変圧器の世界では、「ループ給電」と「ラジアル給電」という用語は、区画化されたパッドマウント変圧器の HV ブッシュ レイアウトに最も一般的に関連付けられています。ただし、これらの用語は変圧器に由来するものではありません。これらは、電気システム (または回路) における配電というより広範な概念に由来しています。変圧器は、そのブッシング構成がループ配電システムに合わせて調整されているため、ループ給電変圧器と呼ばれます。同じことが、ラジアル給電として分類される変圧器にも当てはまります。通常、ブッシングのレイアウトはラジアル システムに適しています。
2 種類の変圧器のうち、ループフィード バージョンが最も適応性があります。ループ給電ユニットはラジアルとループの両方のシステム構成に対応できますが、ラジアル給電変圧器はほとんどの場合ラジアル システムに使用されます。
ラジアルおよびループ給電分配システム
ラジアル システムとループ システムは両方とも同じことを達成することを目的としています。つまり、共通の電源 (通常は変電所) から負荷に供給される 1 つ以上の降圧変圧器に中電圧電力を送信します。
ラジアル フィードは 2 つのうち単純な方です。図 1 に示すように、1 つの中心点から複数の線 (またはラジアン) が延びる円を想像してください。この中心点は電源を表し、各線の端にある四角形は降圧変圧器を表します。この設定では、各変圧器はシステム内の同じポイントから給電され、メンテナンスのために電源が遮断された場合、または障害が発生した場合、問題が解決されるまでシステム全体が停止します。
図1: 上の図は、ラジアル配電システムに接続された変圧器を示しています。中心点は電力源を表します。各四角形は、同じ単一電源から給電される個々の変圧器を表します。
図2: ループ給電配電システムでは、変圧器に複数の電源から給電できます。電源 A の風上にある給電ケーブルに障害が発生した場合、サービスを大幅に損失することなく、電源 B に接続された給電ケーブルからシステムに電力が供給されます。
ループ システムでは、2 つ以上の電源から電力を供給できます。図 1 のように 1 つの中心点から変圧器に給電するのではなく、図 2 に示すループ システムでは、電力を供給できる 2 つの別々の場所が提供されます。一方の電源がオフラインになっても、もう一方の電源はシステムに電力を供給し続けることができます。この冗長性によりサービスの継続性が提供され、ループ システムは病院、大学のキャンパス、空港、大規模な工業団地などの多くのエンド ユーザーにとって好ましい選択肢となっています。図 3 は、図 2 のループ システムに示されている 2 つの変圧器の拡大図を示しています。
図3: 上の図は、2 つの電源の 1 つから給電するオプションを備えたループ システム内で一緒に接続された 2 つのループ給電構成変圧器を示しています。
ラジアル システムとループ システムの違いは次のように要約できます。
変圧器が回路内の 1 点のみから電力を受け取る場合、システムは放射状になります。
変圧器が回路内の 2 つ以上のポイントから電力を受け取ることができる場合、システムはループ状態になります。
回路内の変圧器を詳しく調べても、システムがラジアル型かループ型かを明確に示せない場合があります。冒頭で指摘したように、ループ給電変圧器と放射状給電変圧器はどちらの回路構成でも動作するように構成できます (ただし、ループ システム内に放射状給電変圧器が使用されることはまれです)。電気設計図と単線は、システムのレイアウトと構成を決定する最良の方法です。そうは言っても、ラジアル給電変圧器とループ給電変圧器の一次ブッシング構成を詳しく観察すると、多くの場合、システムについて十分な情報に基づいた結論を導き出すことができます。
ラジアルおよびループフィードブッシュの構成
パッドマウント変圧器では、ラジアル給電とループ給電の主な違いは、一次側/HV ブッシュ構成 (変圧器キャビネットの左側) にあります。図 4 に示すように、ラジアル給電一次側では、3 つの入力相導体ごとに 1 つのブッシングがあります。このレイアウトは、サイトまたは施設全体に電力を供給するのに 1 つの変圧器だけが必要な場合に最もよく見られます。後ほど説明しますが、放射状給電変圧器は、ループ給電一次側に接続された一連の変圧器の最後のユニットによく使用されます (図 6 を参照)。
図4:ラジアル フィード構成は、1 つの入力プライマリ フィード用に設計されています。
ループフィード一次側には 3 つではなく 6 つのブッシングがあります。最も一般的な構成は、3 つの千鳥配置ブッシングを 2 セット備えた V ループとして知られています (図 5 を参照)。概要を示したように、左側に 3 つのブッシング (H1A、H2A、H3A)、右側に 3 つのブッシング (H1B、H2B、H3B) が配置されています。 IEEE Std C57.12.34 に準拠。
図5: ループ フィード構成では、2 つのプライマリ フィードを持つ可能性があります。
