり、リングを 2 つの独立したセグメントに分割して障害を分離したりすることができます。

直接計測モジュール。電力会社が RMU での収益計測を必要とする場合、専用の計測モジュールが、請求精度に合わせたサイズの電流および電圧変圧器に対応します。このモジュールには通常、スイッチング機能はなく、測定点のみを提供します。

COTENELE は、定格 630A の入力および出力リングフィーダー、ヒューズまたは回路ブレーカー保護を備えた変圧器保護モジュール、バスカプラー、および直接計量コンパートメントを含む、これらすべての構成の RMU モジュールを提供します。 3 つ、4 つ、および 5 つのモジュールの標準構成が利用可能であり、顧客の単線図に合わせてカスタム配置を行うこともできます。

断熱技術を選択してください

RMU タンク内の断熱媒体によって、機器の環境フットプリント、メンテナンスプロファイル、およびコンプライアンスステータスが決まります。 SF₆ 規制が世界的に強化されるにつれて、この決定の重要性が増しています。

乾燥空気と窒素断熱材は、RMU 用途における SF6 の主な代替品となっています。どちらのガスも地球温暖化係数はゼロです。どちらも非毒性、不燃性であり、寿命が来たときに特別な取り扱いを必要としません。最新の乾燥空気または N2 断熱 RMU では、ガスタンクは工場で充填および密閉されます。 30 年の設計寿命全体にわたって、圧力監視、再充填、ガス関連のメンテナンスは必要ありません。タンク自体は通常ステンレス鋼であり、機器の電気的耐久性に匹敵する耐食性を備えています。

COTENELE の 24kV SF₆ フリー RMU は、永久密閉ステンレス鋼タンク内の断熱媒体として乾燥空気を使用します。この設計は、IEC 62271-200 に基づいて 4 秒間 25kA の短絡耐量と、20kA 1 秒間で内部アーク分類 IAC AFLR の試験が行われています。タンクは工場から密閉され、テストされた状態で出荷されます。オペレータの観点から見ると、ガスシステムを管理する必要はありません。

固体断熱材は、ガスを完全に排除することで代替アプローチを提供します。活線導体とスイッチング接点はエポキシ樹脂でカプセル化されています。ガスタンクや圧力容器がなく、ガス漏れの可能性もありません。固体絶縁 RMU は本質的にコンパクトで、湿気、塩分、または空気中の汚染物質がガス絶縁または空気絶縁設計の課題となるような過酷な環境に適しています。その代償として、固体絶縁モジュールは通常、再構成が必要な場合の柔軟性が低く、単価が高くなります。

SF₆ の遺産。従来の SF₆ 充填 RMU は依然として広く使用されていますが、EU の F ガス規制または同等の制限が適用される市場での新規設置にはもはや指定できません。エンジニアは、SF₆ 機器を仕様に含める前に、対象市場の規制状況を確認する必要があります。 SF₆ がまだ禁止されていない場合でも、SF₆ 機器を指定すると、多くの資産所有者が現在受け入れたがらない長期的なコンプライアンス責任が生じます。

定格パラメータを設置場所の条件に照らして検証する

RMU データシートの銘板定格は、標準の参照条件に基づいています。現場の状況はこれらの参考資料と異なることが多く、場合によっては大幅に異なります。エンジニアの仕事は、定格が実際の設置環境に対して有効であることを確認することです。

定格電圧は、地絡またはスイッチング過渡現象時の一時的な過電圧を考慮して、公称システム電圧を超える必要があります。 20kV システムの場合、24kV 定格の RMU が一般的です。 33kV システムの場合、36kV または 40.5kV の定格が必要です。電源周波数耐性と雷インパルス耐性は、プロジェクトの絶縁調整調査に照らして確認する必要があります。

リングフィーダモジュールの定格電流は通常 630A で、ほとんどの配電リングの連続電流に対応します。変圧器保護モジュールの定格は通常、ヒューズ定格または回路ブレーカーの設定に応じて 200A 以下です。定格は、設置場所の高度と最大周囲温度で有効である必要があります。設置場所が 1000 メートルを超える場合、または周囲温度が定期的に 40°C を超える場合は、ディレーティング係数が適用され、必要な連続電流を供給するには、より高い銘板定格が必要になる場合があります。

短絡耐電流は、RMU の物理的な堅牢性に最も直接的に影響するパラメータです。定格 (通常は 4 秒間 20kA または 25kA) は、設置時に計算された障害レベルと一致するか、それを超えている必要があります。現在のネットワークデータを使用し、予測される将来の世代の追加を考慮した短絡調査が、このパラメーターを指定するための信頼できる唯一の根拠です。過少指定すると、致命的な障害のリスクが生じます。過剰に指定すると、不必要なコストが追加されます。

各設計のメンテナンス哲学を理解する

RMU のメンテナンス要件は設計によって大きく異なり、この変動は機器の 30 年の耐用年数にわたる運用コストに直接影響します。

永久密閉ガスタンクは、SF₆ フリー RMU の最新の標準です。タンクは工場で乾燥空気または窒素で満たされ、漏れがないかテストされ、永久に密閉されます。フロントパネルにはガス圧力計はなく、読み取るものは何もありません。補充ポートはなく、補充するものは何もありません。メンテナンスマニュアルにはガス関連の手順は存在しないため、記載されていません。数百台の RMU を管理するオペレータにとって、メンテナンスプログラムからガスの取り扱いを排除することは、運用上の大幅な節約になります。

