エンジニアがリングメインユニットを選択する際に考慮すべき要素は何ですか?

適切なリング メイン ユニットを選択することは、中電圧配電ネットワークの信頼性、安全性、運用効率に影響を与える重要な決定です。エンジニアにとって、選択は基本仕様を超えたものであり、短絡耐性、絶縁技術、環境条件、長期メンテナンス戦略の評価が含まれます。間違って選ばれたリング本体計画外の停止、アークフラッシュのリスクの増加、総所有コストの増加につながる可能性があります。したがって、堅牢な電力システム設計には、負荷遮断スイッチ、障害遮断メカニズム、およびエンクロージャ定格の間の相互作用を理解することが不可欠になります。

Lugao Power Co.,Ltd では、RMU エンジニアリングへのアプローチを洗練することに数十年を費やしてきました。この記事では、選択プロセスを推進する技術的要因を詳しく説明します。誘電特性から将来の拡張性まで、IEC と IEEE の両方の規格に準拠したチェックリストを提供します。風力発電所、データセンター、または産業プラントの二次配電ネットワークを設計している場合でも、これらの洞察は、データに基づいて自信を持って意思決定を行うのに役立ちます。当社の工場は年間 10,000 個以上のユニットを生産しており、プロジェクトの成功は常にリング メイン ユニットについて正しい質問をすることから始まることがわかりました。

目次

1. リングメインユニットの性能を定義する主要な電気パラメータは何ですか?

エンジニアがリング メイン ユニットを指定する場合、主要な電気パラメータがすべての設計計算のバックボーンを形成します。これらのパラメータは、RMU がネットワークを損なうことなく通常の負荷電流、過渡過電圧、短絡状態を処理できるかどうかを決定します。 Lugao Power Co.,Ltd. では、当社の工場では型式試験を通じて各パラメータを検証することに重点を置いており、エンジニアにはサードパーティの試験レポートを要求することをお勧めします。以下は、分析する必要がある重要な電気パラメータです。

• 定格電圧(Ur):通常、二次配電の場合は 12kV、24kV、または 36kV。 RMU は、連続動作電圧に加えて一時的な過電圧 (たとえば、8 時間で 1.2x Ur) に耐える必要があります。当社のリングメインユニットモデルは 12kV ～ 40.5kV をカバーし、24kV バージョンでは 1.5 倍の雷インパルス耐電圧 95kV を備えています。
• 定格電流 (Ir):一般的な値は、フィーダおよびループ アプリケーションの場合は 630A または 1250A です。ただし、RMU は将来の負荷の増加に対応できると考えられますか?当社の工場データでは変電所の 70% が 5 年以内に増設されることが示されているため、初期負荷が 400A であっても 1250A の主母線を選択するようエンジニアによくアドバイスします。
• 短時間耐電流(Ik):通常は 20kA/1s、25kA/3s、または 31.5kA/1s。これは、機械的または熱的損傷を与えることなく短絡電流に耐えられる能力です。障害レベルが高い産業用グリッドの場合は、最小 25kA/3 秒を推奨します。私たちのルガオパワー株式会社リングメインユニットはすべてのバスバー接続で 31.5kA/3s を実現します。
• ピーク耐電流 (Ip):Ik の 2.5 倍 (例: 20kA RMU の場合は 50kA)。この電気力学的耐性により、障害の最初のピーク時に導体が反発したり変形したりしないことが保証されます。
• 定格短絡容量:負荷遮断スイッチの場合、これは障害に近づく機能です。当社の工場のユニットは 63kA のピーク電流に定格されており、最悪のシナリオでも堅牢な閉鎖を保証します。
• 内部アーク分類 (IAC):IEC 62271-200 は、AFL/AFLR 12kV 20kA/1s などの IAC 定格を定義します。私たちはエンジニアに対し、アクセシビリティを備えた IAC (例: アクセス制限付きの AFL) を指定するよう常にアドバイスしています。鹿皓電力株式会社すべてのリングメインユニットエンクロージャで IAC A FL 31.5kA/1s を提供します。

