配電システム計画・設計のエキスパートガイド

配電システムは、計画と設計において詳細な配慮と考慮が必要です。電力システムは日常業務を正常に機能させるために不可欠です。配電システム計画・設計の重要な側面を見ていきましょう。

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計画の重要性

産業が利益を維持するには、総所有コストを最小限に抑えるシステム構成を選択し、運用・保守・アップグレードコスト、システム廃却コストも勘案する必要があります。

計画は、最適パフォーマンスのシステム設計に必要です。給電継続性確保、電力損失最小化、電力品質確保、周囲影響に基づく適切な機器サイジングによるトラブルフリー運用を実現します。

産業配電システムの計画

計画は、施設の所定エネルギー需要評価から始まります。類似設備・プロセスを持つ他施設プロジェクトの先行情報は良い出発点。これに施設機器・装置ベースでより良い近似を決定します。電力見積もりに必要なデータ収集項目：

• 接続負荷と位置のリスト
• 負荷パターン（プロセス変動）
• 重要負荷と非重要負荷の分離
• 高調波の多い負荷
• 将来成長計画の包含
• ユーティリティインターフェース

負荷位置リストと機器負荷パターンにより、負荷率、需要率、多様性係数の評価が可能。これらの係数適用は、あらゆる施設の電力要件を正確に見積もり、配電システムを設計する上で不可欠です。

将来成長の予測

配電システムの将来計画には、十分な猶予期間が必要で、5年は良いスタートです。稼働中施設での配電システム拡張は運用上の支障を招くため。初期容量を合理的な量でオーバーエンジニアリングし、将来拡張を考慮するのも良い実践。二重定格機器の選定も選択肢。

上記アプローチは十分な資金があるプロジェクト向け。資金が少ないプロジェクトでは、将来拡張のためのスペースと機器を確保する計画が必要。拡張を前提として、あたかも拡張開発するかのように計画・設計を事前に作成するアプローチです。

設備資産の位置決定

一般原則は、それに給電される負荷の中心位置に配電システム機器を配置すること。電気設計のメリットが最大となる理想的位置です：

• ケーブルルートの短縮
• 電力フロー方向の均一性
• 電気損失低減とケーブルサイズ縮小
• 過度な電圧降下の最小化

適切な配置は、ケーブルコストと運用コストを電力損失リスク最小化により削減。位置選定は単に最短経路を取るほど単純ではないことも。一度コンポーネントが設置されると移動は困難。計画段階での正しい選定が極めて重要で、相応の注意を払う必要があります。

配電システムパラメータの選定

設計の次のステップは、配電システムパラメータの確立。パラメータには：

• 環境仕様
• 配電システムの電圧レベルと周波数
• システムパラメータの許容変動
• 故障遮断/耐耐性容量

環境

環境仕様は、施設位置による配電システム設計と機器購入に依存。温度と湿度が配電システム機器選定の決定要因。その他考慮事項：落雷密度理解による保護、粉塵存在、可燃性ガス可能性、化学汚染物質。これらは配電システム配置の適切な場所決定に役立ちます。

配電システム電圧と周波数

使用する配電システム電圧と周波数値の決定が次のステップ。周波수는通常地域標準で決定。電圧選定はやや複雑。機器は施設内配電システムの外部ユーティリティシステムと整合する必要があります。これは通常、予想総負荷に基づき決定されます。

配電システムパラメータの許容変動

周波数と電圧は主にシステム内で一定限度内に制御されます。通常、システム運用状態と施設負荷ドローに応じて変動し続けます。許容限度内なら懸念不要。短絡や故障など異常状態では、制限値を超える電圧/周波数サージが発生可能。

機器は一定の変動に耐えるよう設計されています。しかし、設計限界を超えることが予想される場合、以下の選択肢があります：

• 変動範囲の制御（電圧降下最小化コンポーネント）
• 自動インターフェースによる変動制限（電圧調整と変動低減）
• より広い電圧帯域で満足動作する特定機器（許容変動レベルの向上）

