サーキットブレーカーはどのように選択すればよいですか?

サーキットブレーカーの選択では、具体的な使用条件に応じて使用カテゴリーを選択し、定格使用電圧、定格電流、引き外し装置の設定電流などのパラメータを選択する必要があります。保護特性は製品サンプルの保護特性曲線を参考に短絡特性や感度係数を確認して選定してください。 サーキットブレーカーの分類 (1) フレームサーキットブレーカー（ACB）

ユニバーサルサーキットブレーカーとも呼ばれるフレームサーキットブレーカーは、すべての部品が絶縁された金属フレームに取り付けられており、通常は開いており、さまざまなアクセサリを装備できます。接点や部品の交換に便利で、電源側のメインスイッチによく使用されます。過電流放出には、電磁的放出、電子的放出、およびインテリジェント放出が含まれます。サーキットブレーカーには長遅延、短遅延、瞬時、地絡の4段階の保護があり、各保護の設定値はシェルフレームのグレードに応じて一定の範囲内に調整されています。

     (2)ノーヒューズサーキットブレーカ(MCCB)

ノーヒューズ遮断器は機器遮断器とも呼ばれ、接地線端子の外部接点、消弧室、レリーズ、操作機構がすべてプラスチックケース内に組み込まれています。補助接点、不足電圧解除、シャント解除はほとんどがモジュール化されており、非常にコンパクトな構造となっています。一般にメンテナンス性を考慮していないため、分岐保護スイッチに適しています。通常、配線用遮断器には熱磁気引外しユニットが含まれていますが、大型の配線用遮断器には固体引外しセンサーが装備されています。

配線用遮断器の過電流引外し装置には、電磁式と電子式の 2 種類があります。一般に、電磁モールドケース回路ブレーカは、長時間遅延と瞬時の 2 つの保護モードのみを備えた非選択型回路ブレーカです。電子モールドケース遮断器には、長遅延、短遅延、瞬時、地絡の4つの保護機能があります。電子配線用遮断器の新製品の中には、地域選択的インターロック機能を備えたものもあります。  

配線用遮断器は、一般に配電フィーダの制御と保護、小型配電変圧器の低圧側引出線の主開閉器、配電端末の制御、また各種生産機械の電源スイッチなどに使用されます。

フレームサーキットブレーカーは、AC 50Hz、定格電圧380V、660V、定格電流200A-6300Aの配電ネットワークに適しています。主に電気エネルギーを分配し、過負荷、不足電圧、短絡、単相接地、その他の障害からラインや電源装置を保護するために使用されます。サーキットブレーカーにはさまざまなインテリジェントな保護機能があり、選択的な保護を実現できます。通常の状況では、頻度の少ない回線の切り替えに使用できます。 1250A 未満の回路ブレーカーは、50Hz および 380V の AC 電圧を使用するネットワーク内の過負荷や短絡からモーターを保護するために使用できます。

フレーム形サーキットブレーカは、変圧器の400V側の主コンセントスイッチ、母線接点スイッチ、大容量フィーダスイッチ、大型モータ制御スイッチにもよく使用されます。

(3) 小型サーキットブレーカー (MCB)

小型サーキットブレーカーは、電気端子配電設備の構築で最も広く使用されている端子保護器具の 1 つです。単極 1P、双極 2P、三極 3P、四極 4P を含む、125A 未満の単相および三相の短絡、過負荷、過電圧保護に使用されます。

ミニチュアサーキットブレーカは、操作機構、接点、保護装置（各種引き外し装置）、消弧装置で構成されています。その主接点は手動で操作されるか、電気的に閉じられます。主接点が閉じた後、フリートリップ機構が主接点を閉位置にロックします。過電流解除用のコイルとサーマル解除用の感熱素子は主回路と直列に接続され、不足電圧解除用のコイルは電源と並列に接続されています。

民間建築物の電気設計では、小型サーキットブレーカーは主に過負荷、短絡、過電流、電圧損失、不足電圧、接地、漏電、二重電源の自動切り替え、頻繁に起動しない場合のモーターの保護と動作に使用されます。