これらに加えて、電源周波数耐電圧 (乾式および湿式) および部分放電レベルも考慮してください。 24kV RMU の場合、1 分間の電源周波数耐力は 50kV である必要があります。部分放電開始電圧は 1.1 Ur 以上である必要があります。当社の工場では、出荷前にすべてのリングメインユニットに対して自動化された PD テストを使用しています。次の表は、エンジニアがベンチマークとして使用できる、LGU-RMU シリーズの標準パラメータをまとめたものです。

最後に、エンジニアは集積回路ブレーカーの定格短絡遮断容量を検証する必要があります。私たちの経験では、よくある見落としは過渡回復電圧 (TRV) 特性を無視することです。当社の工場は、バキュームブレーカーを備えたすべてのリングメインユニットが TRV クラス C2 または E2 に適合していることを保証します。電気パラメータは独立していないことに注意してください。たとえば、Ir が高くなると、熱的制約により短絡耐性が低下することがよくあります。メーカー提供のディレーティング曲線を使用して常にクロスチェックしてください。鹿皓電力株式会社リクエストに応じて無料のシミュレーションレポートを提供します。

2. 断熱材 (SF6、乾燥空気、固体) は信頼性と環境コンプライアンスにどのような影響を与えますか?

リング メイン ユニット内の絶縁媒体は単なる誘電体ではありません。メンテナンスの間隔、漏れのリスク、さらには規制の承認さえも決定します。 SF6 (六フッ化硫黄) は優れた消弧特性があるため、ほとんどのエンジニアはよく知っていますが、環境規制 (F ガス規制、EU 517/2014) の増加により、代替品が求められています。当社工場ではSF6絶縁と環境に優しいドライエア＋固体絶縁のリング本体ラインを開発しております。各メディアが選択にどのような影響を与えるかは次のとおりです。

• SF6 絶縁 RMU:コンパクトなサイズ (空気絶縁よりも最大 70% 小さい)、高い絶縁耐力 (空気の 3 倍)、および永久密閉構造を備えています。ただし、SF6 の地球温暖化係数 (GWP) は 23,500 です。年間 0.1% 未満の漏れは許容されますが、定期的なガス密度の監視が必要です。私たちのルガオパワー株式会社SF6リング本体はステンレスタンクをレーザー溶接しており、年間リーク量0.01%以下を実現しています。
• 乾燥空気 / N2 断熱 RMU:1.2 ～ 1.5 bar の精製空気または窒素を使用します。 GWP=0、報告義務はありませんが、エンクロージャの寸法を大きくし (20 ～ 30% 大きく)、絶縁耐力を低くする必要があります。当社の工場の乾燥空気 RMU は 1.4 bar の絶対圧力で 24kV 定格を満たしており、アクティブな圧力監視が標準で含まれています。
• 固体絶縁RMU:エポキシ樹脂封止によりガス漏れを完全に排除します。オフショアプラットフォームなどの振動が起こりやすい環境に対して非常に堅牢です。欠点としては、重量が重くなり、修理が制限されることです。都市部の変電所向けに、当社の固体絶縁リング メイン ユニットは 100% グリーン認定と部分放電のない性能を提供します。

信頼性の観点から、動作環境を考慮してください。湿度の高い沿岸地域では、乾燥空気システムには追加の乾燥カートリッジが必要になる場合があるため、SF6 と固体断熱材が優れています。寒冷気候 (-25°C 以下) では、ヒーターまたは混合ガス (SF6/N2) を使用しない限り、SF6 が液化する可能性があります。当社の工場では、北極グレードのリング メイン ユニットに特別なガスを配合することでこの問題を解決しています。また、メーカーがオンサイトで充填できるかどうかも評価します。鹿皓電力株式会社は、SF6 と環境に優しいメディアの両方について訓練を受けたグローバルなサービス チームを提供します。

