11kV と 33kV 避雷器: 実際の違いと適切な避雷器の選び方

中電圧ネットワーク用の避雷器を指定する場合、通常最初に生じる質問は非常に単純です。「11kV ユニットが必要か、それとも 33kV ユニットが必要か?」というものです。答えは明白に思えますが、選択プロセスは、避雷器のラベルをシステム電圧に一致させるだけよりもはるかに簡単ではありません。誤解すると、デバイスが保護できなかったり、さらに悪いことに、保護すべきでないのに動作したりすることになります。

このガイドでは、11kV 避雷器と 33kV 避雷器の実際の違いを説明し、電圧定格、接地要件、避雷器クラス、調達を決定する際に実際に重要となる仕様について説明します。

避雷器

早見表

ほとんどの人が誤解する部分: 電圧だけでなく接地も重要です

多くのエンジニアがつまずくのは、避雷器の定格電圧がシステム電圧と同じではないということです。選択する数値はネットワークの接地方法に大きく依存し、11kV と 33kV システムでは動作が大きく異なる傾向があります。

ほとんどの 11kV ネットワークはしっかりと接地されています。変圧器のスター点はアースに直接接続されています。つまり、単相故障中、他の 2 つの相の電圧は比較的安定しており、線間電圧の約 80% までしか上昇しません。--。そのため、エンジニアは通常、避雷器のサイズをシステム電圧の 0.8 倍に設定します。 11kV ネットワークの場合、これは約 9kV の定格電圧になります。これは単純な計算であり、結果として得られるデバイスはコンパクトでコスト効率が高く、配布レベルの保護に最適です。-11KV 避雷器たとえば、Victory Electric の製品は、このディストリビューション クラスの仕様に基づいて正確に構築されており、その動作環境に合わせて最適化されたポリマー ハウジングと酸化亜鉛バリスタ スタックを備えています。{0}

33kV システムでは状況がまったく異なります。特にアジア、アフリカ、ヨーロッパの一部の 33kV ネットワークの大部分では、デルタ結線の変圧器巻線が使用されています。{3}}デルタ巻線には中性点がないため、アースへの直接的な経路はありません。 1 つの相で障害が発生すると、正常な相の電圧が最大線間電圧まで上昇する可能性があり、場合によってはそれより少し高くなることがあります。つまり、アレスタはそれを継続的に処理できるように定格されている必要があり、0.8 の乗数は適用されなくなります。代わりに、定格電圧はシステム電圧の 100% 以上に設定されます。そのため、33kV 避雷器は、電力会社の優先安全マージンに応じて、通常 36kV ～ 42kV の定格を持ちます。

11kV 選択ロジックを適用する33KV避雷器これは、仕様作成時に発生する最も一般的で、高くつくミスの 1 つです。過小評価されている避雷器は、地絡状態になると導通を開始し、放散できない熱が蓄積し、最終的には故障します。

VICTORY 33KV 避雷器

MCOV: スキップされることが多すぎる仕様

MCOV は最大連続動作電圧の略です。 IEC 規格では Uc と表記されることもあります。これは、通常の動作条件下で、時間の経過とともに劣化することなく避雷器が継続的に維持できる最高電圧です。

避雷器は常に相とアースの間に接続されているため、これは重要です。サージが発生していない場合でも、通常の相対地間電圧が常に印加されています。--別の相に障害が発生すると、その電圧が一時的に上昇します。アレスタは、伝導せず、またその過程で自身を調理することなく、待機する必要があります。

数字は大まかに次のように分類されます。

• 11kV システム用の 9kV 定格避雷器の MCOV は約 7.65kV になります。
• 33kV システム用の 36kV 定格アレスタは通常、約 29kV になります。
• もう少し余裕のある 42kV 定格の避雷器は約 34kV に達します。

データシートを確認するときは、定格電圧だけを見てはいけません。 MCOV を、システムの実際の最大ライン対グランド間電圧と比較して確認してください。これには、通常の動作許容誤差も含まれます。通常、公称値のプラスまたはマイナス 10% です。これは、アレスタがネットワーク内で快適に動作するかどうかを実際に示す数値です。

