産業用電力配電システムの包括的ガイド: 信頼性の高いソリューションとベストプラクティス
産業における電力配電 – 知っておくべきすべて
本日は、産業界で電力がどのように配電されているかの全体像を、産業環境の視点から解説します。産業では、電気盤（パネル）がバスバー、遮断器、メーターなど各種機器を収容し、電力配電の主要な役割を果たします。
これらのパネルは産業施設の各セクションに分散配置され、個々の設置システムへ電力を供給するため、ケーブルダクトで相互接続されています。この概念を簡潔に見ていきましょう。
産業用電力配電の構造
産業用電力システムでは、電力は民間事業者または公共事業者、または両方から供給されます。供給電圧は 11kV、33kV、66kV、132kV の範囲です。これらの高電圧は降圧トランスにより低電圧に変換されます。
440V 以下の電圧範囲は低圧（低張力/LT）システムと呼ばれます。この降圧電圧は、開閉装置（電気スイッチ、遮断器、ヒューズ、保護装置、計器盤等で構成）を通じて、さまざまなパネルと機器へさらに供給されます。
下図は電力配電の概略図を示します。このモデルスキームは、主に大規模および中規模産業で採用されます。場合によってはサブLTパネルがなく、配電エリアの規模（供給するユニット/セクション数）に応じて、LTパネルから直接SDBへ電力が供給されることもあります。
上図のこの電力配電モデルに含まれる要素は、LTパネル、サブLTパネル、SDB（配電分電盤）、PDB（動力分電盤）、LDB（照明分電盤）です。
各トランスからの給電はLTパネルへ集約され、全電力配電スキームのメイン開閉システムとして総負荷需要を担います。LTパネル内部の要素については後ほど詳述します。LTパネルの出力フィーダーはサブLTパネルへ接続され、特定セクションの負荷群へ需要を供給するために配置されます。
サブLTパネルのインカミングはSDBへ接続され、電気炉、ホイスト等の機械群（各種PDBへ接続）へ電力を供給する負荷向けに配置されます。
PDBは負荷を電源に接続する実際の動力接点として機能し、個々の機械が直接電源に接続されます。また、PDBからの一部電力はLDBへ供給され、街路灯（シンプル街路灯プロジェクトはこちら）、作業エリア照明、プラグボード等の照明機器へ給電されます。
配電システム内のすべてのパネルは、機器と作業員の保護のため、適切な接地/アースが施されています。
低圧（LT）パネル
配電側の各開閉装置は、LT（低圧）パネルと呼ばれる金属閉鎖構造体に収容されます。これらのLTパネルは、トランスから受電し、各サブLTパネルへ電力を配電する責任を持ちます。定格は 430V、三相、50Hz、三線式または四線式システムです。
床置き自立型ユニットで、完全密閉・拡張可能なタイプです。設計には操作要員とメンテナンス要員の安全のためのすべての規定が含まれます。
LTパネルの内部接続は下図の通りです。
空気遮断器 (ACB: Air Circuit Breaker)
正常運転時に手動または遠隔操作で回路を投入/遮断し、故障時に自動的に遮断します。3極/4極タイプがあり、定格は負荷電流（または遮断容量）により決定され、引き出し型または固定型があります。
ACB（空気遮断器）は、端子をボルト締め式中性リンクで接続するための必要なバスバーを備えます。過負荷、地絡、短絡などの保護システムを実現するマイクロプロセッサシステムを装備。CT、ランプ、アメーター、ボルテメータ等を用いた必要な表示と計器要件も提供します。
バスバーと接続
バスバーは高導電率銅で作られます（コスト削減のためアルミバスバーを使用する場合もあります）。LTパネルは、メイン水平バスバーシステムと、バスバーアレイ上の補助垂直バスバーで構成され、パネルを前面アクセスでケーブル接続できるように配置されます。
送り出しケーブルは、パネルメーカーに応じて固定またはフレキシブル接続でバスバーに接続されます。すべてのバスバーは承認された方法で適切に絶縁/スリーブ処理されています。
バスバーはトランス端子から電力を受け取り、ACB、コンデンサバンク開閉装置、その他接続負荷など、パネル内の各要素へ供給します。バスバーはパネルの上部、下部、または両側に配置できますが、多くは上部バスバーがトランス電源を受け、下部バスバーがDG（ディーゼル発電機）セットからの電源を受けます。
バスカップラー（Bus Coupler）
異なる電源のバスバー同士（定格は同一）を、アークや電源中断を生じさせずに連結します。同一パネル上の他の遮断器メンテナンス時、このバスカップラーが電源を他方へ切り替えます。インターロック機能付きの開閉装置（ACBを含む）としても機能します。
コンデンサバンク（力率改善パネル）