サーキットブレーカーの基本特性パラメータ

(1) 定格使用電圧うえ

定格動作電圧とは、指定された通常の使用および性能条件下で連続的に動作できる回路ブレーカーの公称電圧を指します。

中国では、最大動作電圧は、220kV 以下の電圧レベルでシステムの定格電圧の 1.15 倍です。 330kV以上の電圧レベルは定格電圧の1.1倍が最高使用電圧となります。回路ブレーカーは、システムの最高動作電圧下で絶縁を維持でき、指定された条件に従って開閉できます。

(2) 定格電流 In

定格電流とは、周囲環境が変化したときにレリーズが長時間流すことができる電流を指します。

気温は40℃以下です。調整可能なリリースを備えたサーキットブレーカーの場合、これはリリースが長時間にわたって流すことができる最大電流です。

周囲温度が40℃を超え60℃以下の場合は、負荷を軽減して長時間の作業が可能です。

(3) 過負荷解除の電流設定値 Ir

電流がトリップの電流設定値Irを超え、やがて遮断器がトリップします。また、回路ブレーカーがトリップすることなく耐えることができる最大電流も表します。この値は、最大負荷電流 Ib より大きく、回線で許容される最大電流 Iz より小さくなければなりません。

サーマルトリップリレーの Ir は通常 0.7 ～ 1.0 インチの範囲で調整できますが、電子機器を使用する場合は調整範囲がさらに大きくなり、通常は 0.4 ～ 1.0 インチになります。調整不可能な過電流トリップリレーを備えたサーキットブレーカーの場合、Ir=In となります。

(4) 短絡トリップ電流設定値 Im

短絡トリップリレー（瞬時または短時間遅延）は、高い故障電流値が現れたときにサーキットブレーカーを迅速にトリップさせるために使用され、そのトリップ閾値はImです。

(5) 定格短時間耐電流 Icw

合意された時間内に通過できる電流値を指します。合意された時間内に電流値が導体を通過し、過熱により導体が損傷することはありません。

(6)遮断容量

サーキットブレーカーの遮断容量とは、サーキットブレーカーが故障電流を安全に遮断する能力を指し、必ずしも定格電流とは関係ありません。以前は36KA、50KAなどの仕様がありました。一般に限界短絡遮断容量Icuと運転時短絡遮断容量Icsに分けられます。

サーキットブレーカー選択の一般原則

まず、目的に応じて遮断器の種類と極数を選択します。最大動作電流に応じてサーキットブレーカーの定格電流を選択します。必要に応じてリリースの種類、付属品の種類と仕様を選択してください。具体的な要件は以下のとおりです。

1) サーキットブレーカーの定格動作電圧は、送電線の定格電圧以上です。

2) サーキットブレーカーの定格短絡オンオフ容量は、回線計算負荷電流以上です。

3) サーキットブレーカーの定格短絡オンオフ容量は、線路で発生する可能性のある最大短絡電流 (通常は実効値に基づいて計算されます) 以上です。  

4) 線路の終端での単相対地間短絡電流は、サーキットブレーカーの瞬時 (または短時間遅延) トリップ設定電流の 1.25 倍以上です。

5) サーキットブレーカーの不足電圧解除装置の定格電圧は、回線の定格電圧と同じです。

6) サーキットブレーカのシャントリリースの定格電圧は制御電源電圧と同じです。

7) 電動伝達機構の定格使用電圧は制御電源電圧と同じです。  

8) 照明回路に遮断器を使用する場合、電磁開放の瞬時設定電流は負荷電流の 6 倍が一般的です。  

9) モータ単体の短絡保護にブレーカを使用する場合、瞬時トリップの設定電流はモータ起動電流の 1.35 倍（DW シリーズブレーカ）または 1.7 倍（DZ シリーズブレーカ）となります。  

10) 複数のモータの短絡保護としてサーキットブレーカを使用する場合、瞬時解除の設定電流は、最大のモータの起動電流に残りのモータの動作電流を加えた値の 1.3 倍となります。