6 ブッシング一次側の最も一般的な用途は、複数のループフィード変圧器を一緒に接続することです。この設定では、入力される電力供給はラインナップの最初の変圧器に送られます。 2 番目のケーブル セットは、最初のユニットの B 側ブッシングから直列の次の変圧器の A 側ブッシングまで伸びています。 2 つ以上の変圧器を連続してデイジーチェーン接続するこの方法は、変圧器の「ループ」(または「変圧器を一緒にループする」) とも呼ばれます。変圧器のブッシングと配電システムに関連するため、変圧器の「ループ」（またはデイジー チェーン）とループ給電を区別することが重要です。図 6 は、ラジアル システムに設置された変圧器のループの完璧な例を示しています。電源が失われると、電力が回復するまで 3 つの変圧器はすべてオフラインになります。一番右のラジアルフィードユニットを詳しく調べるとラジアルシステムであることがわかりますが、他の 2 つのユニットだけを見た場合はそれほど明確ではないことに注意してください。
図6: このグループの変圧器は、シリーズの最初の変圧器から始まる単一の電源から電力が供給されます。一次給電は、ラインナップ内の各変圧器を介して最終ユニットに送られ、そこで終端されます。
図 7 に示すように、内部の一次側バヨネット ヒューズを各変圧器に追加できます。一次ヒューズは、特に一緒に接続された複数の変圧器が個別にヒューズされている場合に、電気システムの保護層を追加します。
図 7:各変圧器には独自の内部過電流保護機能が装備されています。
1 つのユニットで二次側故障が発生した場合 (図 8)、故障した変圧器での過電流の流れが残りのユニットに到達する前に一次ヒューズによって遮断され、通常の電流が故障したユニットを通過して流れ続けます。回路内の残りの変圧器。これにより、ダウンタイムが最小限に抑えられ、複数のユニットが 1 つの分岐回路に接続されている場合、故障の原因は 1 つのユニットに限定されます。内部過電流保護機能を備えたこの設定は、ラジアル システムまたはループ システムで使用できます。どちらの場合でも、遮断ヒューズが障害のあるユニットとそれが供給する負荷を分離します。
図8: 一連の変圧器のうちの 1 つのユニットで負荷側の故障が発生した場合、一次側ヒューズが故障したユニットをループ内の他の変圧器から分離します。これにより、さらなる損傷が防止され、システムの残りの部分が中断なく動作できるようになります。
ループフィードブッシュ構成の別の用途は、2 つの別々のソースフィード (フィード A とフィード B) を 1 つのユニットに接続することです。これは、図 2 および図 3 の以前のシナリオに似ていますが、ユニットが 1 つだけです。この用途では、変圧器に 1 つ以上の油浸回転式セレクター スイッチが取り付けられており、必要に応じてユニットが 2 つの給電を交互に切り替えることができます。特定の構成では、供給されている負荷への電力を瞬間的に損失することなく、各電源供給を切り替えることができます。これは、電気サービスの継続性を重視するエンド ユーザーにとって非常に重要な利点です。
図9: 上の図は、2 つの電源のいずれかから給電するオプションを備えたループ システム内の 1 つのループ給電変圧器を示しています。
以下は、放射状システムに設置されたループ給電変圧器の別の例です。この状況では、主キャビネットの A 側ブッシングに接続されている導体のセットは 1 つだけであり、B 側ブッシングの 2 番目のセットは絶縁キャップまたはエルボ アレスタで終端されています。この配置は、設置内に変圧器が 1 つだけ必要なラジアル給電アプリケーションに最適です。 B 側ブッシングにサージ保護装置を取り付けることは、チェーンまたは一連のループ給電ユニットの最後の変圧器の標準構成でもあります (従来、サージ保護は最後のユニットに取り付けられていました)。
図10: これは、6 つのブッシングを備えたループ フィード プライマリの例で、2 番目の 3 つの B 側ブッシングがデッド フロント エルボ アレスターで終端されています。この構成は、単一の変圧器だけで機能しますが、接続された一連のユニットの最後の変圧器にも使用されます。
回転可能なフィードスルー (またはフィードスルー) インサートを使用して、3 つのブッシュを備えたラジアル フィード プライマリでこの構成を再現することもできます。各フィードスルー インサートにより、フェーズごとに 1 つのケーブル終端と 1 つのデッド フロント エルボ アレスタを取り付けるオプションが提供されます。フィードスルーインサートを備えたこの構成により、ループシステムアプリケーション用に別のケーブルセットを接続することも可能になります。または、追加の 3 つの接続を使用して、一連の (またはループ) ユニット内の別の変圧器に電力を供給することもできます。ラジアル変圧器を使用したフィードスルー構成では、変圧器の内部スイッチを備えた A 側ブッシングと B 側ブッシングの別個のセットを選択するオプションができないため、ループ システムにとっては望ましくない選択となります。このようなユニットは、ループフィード変圧器がすぐに入手できない場合の一時的 (またはレンタル) ソリューションとして使用できますが、理想的な恒久的なソリューションではありません。