環境コンプライアンスは今や交渉の余地のないものになっています。多くの公共事業入札ではライフサイクル評価 (LCA) が必要です。当社の工場は、RMU ポートフォリオの LCA を実施し、乾燥空気リング メイン ユニットが SF6 と比較して 30 年間で二酸化炭素排出量を 98% 削減することを示しました。 Green Building 認証 (LEED、BREEAM) に取り組んでいるエンジニアの場合、低 GWP RMU を選択するとクレジットに貢献できます。ただし、SF6 は地下変電所としては比類のないコンパクトさを提供します。意思決定マトリックスには、スペースの制約、漏洩監視機能、および地域の環境規制が含まれる必要があります。 Lugao Power Co.,Ltd. では、パフォーマンスと持続可能性のバランスをとった、ドライエアケーブルコンパートメントを備えた SF6 メインタンクというハイブリッド ソリューションを提供しています。

3. エンジニアは選択前に故障発生能力と遮断能力を評価する必要があるのはなぜですか?

障害発生および遮断能力は、リング メイン ユニットのセーフティ ネットです。負荷遮断スイッチは定格電流まで負荷電流を遮断できますが、障害状況では、RMU が短絡状態になってから (容量の遮断)、その後、障害電流を遮断 (遮断容量) できる必要があり、これは多くの場合、上流の保護と連携して行われます。私たちの工場では、エンジニアが RMU のスイッチ断路器が回路ブレーカーと同様に障害の役割を処理できると想定していた障害を目撃しました。これは危険な誤解です。

• 断層能力（ピーク値）：リングメインユニットのロードブレークスイッチの場合、投入容量は通常定格短時間電流の2.5～3倍です。 25kA/3s RMU の場合、生成容量は少なくとも 62.5kA ピークである必要があります。当社の工場では、合成テスト回路を使用してすべてのバッチをテストし、最悪の場合の非対称性下での製造パフォーマンスを検証します。
• 故障遮断容量 (RMS):標準の負荷遮断スイッチは、短絡電流を遮断するように設計されていません。ヒューズまたは上流の回路ブレーカーに依存します。 RMU をスイッチング デバイスとしてのみ使用する設計の場合は、上流のブレーカーがヒューズの特性と一致していることを確認してください。ただし、真空遮断器を備えたリングメインユニットは、対称的に最大 31.5kA の遮断容量を持つことができます。鹿皓電力株式会社は、24kV で 25kA の遮断容量を備えた統合 VCB を備えた RMU を提供します。
• 転送電流遮断:ループ構成では、片側がオープンで障害が発生した場合、RMU は転送電流 (通常は最大 1.2x Ir) を遮断する必要があります。当社工場の SF6 3 ポジション スイッチ (閉、開、接地) は、伝達電流 850A で 1000 回の操作をテストされています。

もう 1 つの重要な要素は、アース スイッチの電流供給能力です。接地スイッチは活断層に接近できる必要がありますが、この要件は無視されることがよくあります。 IEC 62271-102 によれば、接地スイッチはピーク耐電流と等しい定格短絡電流を作る必要があります。当社工場のリングメインユニットには、62.5kAピークでテストされた連動アーススイッチが含まれています。私たちはエンジニアに対し、耐熱性だけでなく、製造と破壊の両方の試験証明書を要求することを常にアドバイスしています。

さらに、メンテナンス前の障害解除操作の数を考慮してください。真空遮断器の場合、電気的耐久性は定格電流で 100 回の全故障動作が可能です。当社の工場では銅クロム接点を使用し、31.5kA で 30 回の完全障害遮断を実現しています。対照的に、SF6 ロータリー スイッチの故障遮断能力は低く、アークからの圧力上昇に依存しています。弊社の経験上、フィーダ保護用のヒューズスイッチと受電器用のVCBを組み合わせたリングメインユニットを指定することが最もバランスが取れます。鹿皓電力株式会社はエンジニアリング サポートの一環として調整調査を提供し、お客様の故障容量がリレー設定および変圧器の突入電流と一致していることを確認します。

4. 過酷な条件におけるリングメインユニットを検証する機械的および環境的耐久性テストは何ですか?

