金属被覆型開閉装置と金属密閉型開閉装置の違いは何ですか？

適切な選択をする中電圧開閉装置これは、あらゆる重要電力システムにとって基礎となる決定事項です。システムの安全性、長期的な信頼性、そして日々のシステムの稼働状況に直接影響を与えます。

技術者は、金属被覆型開閉装置と金属密閉型開閉装置という、主に2つの選択肢に直面することが多い。

人々はこの2つのタイプを混同しがちです。どちらも金属製の筐体を使用していますが、内部構造、安全機能、性能は根本的に異なります。

根本的な違いは、区分化と保守性にある。

• 金属被覆開閉装置厳密に分離された接地された金属製コンパートメントと引き出し式回路ブレーカーにより、最大限の安全性と稼働時間を実現するように設計されています。
• 金属製の密閉型開閉装置全てのコンポーネントが単一の筐体に収められているため、よりコンパクトでコスト効率の高いソリューションを提供します。

両者の主な違いを簡単に概説します。

カテゴリーの定義

金属密閉型とは何ですか？

「金属筐体型」という用語は、技術的には金属製の筐体に収められたあらゆる開閉装置を指す。

しかし、金属被覆型と金属密閉型の開閉装置を直接比較する場合、これは特に、金属被覆型に比べて設計要件が緩やかな構造タイプを指します。

このカテゴリーは、より統合的でコンパクトなデザイン哲学によって特徴づけられます。複数の構成要素を一つの共有空間に統合します。

主な特徴は以下のとおりです。

• 単一のメインエンクロージャー：回路遮断器、バスバー、計装機器などの主要コンポーネントはすべて、1つの外部金属製筐体内に収められています。
• 限定的な内部障壁：障壁や仕切りが存在する場合もあるが、それらは金属被覆構造に必要な接地された完全金属製の障壁ではない。そのため、ある箇所で発生した故障が近隣の部品に容易に伝染する可能性がある。
• 代表的な構成要素：この機器には、固定式または引き出し式ではない回路遮断器、負荷開閉器、またはスイッチとヒューズの組み合わせがよく使用されます。
• 適用基準：これは、安全な運用を保証する特定の基準に基づいて構築されていますが、金属被覆機器の厳密な区画化は必要としません。これらの基準は、以下の組織によって設定されています。NEMA（全米電気機器製造業者協会）ガイドライン.

金属被覆とは？

金属被覆開閉装置は、金属で覆われた開閉装置の中でも特に高級なクラスに属するものです。

これは、はるかに厳しい建築基準と安全基準を満たすように設計されており、最も重要な電気設備を保護するための最良の選択肢となっています。

その設計理念は、安全性、信頼性、そしてメンテナンスの容易さを何よりも優先するものである。

金属被覆機器の決定的な特徴は以下のとおりです。

• 厳密な区分け：これが最も重要な特徴です。主回路ブレーカー、主母線、ケーブル終端部、低電圧制御装置はそれぞれ独立した接地された金属製の区画に隔離されています。
• 引き出し式回路ブレーカー：ブレーカーはラック機構の上に設置されているため、作業員は筐体からブレーカーを物理的に取り外すことができます。これにより、生産ライン全体を停止させることなく、安全なオフラインでの保守、テスト、および迅速な交換が可能になります。
• 自動安全シャッター：引き出し式遮断器を取り外すと、接地された金属製シャッターが自動的に固定された一次接点を覆います。これにより、作業員が活電部に触れるのを防ぎます。
• 機械式および電気式インターロック：これらの安全システムは、閉じた状態の遮断器を接続位置に押し込んだり、負荷がかかっている遮断器を引き抜いたりするなど、危険な操作を阻止します。

直接比較

適切な仕様を策定するためには、エンジニアはこれら2種類の開閉装置の直接的な違いを検討する必要があります。以下の表と詳細な内訳は、最も重要な技術的および財務的指標に基づいて両者を比較したものです。