故障耐容量

高故障電流にさらされる機器は、それに伴う熱的・機械的ストレスに耐えられる必要があります。故障遮断目的で開発された機器には常に限界があります。機器選定では、短絡電流が発生し得る箇所ではそれ以上の定格を持つ必要があります。

配電システム構成の計画

ここまで、配電システムプロジェクト計画の重要考慮事項を議論しました。適切な構成が理解できたら、以下の詳細最終化へ：

• 全体構成
• 受電フィーダー数
• 受電・配電電圧レベル
• 主要機器定格
• 配電タイプ
• 非常用待機機器の統合
• 保護システム接地

これらの詳細は、施設計画のための全体単線配電系統図につながります。構成を今最適化すれば、後でほとんど改訂不要。

機器の定格/サイジング

配電システムの次のステップは機器定格の決定。適切な定格選定には以下の最終化が必要：

• 定格電圧、電流、周波数
• 電圧と周波数変動
• 故障耐容電流と時間
• 故障遮断容量
• クリアランスとクリープ距離

すべての機器は、前述の配電システムパラメータを使用して納入されます。許容電圧・周波数変動許容度は機器固有で、制限を電力システムパラメータと整合させる必要があります。電圧降下補正装置と無停電電源システムの具体的対策を計画する必要があります。

市場可用性制約により、計画構成の選定が困難になる場合があります。開閉装置、変圧器、遮断器遮断容量の定格が制限要因となり、予期せぬ追加機器を導入して予測配電システムパラメータを維持することになります。

設計と計画のまとめ

配電システムはあらゆる産業で多額の投資資金と相応の運用コストを必要とします。データ収集、適切な構成選定、計画ツールとモデリング・ドキュメント化ソフトウェアを用いた適切機器選定など、最適パフォーマンスの配電システム設計には複数ステップが必要です。

E3.Seriesによる設計と計画

配電システム計画には細部への大きな注意が必要。設計、ドキュメント化、機器選定には既に多くの時間を要します。E3.seriesは設計者のためにこのプロセスを容易にする優れたツールを提供します。

E3.Schematic

ヒューズからトランスまで、電気制御の設計とドキュメント化プラットフォームを提供。複数メーカーのインテリジェントコンポーネントベースライブラリから定格とサイズを取得し、配電システムパラメータと要件ベースの情報と仕様提供を支援。以下も提供：

• 短絡防止
• 再利用可能な一元格納サブ回路
• 自動並列接続
• コンポーネント駆動部品ライブラリ
• 有効部品使用の保証
• 接続とデバイスのオンラインクロスリファレンス
• 端子構成
• PLC統合
• 自動ワイヤ番号付け

E3.schematicは、BOM、接続リスト、組立手順、データシートなどの関連ドキュメントを含むすべての設計データを管理。

E3.Panel

E3.Panelでエンジニアはパネルエンクロージャ内にコンポーネントをレイアウト可能。簡単なコンポーネントスナップ配置、コンポーネント干渉防止、E3.schematicと統合でどちらのツールでも設計作業開始可能。電気と機械の側面がいかに一つの統合CADに融合するかを容易に確認。配線ルーティングも提供し、回路図からワイヤを自動接続し、構成に対して可能な最短ルートを生成。以下も提供：

• 完全コンポーネント定義
• スロットとマウント機能
• 制限エリアサポート
• ブレークアウトと切削詳細
• 配線用最短経路アルゴリズム
• ワイヤ分離
• 3D可視化
• 自動配線、穴あけ、フライス加工機との統合

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配電システム設計・計画に最適なツールを入手

配電システムの設計と実装には、すでに多くの作業と労力が必要です。自動化またはシンプル化できる項目に貴重な時間を浪費しないでください。計画と設計は重要であり、最初から適切に実施すれば、将来膨大な時間を節約できます。

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