図11: 回転可能なフィードスルー インサートを使用して、アレスタまたは別の出力ケーブル セットをラジアル フィード ブッシング設定に追加できます。
冒頭で述べたように、ループ給電変圧器は、上記の図 10 に示すようにスタンドアロン動作用に簡単に装備できるため、ラジアル システムで広く使用されていますが、6 個のブッシングがあるため、ループ システムではほぼ常に唯一の選択肢となります。レイアウト。油浸セレクタースイッチの設置により、ユニットの主キャビネットから複数のソース供給を制御できます。
セレクター スイッチの原理には、単純なオン/オフ スイッチと同様に、変圧器のコイルでの電流の流れを遮断することと、A 側と B 側のブッシング間の電流の流れを方向転換する追加機能が含まれます。最も理解しやすいセレクター スイッチの構成は、3 つの 2 ポジション スイッチ オプションです。図 12 に示すように、1 つのオン/オフ スイッチはトランス自体を制御し、追加の 2 つのスイッチは A 側と B 側の給電を個別に制御します。この構成は、常に 2 つの別々のソースから選択する必要があるループ システムのセットアップ (上記の図 9 など) に最適です。また、複数のユニットをデイジーチェーン接続した放射状システムにも適しています。
図 12:一次側に 3 つの個別の 2 ポジション スイッチを備えた変圧器の例。このタイプのセレクタ スイッチングは、単一の 4 ポジション スイッチでも使用できますが、4 ポジション オプションでは、A 側と A 側に関係なくトランス自体のオン/オフの切り替えができないため、それほど多用途ではありません。 B 面フィード。
図 13 は、それぞれ 3 つの 2 ポジション スイッチを備えた 3 つの変圧器を示しています。左側の最初のユニットでは、3 つのスイッチがすべて閉 (オン) 位置にあります。中央の変圧器には A 側と B 側の両方のスイッチが閉位置にあり、変圧器のコイルを制御するスイッチは開 (オフ) 位置にあります。このシナリオでは、電力はグループ内の最初の変圧器と最後の変圧器によって供給される負荷に供給されますが、中間ユニットには供給されません。 A 側と B 側の個別のオン/オフ スイッチにより、トランス コイルのオン/オフ スイッチが開いているときに、ラインナップ内の次のユニットに電流を流すことができます。
図13: 各変圧器で複数のセレクター スイッチを利用することにより、隣接するユニットへの電力を損失することなく、中央のユニットを分離できます。
4 ポジション スイッチなど、他の可能なスイッチ構成もあります。これは、ある意味、3 つの個別の 2 ポジション スイッチを 1 つのデバイスに組み合わせたものです (いくつかの違いはあります)。 4 ポジション スイッチは、ループ フィード変圧器専用に使用されるため、「ループ フィード スイッチ」とも呼ばれます。ループフィードスイッチはラジアルシステムまたはループシステムで使用できます。放射状システムでは、図 13 のように、グループ内の他の変圧器から変圧器を分離するために使用されます。ループ システムでは、このようなスイッチは、2 つの入力電源のうちの 1 つからの電力を制御するためによく使用されます (図 9 参照)。
ループ給電スイッチの詳細については、この記事の範囲を超えており、ここでの簡単な説明は、ラジアルおよびループ システムに設置されたループ給電変圧器において内部変圧器セレクター スイッチが果たす重要な役割を示すために使用されます。ループ給電システムで交換用変圧器が必要なほとんどの状況では、上で説明した種類のスイッチングが必要になります。 3 つの 2 ポジション スイッチは最も多用途性を備えており、このため、ループ システムに設置される交換用変圧器の理想的なソリューションとなります。
まとめ
一般的な経験則として、放射状フィードパッドに取り付けられた変圧器は通常、放射状システムを示します。ループフィードパッド搭載トランスの場合、回路構成を決定するのが難しくなる場合があります。内部油浸セレクター スイッチの存在はループ システムを示すことがよくありますが、常にそうとは限りません。冒頭で述べたように、ループ システムは、病院、空港、大学のキャンパスなど、サービスの継続性が必要な場所でよく使用されます。このような重要な設置では、ほとんどの場合、特定の構成が必要になりますが、多くの商用および産業用アプリケーションでは、特にシステムがラジアル型の場合、供給されるパッドマウント変圧器の構成にある程度の柔軟性が認められます。
ラジアルおよびループ給電パッドに取り付けられた変圧器アプリケーションを初めて使用する場合は、このガイドを参照用として手元に置いておくことをお勧めします。ただし、包括的なものではないことは承知しておりますので、さらにご質問がございましたら、お気軽にお問い合わせください。また、変圧器や部品の在庫を十分に確保するよう努めておりますので、特定のアプリケーションのニーズがある場合はお知らせください。
投稿日時: 2024 年 11 月 8 日