構造と区画

両者の最も明白な違いは、物理的な構造にある。

• In 金属被覆開閉装置ケーブル終端部の故障などの障害が発生した場合でも、接地された金属製の筐体内に閉じ込められます。これにより、障害が主母線や近隣の遮断器筐体に広がるのを防ぎ、システム全体を重大な故障から保護します。
• 対照的に、単一エンクロージャー設計では金属製の密閉型開閉装置これは、あるエリアで発生したアークフラッシュ現象が、近隣の機器に損傷を与える可能性が高くなることを意味します。その結果、停電がより長く、より広範囲に及ぶ可能性があります。

安全基準の規定

規格がデザインを形作る。

• 金属被覆開閉装置これは、金属被覆に関するIEEE C37.20.2規格に準拠しており、この規格では、接地された金属バリア、引き出し式要素、および安全インターロックといった、上述の機能が明確に要求されています。
• 金属製の密閉型開閉装置多くの場合、金属密閉型遮断器開閉装置に関するIEEE C37.20.3などの規格に基づいて製造されます。この規格は、機器が本来の用途において安全であることを保証する一方で、同等のレベルの障害分離や保守の容易さを要求していません。

メンテナンスとダウンタイム

ここに、運用上の違いが非常に明確になる点がある。

• と金属被覆ギアこれにより、技術者は単一のフィーダーを停止し、ブレーカーをラックから取り外し、施設の残りの部分はメインバスから電力供給を受けたまま、安全にメンテナンス作業を行うことができます。
• 多くの人にとって金属製の密閉型デザイン固定ブレーカーの場合、単一の機器の保守点検を行うには、配電設備全体の停止が必要になることがあります。データセンターや連続生産工場では、こうした停止によるコストは、安価な機器で節約できる金額をあっという間に上回ってしまう可能性があります。

アークフラッシュ軽減

人員の安全が最優先事項です。

金属被覆装備の区画化された構造は、接地された鋼鉄製の障壁が爆発を封じ込め、圧力を分散させるのに役立つため、アークフラッシュ発生時に作業員をより効果的に保護します。

遠隔操作によるラック操作が可能になることで、作業者は安全な距離から遮断器を移動させることができ、アークフラッシュエネルギーへの曝露を大幅に低減できる。

コストとライフサイクル価値

金属製の密閉型開閉装置は、初期購入価格が常に低い。そのため、予算重視のプロジェクトや、それほど重要度の高くない用途にとって魅力的な選択肢となる。

しかし、ミッションクリティカルな施設においては、初期価格だけでなく、総所有コスト（TCO）も考慮する必要があります。金属被覆開閉装置は、メンテナンスによるダウンタイムの削減、安全性の向上、システム強度の向上といった利点があり、結果として30年以上にわたる機器の耐用年数全体でTCOの削減につながることがよくあります。

規格に関する徹底解説

単に規格の数値を引用するだけでは不十分です。機器の性能と安全性を決定づけるのは規格の実際の要求事項であるため、エンジニアはこれらの規格が実際に何を要求しているのかを理解する必要があります。では、その詳細を見ていきましょう。

IEEE C37.20.2（金属被覆）

この規格は詳細かつ厳格なものです。主な要件は以下のとおりです。

• 隔離された区画：遮断器、母線、ケーブル、低電圧の4つの主要エリアは、接地された金属製の仕切りによって互いに分離されなければならない。これらのエリア間に意図的な開口部があってはならない。
• 取り外し可能な要素：この規格では、回路遮断器の引き出し機構に関する要件を定めており、その中には「接続済み」、「テスト済み」、「切断済み」の明確な位置も含まれている。
• 安全インターロック：遮断器が閉じているときに動作を停止させ、完全接続位置またはテスト位置にない限り閉じないようにするインターロックが必要となる。
• 絶縁および試験手順：金属被覆の機器は、より高い基本インパルスレベル（BIL）定格を含む、より厳しい誘電試験に合格する必要があり、雷やスイッチングイベントによる電圧サージに対応できる能力を証明する必要がある。

IEEE C37.20.3と比較してください。

一方、金属筐体型遮断器開閉装置に関するIEEE C37.20.3規格は、性能重視の規格ではあるものの、構造的な要求はそれほど厳しくありません。この規格では、スイッチが負荷電流を安全に遮断できることを保証しますが、金属筐体型に見られるような厳密な区画化、引き出し機能、あるいは広範なインターロック機構は要求していません。

これにより、よりコンパクトで手頃な価格の機器が実現し、安全性も高く、想定される用途にも適しています。ただし、金属製の同等品に比べて、保守や故障箇所の特定が容易ではありません。詳細については、必ず以下を参照してください。公式のIEEE規格.

