変圧器の過電流保護: NEC 450.3 に基づくプライマリおよびセカンダリ デバイスのサイジング

480 V 一次側の 1,000 kVA ユニットは 1,203 A を消費します。この図は、一次側の 1,600 A ブレーカー、208Y/120 V 二次側の 4,000 A 主電源、および 2 つの間の 14 フィートのケーブルを示しています。計算は正しく、計画は修正されて再提出されます。ほとんど変圧器の過電流保護間違いは計算ミスではありません。これらは、間違ったコンポーネントを保護することによって発生します。

第 450 条が実際に要求しているもの

NEC の第 450 条では、変圧器を、巻線を徐々に加熱する持続的な過負荷とミリ秒以内に損傷を与える障害という 2 つの異なるイベントにさらされるデバイスとして扱います。表 450.3(B) は定格 1,000 V 以下のユニットをカバーしており、答えは 1 つではなく 2 つあります。

パス 1、プライマリのみの保護。一次デバイスは、一次全負荷電流が 9 A 以上の場合は 125% を超えてはならず、そのしきい値より 167% を超えてはなりません。パス 2、一次および二次保護。プライマリ デバイスは 250% まで上昇する可能性がありますが、セカンダリ デバイスは 125%、つまり 9 A 未満では 167% に保たれます。両方の数値は最大値であり、どちらも 240.6 にリストされている次の標準定格に切り上げることができます。

例外は表と同じくらい重要なので、文言は要約ではなく原文で読む価値があります。現在のテキストNFPA 70、国家電気規定は全米防火協会によって発行されており、第 450 条は第 4 章に記載されており、ほとんどの設置者が習慣的に知っている配線方法の 1 つ前の条項です。

その 1,000 kVA ユニットで数値を実行します。一次電流は 1,203 A なので、125% は 1,504 A となり、四捨五入すると 1,600 A のデバイスになります。二次電流は 2,776 A なので、125% では 3,470 A になります。3,500 A の標準定格はありません。そのため、多くのパネル スケジュールで想定されている 3,500 A ではなく、次のサイズが 4,000 A になります。

トランスの過電流保護がモーター保護ではない理由

モーターと変圧器はどちらも通電時にサージを引き起こすため、多くの場合、この 2 つは交換可能なものとして扱われます。そうではありません。モーターの過負荷リレーは公開されている熱モデルに従い、隣に立っているオペレーターによってリセットされます。変圧器はコードのサイズに合わせたブレーカーの後ろにあり、そのブレーカーは 5.75% のインピーダンス巻線と下流のアーク故障の間にある唯一のデバイスです。

ほとんどの購入者が見逃しているのはここです。それは、ラッシュです。鋳造樹脂ユニットは通常、最初の 0.1 秒間で定格電流の 8 ～ 12 倍を消費します。同じ 1,203 A の一次側では、最初のサイクルのピークは 12 kA 付近に達する可能性があるため、定格の 10 倍 (16 kA) で瞬間トリップする 1,600 A ブレーカーはコールド スタートを問題なく乗り越えますが、より低い固定磁力設定を持つ熱磁気デバイスは停電後の再通電のたびにトリップします。

間違った解決策は、迷惑なトリップが止まるまでデバイスを拡大し続けることです。ステップアップするたびに、二次故障時に巻線が吸収する通過エネルギーが増加します。これが、書類上完全に準拠している変圧器が 3 年目に故障する理由です。突入電流と保護ウィンドウが衝突する場合、正直な選択肢は、別のブレーカー ファミリ、調整可能な磁気トリップ、または一次保護と二次保護への移行です。図面上の大きな番号はそれらの 1 つではありません。

プライマリのみ、またはプライマリとセカンダリ: 決定が行われる場所

電力会社が独自の変圧器を保護し、顧客がデバイスを見ることがないため、電力会社所有のパッド取り付けユニットは通常、一次専用です。産業および商業プロジェクトは通常、一次と二次の関係で終了しますが、その理由は法的というよりも実際的なものです。

二次保護は、一次デバイスが物理的に認識できない障害を捕捉します。二次側の低レベルのアーク故障は定格電流の 1.5 倍に達する可能性があり、250% の一次ブレーカーでは決してクリアできません。煙がドアシールを見つけるまで、巻線は単に調理されます。長い二次配線と 240.21(C) タップ制限を追加すると、二次デバイスは導体のサイジングと導体のアンカーにもなります。変圧器の過電流保護勉強。

フラグが立てられる部品: 240.21(C) 未満の二次導体

変圧器の二次側はサービスではなく、その導体は過電流装置に到達するまでは給電線ではありません。それまでは、それらはタップ導体であり、240.21(C) により、遠端のデバイスに対してどのくらいの距離を走らせ、どのくらいの電流を流すことができるかが制限されます。

昨年の病院の増設でこれを確認しました。1,000 kVA、480 V デルタ一次、208Y/120 V 二次、リモートの 2,500 A 配電盤までの 14 フィートの 4 インチ電線管です。プライマリ デバイスは 450.3 内にありました。二次導体は 240.21(C) 以内ではありませんでした。これは、タップ許容値が長くなると、導体の電流容量がデバイス定格の少なくとも 3 分の 1 であり、配線が物理的損傷から保護される必要があるためです。導管ライザーは障壁のない公共の廊下を横切り、AHJ ​​は図面を書かれたとおりに正確に読み取りました。