バスバー、MCCB、調整リアクトル、コンデンサユニット、電磁接触器、計器、ケーブルで構成される独立パネルです。自動力率調整パネル（APFC）とも呼ばれます。このパネルはケーブルを介してLTパネルのACBや他の開閉装置と接続されます。
コンデンサとリアクトルは空冷式屋内タイプです。コンデンサバンクは電源に並列接続され、システムの力率を改善します。コンデンサは、補償すべき無効電力量に応じて、プログラマブルデバイスにより自動的に、またはスイッチにより手動で投入/解列されます。
計器と表示
LTパネルのボルテメータ、アメーター、力率計は各種パラメータを表示し、これらはMCBで保護されます。すべてのLTパネルには、各相ごとの表示灯（主にLED）が設けられ、充電状態や故障状態を表示。始動/停止押しボタンも計器盤に設けられ、投入指令や非常停止などの入力コマンドを与えます。
サブLTパネル
これらのパネルはLTパネルと類似していますが、定格はLTパネルよりやや低く、トランス近くのLTパネルとは異なり、産業の特定セクション（組立セクション、出荷セクション等）に配置されます。これらは各種SDBへ電力を配電するメインとして機能し、LTパネルから受電してSDBへ分配します。
内部回路はLTパネルと同様（バスバー、コンデンサバンク接続、ACB、計器盤 - バスカップラーは多くの場合含まれない）です。
これらのパネルにはユーティリティバスバーチェンバーおよびDG（ディーゼル発電機）セットバスバーチェンバーも含まれ、ユーティリティからの電力供給量が少ない際、一部負荷（SDB）をDG電源に切り替え可能です。ただし多くの場合DGチェンバーはサブLTパネルではなくLTパネル自体に配置されます。サブLTパネルにもコンデンサバンクやAPFCユニットが含まれ、力率改善を行います。
配電分電盤 (SDB: Sub-Distribution Boards)
各メーカーから標準設計とカスタム設計の両方で提供されます。SDBは銅/アルミバスバーで構成され、サブLTパネルまたはメインLTパネルから受電し、各種大容量機械（電気炉、チラー、給水ポンプ、オーブン等）およびPDB（動力分電盤）へ分配します。
ACBまたはMCCBで受電（インカミング）し、送り出しMCCBまたはSDFU（スイッチ・ディスコネクト・ヒューズユニット）で分配します。SDFUはヒューズリンク（大遮断容量HRCヒューズ）と直列のスイッチ、手動操作用機械構造で構成され、負荷切替、遮断、短絡保護に使用されます。
一部のSDBには、特に大容量誘導負荷へ給電するSDBでは力率改善のためコンデンサバンクも含まれます。SDBはバスバーを用いて内部のすべてのSDFUやデバイスをバスバーチェンバー経由で接続し、高容量ケーブルでケーブルチェンバー経由の送り出し接続も可能にします。
各負荷切替コンパートメントには、永久識別ラベル、表示灯、必要に応じた計器が装備されます。下図はSDBの概略図を示します。
動力分電盤 (PDB: Power Distribution Boards)
これらはさまざまな機械・装置へ電力を分配するよう設計されており、大型ビルでも同様のPDBを介した配電を見ることができます。PDBは短絡保護と過負荷保護システムを内蔵。さまざまな故障タイプに対して、大容量遮断器（CB）をトリップさせる各種保護継電器を装備。
PDBは金属製エンクロージャで、金属取付具に取り付けられた各種MCBで構成され、モーター等の各種動力機器を接続し、各種LDBへも電力を分配します。
PDBは各種SDBから受電し、隣接する負荷へ対応供給します。したがって、コンベア切替、リフト/ホイスト機械、ポンプ制御セット等、アプリケーションに近接して配置されます。
壁掛け型または床置き型は、顧客要件と定格電力により決定されます。SDBインカミングに加え、一部PDBにはUPS（無停電電源装置）が補助電源として装備され、停電時の機器サービス継続性を確保します。
照明分電盤 (LDB: Lighting Distribution Boards)
これらは（電気配線・工事における）最終分電盤であり、照明、エアコン、小型モーター切替、ブロワー等のポータブルデバイス用プラグボード等、小負荷切替エリアに配置されます。ご家庭やオフィスでも同様のLDBを目にすることができます。低負荷切替操作に用いられます。
LDBは各種MCBで構成され、各MCBが個別負荷のスイッチとして機能します（場合により2灯以上を1つのMCBで制御）。これらのMCBは過負荷および短絡状態から負荷を保護します。MCBは金属ラックに取り付け/固定されます。これらのボードはPDBから受電し、照明負荷へ供給します。多くは壁掛け型ボードです。
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