11) サーキットブレーカーを配電変圧器の低圧側の主スイッチとして使用する場合、その遮断容量は変圧器の低圧側の短絡電流値より大きくなければならず、リリースの定格電流は変圧器の定格電流以上でなければならず、短絡保護の設定電流は通常変圧器の定格電流の6〜10倍でなければなりません。過負荷保護の設定電流はトランスの定格電流と同じです。

12) 漏電ブレーカーの種類とグレードをあらかじめ選定した後、リープフロッグトリップを回避し事故範囲を拡大するために、上下のスイッチの保護特性を連携させる必要があります。

サーキットブレーカーの選択性

配電システムで使用されるサーキットブレーカーは、その保護性能に応じて選択式と非選択式に分類できます。選択的低圧遮断器には、2 段階保護と 3 段階保護の 2 種類があります。このうち瞬時特性と短遅延特性は短絡動作に適しており、長遅延特性は過負荷保護に適しています。非選択回路ブレーカーは通常瞬時であり、短絡保護のみに使用されます。それらの中には、負荷保護のみに使用される遅延の長いアクションもあります。配電システムにおいて、上位レベルのサーキットブレーカーが選択性サーキットブレーカーを採用し、下位レベルのサーキットブレーカーが非選択性サーキットブレーカーまたは選択性サーキットブレーカーを採用する場合、主に遅延動作または短い遅延解除の遅延動作時間の差を利用して選択性を獲得します。 1 つ上のレベルのサーキットブレーカーの遅延動作を通過する場合、以下の問題に注意してください。

1) 次段が選択型遮断器、非選択型遮断器のいずれであっても、前段の遮断器の過電流瞬時解除の設定電流は、原則として次段の遮断器出口における三相最大短絡電流の1.1倍以上とすること。

2) 次の段が非選択型サーキットブレーカーの場合、次段のサーキットブレーカーによって保護される回路で短絡電流が発生するのを防ぐために、この段の瞬間動作感度が十分ではないため、前段の短遅延過電流解除が最初に動作し、その選択性が失われます。一般に、上段遮断器の短時間過電流解除の設定電流は、下段遮断器の瞬時過電流解除の設定電流の1.2倍以上となります。

3) 次段も選択式遮断器の場合、選択性を確保するために、次段の遮断器の短遅延動作時間は、次段の遮断器の短遅延動作時間より少なくとも 0.1 秒長くなります。一般に、上位レベルと下位の低電圧サーキット ブレーカーの間で選択的な動作を確実に行うには、上位レベルのサーキット ブレーカーは過電流を選択する必要があります。

短い遅延で解除し、その動作電流は下位レベルの過電流解除の動作電流より 1 レベル以上高く、少なくとも上位レベルのサーキットブレーカの動作電流 Iop.1 は下位レベルのサーキットブレーカの動作電流 Iop.1 の 1.2 倍以上、つまり iop1 ≧ 1.2 iop.2 である必要があります。

サーキットブレーカーのカスケード保護

配電システムの設計では、サーキットブレーカーの上段と下段の間の選択的な連携には「選択性、迅速性、感度」が必要です。

選択性は上部と下部の回路ブレーカー間の連携に関連し、速度と感度はそれぞれ保護機器とライン動作モードの特性に関連します。

上部と下部の回路ブレーカーが適切に一致している場合、障害回路を選択的に除去して、配電システム内の他の障害のない回路が正常に動作し続けることを保証できます。そうしないと、配電システムの信頼性に影響を与えます。

カスケード保護は、サーキットブレーカーの電流制限特性を具体的に応用したものです。その主な原理は、コストを削減して経費を節約するために、優れたサーキットブレーカーの電流制限機能を使用して、遮断容量の低いサーキットブレーカーを選択することです。