修正には 2 日かかり、ルートも修正されました。試運転中にそれを発見すると、シャットダウンウィンドウが犠牲になる可能性があります。これが、リリース前に単線図を要求する理由です。カスタム三相変圧器: 巻線は簡単な部分ですが、保護ウィンドウは最初のデバイスがどこに設置されるか、および導体がそこにどのように到達するかによって決まります。

変圧器の銘板に記載されている内容

すべての保護計算は次の時点から始まります。変圧器の銘板、3 つのフィールドがほとんどの作業を行います。定格 kVA と電圧は全負荷電流を示します。インピーダンスのパーセントは故障電流を示します。絶縁クラスによる温度上昇により、デバイスが維持すべき温度制限が設定されます。

インピーダンスが 5.75% の同じ 1,000 kVA ユニットを考えてみましょう。二次全負荷電流は 2,776 A であるため、ケーブル インピーダンスがカウントされる前に、二次端子でのボルト故障は約 48 kA に達します。 65 kA 遮断定格の 4,000 A フレームが正直な仕様です。パネルスケジュールがどのように主張していても、42 kA アセンブリはそうではありません。

インピーダンスには許容誤差もあります。 IEEE C57.12.01 では、測定値が指定された数値の周囲の帯域内に収まるようにしているため、5.75% の設計は 6.0% に到達する可能性があり、その 1 つの数値が故障電流と調整スタディの両方を動かします。定期検査報告書から検査値を求めます。カタログ数値は予算を決めるためのものであり、リレーを設定するためのものではありません。

タップは同じページに属します。プラスまたはマイナス 2 × 2.5% の 4 ポジションのオフサーキットタップ範囲により、実効巻数比が変化し、その結果、特定の負荷におけるデバイスの二次電圧と電流が変化します。二重電圧銘板で、ギアが解放される前に保護研究がどの接続を想定しているかを確認してください。

保護ウィンドウを拡大または縮小する工場の詳細

当社が製造するすべてのユニットは出荷前に定期的にテストされており、レポートに記載される数値は、測定されたインピーダンス、無負荷および負荷損失、各タップの印加電圧比、および絶縁抵抗など、保護エンジニアが実際に必要とする数値です。でUL規格認定変圧器リストファイルを注文すると、絶縁システムと終端定格も修正されるため、一次ラグのフィールド変更は工場の決定ではなくリストの質問になります。UL1561は、乾式汎用および電源変圧器のファイルの背後にある規格であり、保護研究が依存する温度上昇テーブルは実際にそこから取得されます。

突入電流は、大きなフレームで想定されるのではなく測定されます。オシログラフで最初のサイクルのピークを記録します。銘板の 12 倍の 2,500 kVA 鋳造樹脂ユニットでは、モールドケース ブレーカーの磁気設定が調整範囲を超えてしまう可能性があるためです。顧客は、開閉装置が現場に到着した後ではなく、開閉装置を注文する前にその曲線を必要とします。カスタム三相変圧器その曲線は決してカタログ曲線ではありません。

120,000 m2 のプラントでは、2023 年にイートン合弁会社を通じて導入された品質システムが稼働しています。そのため、テストレポートは 3 週間後に到着するのではなく、変圧器と一緒に出荷されます。それは、AHJ ​​が文書を要求し、誰もファイルを紛失した人物になりたくないとき、通電時に重要になります。

図面をリリースする前のチェックリスト

7 つの項目で、変圧器保護パッケージの問題のほとんどがカバーされます。スケジュールからではなく、銘板の kVA と電圧から一次全負荷電流を計算します。保護パスを慎重に選択し、図面に書き留めます。測定された突入電流に対して瞬時トリップを余裕を持って確認してください。

その後、セットを終了します。セカンダリ デバイスのサイズを 125% に設定し、240.6 で次の標準定格を確認します。ケーブルを注文する前に、二次導体の長さと電流容量を 240.21(C) に照らして確認してください。障害調査と遮断定格には、カタログ インピーダンスではなく、テストされたインピーダンスを使用してください。 250.30 で別途派生したシステムのボンディング ジャンパと接地電極導体を確認します。最後に、テストされた保護データを O および M パッケージに入れて、次のエンジニアが仮定ではなく事実を継承できるようにします。

これらの各ステップには、図面作成に数分かかり、現場での作業には数週間かかります。最も頻繁にスキップされるステップは、誰も所有していないステップです。誰かがギアのサプライヤーがチェックしたと思い込み、ギアのサプライヤーは登録エンジニアがチェックしたと思い込みます。

ギアを注文する前に保護データを入手してください。

閉店する場合は、変圧器の過電流保護スキームと銘板データがまだオープンな場合は、単線図、負荷スケジュール、および一次側で利用可能な故障電流を送信してください。当社のエンジニアリングデスクは、テストされたインピーダンス、突入曲線、およびエンジニアが確認できる日常的なテストレポート形式を、通常 2 営業日以内に返します。

Ryan Electric は、10 kVA ～ 200 MVA の乾式変圧器と油入変圧器を、キャスト樹脂、VPI、および液体充填設計で製造しています。UL規格認定変圧器設計、CSA 構成、および IEC バリアントを 1 つ屋根の下で管理します。見積書と一緒に保護パッケージを依頼してください。事前に費用はかからず、後で再提出する手間も省けます。

著者について - この記事は、2007 年から乾式変圧器、油浸変圧器、およびパッドマウント変圧器を製造している Ryan Electric の電力変圧器エンジニアリング チームによって作成されました。このチームは、米国、カナダ、中東、東南アジアにわたるプロジェクトの保護調整、工場テスト、および北米認証をサポートしています。仕様に関する質問は、会社の Web サイトからエンジニアリング デスクに送信できます。