ヒューズの交換は RMU の最も一般的なメンテナンス作業であり、最新の密閉型ユニットの通常の動作中に必要となる唯一の作業です。変圧器保護ヒューズが作動した場合は、ヒューズリンクを交換する必要があります。設計では、変圧器保護モジュールが分離されている間、リングフィーダモジュールが稼働したままとなり、これを安全に実行できるようにする必要があります。ヒューズの交換手順、アクセス要件、および交換用ヒューズリンクの可用性を仕様の前に検討する必要があります。

真空遮断器の寿命。回路ブレーカーまたは負荷遮断機能に真空遮断器を使用する RMU 設計 (最新の RMU のほとんど) では、遮断器は寿命まで密閉されており、メンテナンスは必要ありません。動作機構の機械的耐久性は、通常、数千回の動作に耐えられると評価されており、機構の検査またはオーバーホールが必要になる間隔を決定します。スイッチング操作が頻繁に行われないほとんどの配電アプリケーションでは、このメカニズムは機器の設置寿命よりも長持ちします。

一般的なアプリケーションシナリオの構成チェックリスト

アプリケーションが異なれば、必要な RMU 構成も異なります。すべてのプロジェクトには固有の要件がありますが、いくつかの一般的なパターンが出発点として役立ちます。

都市配電変電所。一般的な構成は、2 つのリングフィーダモジュール (負荷遮断スイッチ) と 1 つの変圧器保護モジュール (ヒューズ) の 3 つのモジュールです。これによりリング接続が提供され、ローカル配電変圧器に電力が供給されます。一部のネットワークでは、同じサイトに 2 つの変圧器が設置されている場合、追加の変圧器保護モジュールを備えた 4 モジュール構成が使用されます。

風力発電所のコレクターネットワーク。風力タービン変圧器は通常、各タービンの基部または小さなグループに設置された RMU 内の融着モジュールによって保護されています。 RMU リングフィーダは、複数のタービンをデイジーチェーンまたはリングで集電変電所に接続します。タービンの起動と停止のサイクルにより、スイッチング頻度が都市部の分布よりも高くなる可能性があります。スイッチング素子には機械的耐久性の高い真空遮断器が好ましい。

商業ビルまたはデータセンター。 RMU が施設にオンサイト発電またはデュアルユーティリティフィードを供給する場合、2 つの電源間の相互接続を管理するためにバスカプラーモジュールが必要になる場合があります。ヒューズではなく回路ブレーカーを備えた変圧器保護モジュールは、リモートでリセットでき、下流の保護との調整が容易なため、好まれる場合があります。

重要なインフラ。病院、空港、および連続プロセス産業プラントの場合、RMU 構成は選択的な調整をサポートし、正常なセクションへの供給を中断することなく障害のあるセクションを隔離する機能を提供する必要があります。リングフィーダ構成の冗長性（単一のケーブル障害によって電源全体がダウンしないなど）は、RMU 仕様だけでなく、リングトポロジに設計する必要があります。

標準への準拠と文書化

IEC 62271-200 に準拠した型式試験は、国際市場における RMU の最低要件です。型式試験プログラムには、絶縁試験、温度上昇、短絡耐性、内部アーク分類、および機械的耐久性が含まれます。エンジニアは、概要証明書ではなく、完全なタイプテストレポートを要求し、テストされた構成が見積もられている構成と一致することを確認する必要があります。

タイプテストを超えて、ドキュメントパッケージは製品の一部です。各モジュールの工場からの定期テストレポート。 SF6 フリー機器に関する EU F-ガス規制を含む、該当する規制への適合宣言。特定の設計のメンテナンス要件、またはその欠如を正確に説明する設置および操作マニュアル。

COTENELE は、IEC 62271-200 型式試験証明書、日常試験報告書、およびすべての RMU 見積書を含む完全な文書パッケージを提供します。文書は入札段階で入手できるため、コンサルティングエンジニアや公益事業評価者は契約締結前に技術レビューを完了できます。

結論

RMU の選択は、機器の耐用年数全体、つまり機器がどこに置かれるか、何が要求されるか、どのように保守されるか、周囲のネットワークがどのように変化するかを検討する作業です。購入価格が最も低いものが必ずしも正しい選択であるとは限りません。これは、アプリケーションが要求する信頼性、安全性、および運用の柔軟性を提供しながら、30 年にわたって総所有コストを最小限に抑えるものです。

RMU 仕様を準備しているエンジニアにとって、決定の順序は明らかです。アプリケーション環境から始めます。必要なモジュール機能を決定します。現在および予測される環境規制を満たす断熱技術を選択してください。サイトの条件に照らして評価を検証します。選択した設計のメンテナンス要件を理解します。注文する前に、文書とコンプライアンスの証拠が入手可能であることを確認してください。

COTENELE は、プロジェクトの単線図に合わせて構成された、型式テスト済みで量産対応の SF₆ フリー RMU を使用してこのプロセスをサポートします。当社のエンジニアリングチームは、アプリケーション要件を確認し、モジュール構成を推奨し、入札提出用の完全な文書パッケージを提供します。

次のプロジェクトに RMU を指定しますか?

COTENELE は、乾燥空気絶縁、IEC 62271-200 タイプのテスト、および完全な文書パッケージを備えた 24kV SF₆ フリーのリングメインユニットを提供します。標準およびカスタムモジュール構成が利用可能です。

コテネレについて

COTENELE は、SF₆ フリーの環境に優しいガス絶縁開閉装置、真空遮断器、リングメインユニット、12 kV ～ 40.5 kV 用途向けの金属被覆パネルなどの中電圧開閉装置の専門メーカーです。当社の製品は、ヨーロッパ、アジア、中東の公益事業者、データセンター運営者、再生可能エネルギー開発者、産業バイヤーにサービスを提供しています。すべての製品は、適用される IEC 規格に基づいて型式テストされており、入札提出とプロジェクトの納品については完全な文書が提供されています。