優れた限流回路ブレーカー QF1 は、設置場所で予想される最大短絡電流を遮断できます。配電システムには上位および下位のサーキット ブレーカーが直列に設置されているため、下位のサーキット ブレーカー QF2 の出口で短絡が発生すると、上位のサーキット ブレーカー QF1 の限流効果により、実際の短絡電流の値はそこで予想される短絡電流よりもはるかに小さくなります。つまり、下位レベルのサーキットブレーカー QF2 の遮断容量は、上位のサーキットブレーカー QF1 の助けにより大幅に強化され、その定格遮断容量を超えます。この種のカスケード保護には、隣接する回路に重要な負荷を持たせないこと(QF1 がトリップすると QF3 回路も電力を失うため)、同時に QF1 と QF2 の瞬時設定値が適切に一致する必要があるなど、特定の条件もあります。カスケード データは実験によってのみ決定でき、上部および下部のサーキット ブレーカーの適合する選択はサーキット ブレーカーのメーカーのみが決定できます。

サーキットブレーカーの感度

システムの最小動作モードで保護範囲内でわずかな短絡故障が発生した場合に、回路ブレーカーの瞬時または短時間の過電流解除が確実に動作できるようにするため。サーキットブレーカー保護の感度は、低電圧配電設計基準 (CB50054-95) の感度が 1.3 以上、つまり Sp=lk.min/Iop≥1.3 である必要があるという要件を満たす必要があります。ここで、lop は瞬時または短時間の過電流解放の動作電流、Ik.Min はシステムの最小動作モードでサーキット ブレーカーによって保護されるライン端での単相短絡電流または二相短絡電流、Sp はサーキット ブレーカーの感度です。

サーキットブレーカーを選択するときは、その感度の検証にも注意を払う必要があります。短遅延過電流遮断機能と瞬時過電流遮断機能を備えた選択遮断器の場合、短遅延過電流遮断機能の動作感度のみを検証する必要があり、過電流瞬時遮断機能の動作感度は確認する必要はありません。

サーキットブレーカー解除の選択と設定

(1)過電流瞬時解除動作電流の設定

遮断器の保護対象の中には、起動時に短時間に定格電流の数倍の高いピーク電流が発生する電気機器があり、遮断器が短時間に大きなピーク電流に耐えることになります。過電流瞬時解除の動作電流 lop(o) はラインのピーク電流 Ipk を避けなければなりませんが、

つまり、IOP (o) ≥ krel ipk です。ここで、Krel は信頼性係数です。サーキットブレーカーを選定する際には、サーキットブレーカーの誤動作を避けるため、サーキットブレーカーの過電流瞬時解除時のピーク電流を避けるように注意してください。

(2) 短遅​​延過電流解除の動作電流と動作時間の設定。

短遅延過電流解放の動作電流 lop(s) も、ラインのピーク電流 Ipk を回避する必要があります。つまり、IOP(s) ≥ krel ipk です。ここで、Krel は信頼性係数です。短遅延過電流解除の動作時間は、一般的に0.2s、0.4s、0.6sの3種類に分けられます。前後の保護装置の保護選択性によって決まり、前者の保護の動作時間は後者の保護の動作時間よりも時間差だけ長くなければなりません。

(3) 長時間過電流解除の動作電流と動作時間の設定。

長時間遅延過電流解除は主に過負荷を保護するために使用されるため、その動作電流 Iop(l) はラインの最大負荷電流、つまり計算された電流 I30、つまり IOP (L) ≥ Krel I30 を回避するだけで済みます。ここで、Krel は信頼性係数です。低圧サーキットブレーカーの誤動作を防ぐため、長時間の過電流解除の動作時間は、短時間の過負荷の継続時間を避ける必要があります。

(4) 過電流解除の動作電流と保護線との一致要件。

過負荷や短絡による絶縁ケーブルの過熱、損傷、さらには火災を防止し、サーキットブレーカーが作動しないようにするには、サーキットブレーカーの過電流解除の動作電流 lop が式の要件を満たし、lop ≤Kol・Ial である必要があります。ここで、Ial は絶縁ケーブルの許容電流容量です。 Kol は絶縁ケーブルの許容短時間過負荷係数で、瞬時および短時間の過電流解放の場合は通常 4.5 です。長時間の過電流解除の場合、短絡保護には 1.1、負荷保護のみには 1 を使用します。上記のマッチング要件が満たされていない場合は、リリースの動作電流を再選択するか、導体またはケーブルの断面積を適切に拡大する必要があります。