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構内配電方式の決定方法の備忘録

目次

構内配電方式の概略

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高圧受電設備において、施設内の各所(サブ変電所や動力・電灯盤など)へ電力を
どのように送り届けるかを決めるのが「構内配電方式」となる。

建物の規模や用途、負荷(電気を使う機器)の重要度
そして予算(経済性)のバランスを見て最適な方式が選ばれる。

構内配電方式の種類

樹枝状(放射状)配電方式

メインの受電設備から、木の枝が分かれるように各サブ変電設備や負荷へ1回線で電力を供給する方式。
比較的小規模〜中規模の工場やビルで最も一般的に採用される。

メリット

  • 構成が非常にシンプルであるため、設計・施工が容易。
  • 配線や保護継電器(ブレーカーなど)の構成が単純で済むため、最も経済的(低コスト)
  • シンプルゆえに、日常的な保守点検がしやすい。

デメリット

信頼性が低い。配電線路や途中の機器で事故(短絡や地絡など)が起きると
その事故点より下流に接続されているすべての設備が停電してしまう。

常用・予備線方式(本線・予備線方式)

普段使う「常用線(本線)」と、万が一のときに使う「予備線」の2回線を用意しておく方式。
重要度の高い設備(病院、データセンター、大規模工場など)への配電で用いられる。

メリット

常用線で事故が起きても、スイッチ(切替器)で予備線に切り替えることで給電を再開できるため
樹枝状方式よりも信頼性が高い

デメリット

切り替え動作を行っている間は短時間の停電(無電圧時間)が発生する。
ケーブルを2系統用意する必要があるため、コストは高くなる。
予備線を他の設備と共用するか、専用にするかでコストと運用制限が変わる。

ループ(環状)配電方式

各サブ変電設備をリング状(ループ状)に電線で結び
双方向から電力を供給できるようにした方式。
広大な敷地を持つ大規模工場や学校のキャンパスなどで採用される。

メリット

ループ内の一箇所でケーブルの断線や事故が起きても、事故区間だけを切り離し
反対側(別ルート)から給電を継続できるため信頼性が非常に高い

デメリット

常に双方向からの電流を考慮する必要があるため
事故時にどこを遮断すべきかを判断する保護継電方式(リレー設定)が非常に複雑になる。
ケーブルの送電容量を大きく取る必要があり、機器のコストもかかるため経済性には劣る。

各方式の比較まとめ

方式信頼性経済性(コスト)保護方式の複雑さ主な適用先
樹枝状方式◎ (安価)単純一般ビル、中小規模工場
常用予備線方式△ (やや高)普通病院、重要設備のある工場
ループ方式× (高価)複雑大規模工場、大学キャンパス

構内配電電圧の決定方法例

構内配電電圧は,負荷の電気的特性,分布状態を検討し,設備規模に応じ
サブ変電設備の配置計画と合わせ,経済性と省エネルギー性を考慮しつつ,次の事項を検討して決定する.

負荷の電圧,容量及び分布状態

図:電動機の電圧別最適出力の範囲例
※斜線部は経済性を無視した場合の技術的可能範囲

電動機はその容量により技術的
経済的な電圧レベルを考慮する。

建物の用途と規模

表:建物の規模と配電電圧例

建物の規模が大きくなれば負荷電圧を高くすることが経済的となる。

配電距離と電圧変動

電圧変動(電圧降下)が許容値以内であること
配電距離が長いほど電圧変動及び電力損失が大きくなるため
配電電圧のアップが必要となる.

構内配電方式の決定方法例

設備が比較的小規模で特別な理由がない場合,変電所は1カ所とし
なるべくシンプルな構成とするほうが経済的であり,シンプルゆえの信頼性も期待することができる。
一方,設備が大規模でサブ変電所を設ける場合は負荷及び変電設備の配置、設備容量、負荷の
重要性と経済性などを考慮して適切に構内配電方式を決定する必要がある。

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