開閉装置の選び方：金属密閉型 vs 金属被覆型

この情報を基に、エンジニアはどのようにして特定のプロジェクトに最適な開閉装置を選択するのでしょうか？そのプロセスでは、製品ラベルだけでなく、用途要件に基づいた意思決定フレームワークが用いられます。

仕様策定にあたっては、以下の手順に従ってください。

1. 負荷の重要度を評価する：その開閉装置は、病院の手術室、データセンターのサーバーラック、あるいは連続プロセスプラントのいずれに電力を供給しているのでしょうか？1時間のダウンタイムによる損失が大きい場合、金属被覆開閉装置を採用するメリットは大きいでしょう。一方、商業ビル内の緊急性の低い負荷に電力を供給するだけであれば、金属被覆開閉装置で十分な場合もあります。
2. 保守戦略とダウンタイムコストを評価する：施設の定期メンテナンス計画はどのようなものですか？プラント全体を停止せずに個々のフィーダーを保守する必要がある場合は、引き出し式ブレーカーが必須となります。プラント全体の停止による経済的影響と、保守可能な機器の追加コストを比較検討してください。
3. 安全要件とアークフラッシュ危険度レベルを分析する：開閉装置設置場所における利用可能な短絡電流によって、アークフラッシュエネルギーの潜在値が決まります。高エネルギー環境においては、金属被覆開閉装置の優れた封じ込め性能と遠隔設置能力が、重要な安全要件となります。
4. 物理的な設置面積と予算を考慮する：最後に、物理的な制約と初期プロジェクト予算のバランスを取ることが重要です。金属被覆型開閉装置はより広い設置面積と高額な初期費用を必要とします。設置スペースが限られており、用途がミッションクリティカルでない場合は、コンパクトで手頃な価格の金属被覆型開閉装置が有効な解決策となります。

シナリオ1：地域データセンター

ここでは、稼働率100%が最優先事項です。一度の停止による経済的損失は莫大です。保守戦略としては、遮断器の定期的かつ予防的な点検・整備が挙げられます。

この用途においては、金属被覆開閉装置が唯一責任ある選択肢です。故障封じ込め機能により、単一のフィーダーの問題が施設全体の停止につながるのを防ぎ、引き出し式遮断器により、重要な負荷への支障を一切なくしてメンテナンスを行うことができます。初期費用は高くなりますが、高額なダウンタイムを防ぐための対策として十分に正当化されます。

シナリオ2：商業用不動産開発

このプロジェクトは、複数のテナントが入居するオフィスビルを対象としています。電力供給の信頼性は重要ですが、負荷はデータセンターほど厳密ではありません。

電気室は狭く、初期建設予算が大きな制約となります。このような状況では、金属製の密閉型開閉装置が最適です。コンパクトな設置面積で安全かつ信頼性の高い配電を実現し、初期費用も抑えられます。また、定期メンテナンスは営業時間外や週末に実施できるため、テナントへの影響を最小限に抑えることができます。

価値判断

金属被覆型開閉装置と金属密閉型開閉装置のどちらを選ぶかは、典型的なエンジニアリング上のトレードオフです。どちらが単独で「優れている」かではなく、用途にどちらが適しているかが重要なのです。

金属被覆開閉装置は、最も要求の厳しい重要な電力システムにおいて、最大限の安全性、保守性、およびシステム強度を最優先に設計されています。一方、金属密閉型開閉装置は、設置面積と初期予算が主な懸念事項となる、それほど重要度の高くない用途において、安全で信頼性が高く、費用対効果の高いソリューションを提供します。

最終的に、決定は初期費用のみに基づいて行うべきではありません。安全性、信頼性、運用継続性といった、アプリケーションの長期的なニーズを総合的に評価する必要があります。