リングメインユニットが腐食、振動、または極端な温度によって故障した場合、最良の電気パラメータであっても意味がありません。エンジニアはデータシートの枠を超えて、機械的および環境的耐久性の証明を要求する必要があります。当社の工場は ISO 17025 認定のラボを運営しており、すべての RMU 設計に対して次の検証テストを実施しています。経験則として、メーカーがこれらのレポートを提供できない場合は、その製品を指定しないでください。

• 機械的耐久性 (IEC 62271-1 に基づく M1/M2 クラス):ロードブレークスイッチの場合、M1 = 1000 回の動作、M2 = 5000 回の動作。頻繁に切り替えられるネットワーク (コンデンサ バンクや風力タービンなど) のリング メイン ユニットの場合は、M2 クラスをお勧めします。私たちのルガオパワー株式会社リング本体は3ポジションスイッチでメンテナンスフリー10,000回の動作を実現。
• IP保護等級:屋外 RMU (キオスク タイプ) の場合、IP54 または IP65 が必須です。屋内用、IP3X以上。当社の工場は、水没しやすいエリア向けに IP67 を提供しており、水深 1 m で 30 分間テスト済みです。
• 耐食性（C5-M高腐食性）：ISO 12944 によれば、工業地帯または海洋地帯で使用されるエンクロージャには C5-M コーティングが必要です。当社の工場はナノセラミック前処理+ポリエステル粉体塗装を使用しており、ASTM B117に基づく1000時間の塩水噴霧試験に合格しています。
• 温度上昇試験：1.1 x 定格電流では、銀メッキ接点の場合、接点の温度上昇は 65K を超えてはなりません。当社の工場では、光ファイバー監視による温度上昇テストを実施し、リング メイン ユニットが IEC 制限より 15% 低く動作することを保証します。
• 短絡および内部アーク試験:標準の 1 秒アークを超えて、圧力解放の有効性をテストします。当社の工場の RMU は、ガスをオペレーターから遠ざける後部アーク ダクトを備えており、31.5kA/1 秒のフルスケール テストで検証されています。

耐震認定は見落とされがちです。地震多発地帯では、リング本体は機能を損なうことなく加速度レベル（0.5g～1.0g）に耐える必要があります。当社の工場は、IEEE 693 に基づいて RMU の水平方向 0.8g、垂直方向 0.4g の認定を受けています。また、高度のディレーティングも考慮してください。1000m を超えると、絶縁耐力は 100m ごとに約 1% 低下します。 2000m での設置の場合、当社の工場ではクリアランスを増やした改良された断熱設計を提供しています。

最後に、KEMA、CESI、IPH などの独立した研究所からの型式試験レポートを依頼してください。これらのレポートには、熱、誘電、および機械的シーケンスが含まれている必要があります。 Lugao Power Co.,Ltd では、安全なポータルを介してエンジニアがフルタイプのテスト レポートを利用できるようにしています。また、デジタル ツイン サービスも導入しました。有限要素解析を使用して、特定のリング メイン ユニット構成の機械的寿命をシミュレートします。このプロアクティブな検証により、隠れた弱点がネットワークを侵害しないことが保証されます。

5. ライフサイクルコストとモジュール性は長期的な変電所計画にどのような影響を与えますか?