ディストリビューションクラスとステーションクラス

11kV 避雷器は、ほとんどの場合、配電クラスです。これらは、架空線、柱上変圧器、リングメインユニット、および同様の用途向けに設計されています。-これらは軽量、小型で、配信ネットワーク全体に大規模に展開できる価格になっています。

送電網変電所の 33kV 避雷器は、まったく別の層です。通常、これらはステーション クラスです。これは、より高いエネルギー吸収容量、より優れた短絡耐性定格（一部の規格では最大 63,000A までテストされます）、沿岸または工業環境向けのより長い沿面距離、より堅牢な内部故障封じ込めを意味します。-これらは配電クラスのユニットと互換性がなく、コストの違いは電圧の向上だけでなく、実際のエンジニアリングの違いを反映しています。

一般的な 33/11kV 配電変電所では、33kV 受電側には局クラスの保護が必要ですが、11kV 送出フィーダは配電クラスのハードウェアを使用できます。このような変電所の両側を調達する場合、Victory Electric の 33kV 製品群には、その設備の高電圧側をカバーする局{6}}クラスの避雷器および関連する中電圧保護アクセサリが含まれています。-

残留電圧と保護マージン

実際に 2 つの避雷器を直接比較する場合、最も役立つ数値は残留電圧 (放電電圧または避雷レベルとも呼ばれます) です。 8/20μsの波形で10kAで測定され、サージ中に避雷器が通過する電圧を示します。

残留電圧が低いほど、保護はより良くなります。ただし、機器の基本衝撃絶縁レベル (BIL) を十分に下回って維持する必要もあります。快適な保護マージンは通常約 20 ～ 30% です。

BIL が 75kV の 11kV システムの場合、避雷器の残留電圧は理想的には約 53kV 未満に収まる必要があります。 BIL が通常 170kV である 33kV システムの場合、残留電圧は約 120kV 未満にとどまる必要があります。異なるサプライヤーのユニットを比較する場合は、データシートの 10kA 列を比較ポイントとして使用し、小さい方の数値を選択してください。

避けるべきいくつかの間違い

33kV ネットワークが確認せずにしっかりと接地されていると仮定します。従来の 33kV インフラストラクチャの多くは、デルタ接地構成またはインピーダンス接地構成で稼働しています。{3}仕様を作成する前に必ずネットワーク事業者に確認してください。

汚れた環境での沿面距離を監視します。沿岸の変電所や産業排出物に近い場所では、通常 25mm/kV 以上の沿面距離を延長する必要があります。 33kV 機器では、これが絶縁体の長さに大きな物理的な違いをもたらします。

MCOVをチェックせずに定格電圧を一致させます。同じ Ur を持つ 2 つのアレスタは、異なる MCOV を持つことができます。 MCOV が低いものは、理論上は問題ないかもしれませんが、実際のネットワーク条件では困難になります。

配電クラスのハードウェアを 33kV バスバーに配置します。変電所のバスバーでのエネルギー レベルと障害の露出は、配電クラスの避雷器の設計対象外です。このコンテキストでは、ステーション クラスはオプションではありません。

ショートバージョン

11kV 避雷器と 33kV 避雷器の基本的な違いは、ラベルに記載されている電圧だけではありません。結局のところ、ネットワークをどのように接地するかによって、定格電圧の計算、MCOV 要件、避雷器のクラスが決定されます。しっかりと接地されたネットワーク上の 11kV 避雷器は、控えめにサイズを決めてシンプルに保つことができます。 33KV 避雷器は、通常、非接地ネットワークまたはデルタ ネットワークで動作しますが、予想よりも高い評価が必要で、ステーション クラスで指定され、実際の障害状態に対して慎重に検証される必要があります。

疑問がある場合は、IEC 60099-4 に基づいて作業し、アース配置を確認し、避雷器の選択を簡単な作業として扱わないでください。