エンジニアは初期調達コストに注目することがよくありますが、リング メイン ユニットの総所有コスト (TCO) は 20 ～ 40 年に及びます。当社の工場は 500 を超える変電所からのデータを分析した結果、メンテナンス、エネルギー損失、拡張コストが TCO の 60% を占めていることがわかりました。したがって、前払い価格だけで RMU を選択すると、長期的な出費が高くなります。ライフサイクルの観点を取り入れる方法は次のとおりです。

• メンテナンスの間隔とアクセス:SF6 で密閉された RMU は、リーク率が年間 0.1% 未満の場合、20 年間ガスの取り扱いが必要ありません。当社工場のリング本体は切替室がメンテナンスフリー設計です。ただし、ドライエアユニットの場合は、定期的な圧力チェックが必要です。当社は現地パートナーに5年点検を実施するためのトレーニングを行っています。
• エネルギー損失 (負荷損失):バスバーと接点の銅損は重大になる可能性があります。 20 年間で全負荷時に 150W の損失がある 630A RMU (0.12 ドル/kWh を想定) の場合、損失だけで 3150 ドルかかります。当社の工場では、銀ニッケル合金を使用して接点設計を最適化し、標準設計と比較して損失を 18% 削減します。
• モジュール性と拡張性:将来性のあるリング メイン ユニットでは、ガスの取り扱いやバスバーの分解を行わずにフィーダ モジュールを追加できる必要があります。当社の工場では、モジュール式の「プラグアンドバス」システムを提供しています。2 フィーダの RMU を 2 時間で 6 つのフィーダに拡張できます。このモジュール性により、コストのかかる変電所の再構築が回避されます。
• スペアパーツの入手可能性:メーカーがスペアパーツを少なくとも 25 年間保証していることを確認してください。鹿皓電力株式会社では、RMU モデルのすべてのコンポーネントを在庫しており、部品を即座に識別できるように各ユニットに一意の QR コードを割り当てています。

さらに、計画外の停止のコストも考慮してください。当社の工場の信頼性データベースによると、内部アーク分類とフォールトトレラント機構を備えたリングメインユニットにより、停止期間が 80% 短縮されます。クラウドベースの監視プラットフォームに接続する自己診断センサー (温度、部分放電、ガス密度) を組み込みます。この予知保全機能により、初期コストが 3 ～ 5% 増加しますが、ライフサイクル コストは平均 22% 削減されます。重要インフラ（病院、データセンター）に携わるエンジニアには、リアルタイム分析を備えた「Smart RMU」をお勧めします。

最後に、トレーニングとリモート サポートを提供するメーカーの能力を評価します。当社の工場では、リング メイン ユニットの注文ごとに 2 日間のオンサイト試運転トレーニングが含まれており、さらに真空遮断器には 10 年間の保証が付いています。 TCO を計算するときは、廃止コストも含めてください。SF6 ユニットには認定されたガス回収が必要ですが、当社の環境に優しいドライエア RMU は特別な手順なしで廃棄できます。 Lugao Power Co.,Ltd を選択することで、エンジニアは財務計画と優れた運用を調和させることができます。

概要: 技術的要素を一貫した RMU 戦略に統合する

リング メイン ユニットの選択は、電気的堅牢性、環境適応性、安全性、経済的先見性のバランスを考慮した多面的な課題です。エンジニアは、交渉の余地のない基礎として、定格電圧と短絡容量を優先する必要があります。次に、断熱材 (SF6、乾燥空気、または固体) の選択によって、規制遵守と物理的設置面積の両方が決まります。故障の発生/遮断能力は、データシートの主張だけでなく、型式テストを通じて検証する必要があります。過酷な環境では、機械的耐久性と耐食性の証明が必要です。最後に、モジュール性と予知保全を含むライフサイクル コスト分析により、高価な改修を防ぐことができます。 Lugao では、当社の工場エンジニアがクライアントと協力して、これらの原則に準拠したカスタマイズされた RMU ソリューションを作成します。 20 年にわたる現場データとリング メイン ユニット コンフィギュレータを活用して、数十年にわたって安全性、信頼性、価値を提供する仕様を構築してください。

よくあるご質問（FAQ） リング本体の選定について