高電圧コンテナユニットの電気的構成の説明

高電圧開閉装置および配電システムは、ユニットの電力伝送および配電における重要なリンクであり、主に高電圧開閉装置、PTキャビネット、および並列キャビネット（複数のユニットを並列接続する場合に構成）から構成されます。中でも、発電機出力キャビネットである高電圧開閉装置は、定格電圧12kV、遮断容量25kA以上の真空遮断器（VCB）をコアコンポーネントとして備えており、故障電流を確実に遮断してシステムの安全性を確保できます。キャビネットには、測定および保護クラス（5P20）のCT/PTが装備されており、PTの仕様は10.5kV/0.1kVで、主に電圧測定、同期制御、過電圧/低電圧保護に使用されます。同時に、10kVの酸化亜鉛避雷器が装備されており、発電機と主変圧器を過電圧衝撃から効果的に保護します。さらに、この開閉装置には短絡、過負荷、地絡保護機能があり、手動および電気による開閉操作をサポートし、誤操作を防止するために位置表示と電気インターロック装置が装備されています。PT キャビネットはオプション構成で、主な機能は、システムに電圧信号、同期信号、計器用電源、および保護電圧源を提供し、制御および保護システムの正常な動作を保証することです。複数のユニットを並列接続する必要がある場合は、並列キャビネットが必要です。このキャビネットには、自動同期装置と手動同期装置が統合されており、周波数差、電圧差、位相角差のインターロック機能があり、ユニット間の自動無効電力および有効電力分担を実現し、並列運転の安定性と経済性を保証します。

制御および保護システムは、ユニットの安全かつ効率的な運転のための「頭脳」であり、ユニットコントローラ、高電圧リレー保護、ローカル/リモート監視の3つのモジュールで構成されています。ユニットコントローラには、Deepsea DSE7320やComApなどの有名ブランド、または同等の性能を持つ国産品が推奨されます。自動起動/停止機能とAMF（主電源障害時の自動切替）機能を備え、水温、油圧、速度、電圧、電流、周波数、電力などの主要な運転パラメータをリアルタイムで監視できます。同時に、過電圧/低電圧、過周波数/低周波数、過電流、短絡、過速度、高水温、低油圧などの複数の保護機能を統合しています。故障情報と履歴イベントを自動的に記録し、RS485/Ethernetリモート通信をサポートすることで、運用および保守管理を容易にします。高電圧リレー保護はマイクロコンピュータ保護装置を採用しており、発電機差動保護、過電流/瞬時トリップ保護、地絡保護（NGR側零相CT）、過電圧/低電圧保護、過周波数/低周波数保護、逆電力保護（系統連系時）など、完全な保護機能を備えています。故障に迅速に対応し、故障回路を適時に遮断し、機器の損傷リスクを最小限に抑えます。監視に関しては、ローカル方式とリモート方式の組み合わせを採用しています。ローカル方式では、高電圧制御盤と低電圧制御盤がコンテナの片側に中央に配置されており、現場での操作と監視が容易です。リモート方式では、MODBUS TCP/4G/5G通信プロトコルをサポートしており、SCADAシステムやクラウドプラットフォームに接続して、ユニットの動作状況、パラメータ調整、故障の早期警告をリアルタイムでリモート監視し、運用と保守の効率を向上させることができます。

低電圧補助電気システムは、ユニットの正常な動作を保証するもので、主にAC400V低電圧配電盤とDC24V DCシステムで構成されています。低電圧配電盤は、主にウォータージャケットヒーター、スペースヒーター、除湿ヒーターなどの凍結防止および防湿機器、コンテナ照明、コンセント、排気ファン、電動シャッターなどの環境制御および補助電気機器、充電器、制御電源、火災/煙感知器などの安全および制御機器を含む各種補助機器に電力を供給します。配電盤には、補助電源の安全性と安定性を確保するために、MCCB、ミニチュアサーキットブレーカー、漏電保護装置、表示灯、電圧計/電流計などが装備されています。ユニットの緊急電源および制御電源として使用されるDC24V DCシステムは、容量150～200Ahの24Vメンテナンスフリー鉛蓄電池または低温蓄電池を採用し、入力電圧AC400Vのインテリジェントフロート/均等化充電器を備えており、蓄電池の自動充電および放電管理を実現できます。同時に、DCシステムの信頼性と安全性を確保し、DC電源の故障がユニットの正常な起動および動作に及ぼす影響を回避するために、バッテリー遮断スイッチ（ロック可能）、ヒューズ、および絶縁監視装置を備えています。

励磁およびAVRシステムは、発電機電圧の安定性を確保するためのコア補助システムであり、主発電機システムと連携して動作します。本機は、PMG永久磁石ブラシレス励磁方式（標準構成）を採用しています。従来の励磁方式と比較して、歪み耐性が高く、始動性能が信頼性が高く、メンテナンスが容易であるという利点があり、さまざまな負荷条件のニーズに対応できます。励磁システムの制御コアであるデジタル自動電圧調整器（AVR）は、発電機出力電圧の安定性を確保するための自動電圧調整を実現するだけでなく、並列運転時の無効電力/力率制御および無効電力分担をサポートし、本機の電力供給品質と運転経済性をさらに向上させます。

ケーブル、バスバー、接地システムは、電気構成の「血管」であり、電力伝送の安全性と信頼性に直接影響します。高電圧ケーブルには、主に発電機、高電圧キャビネット、NGRキャビネット間の電力伝送に使用されるYJV22-8.7/10kV難燃性銅芯ケーブルが採用されており、難燃性、耐熱性、耐腐食性を備えています。低電圧ケーブルにはZR-YJV 0.6/1kV仕様が、制御ケーブルにはZR-KVV/KYJVPシールドケーブルが採用されており、耐油性、耐熱性、耐干渉性を備え、制御信号と低電圧電力の安定した伝送を保証します。高電圧キャビネットには、絶縁熱収縮処理を施した銅バスバー（TMY）が採用されており、絶縁性能を向上させ、短絡故障を防止します。接地システムに関しては、コンテナ筐体は確実に接地されなければならず（2箇所以上）、発電機の中性点、高圧キャビネット、NGRキャビネット、低圧キャビネットなどのすべての電気機器は統一された接地グリッドに接続される必要があります。接地抵抗は4Ω以下である必要があり、これにより故障電流を効果的に放散し、機器と人員の安全を確保できます。

安全およびインターロックシステムは、複数の保護措置によって潜在的な安全上の危険を排除し、ユニットの動作を保証する重要なものです。高電圧ドアインターロック装置は、ドアが開いたときに電源を遮断またはロックする機能を実現し、作業員が誤って高電圧エリアに立ち入って感電事故を引き起こすことを防ぎます。電気インターロック装置は、接地された状態での閉鎖や接地ナイフの電気による閉鎖などの誤操作を効果的に防止し、機器の安全性を確保します。緊急停止装置は、機械本体、コントロールパネル、リモートの3方向制御モードを採用しており、突発的な故障が発生した場合に機械を迅速に停止し、故障による損失を最小限に抑えます。同時に、高電圧危険、閉鎖禁止、接地標識、警告灯などの安全標識がコンテナや電気機器に掲示され、作業員に安全に注意するよう促します。

さまざまなシナリオの個別のニーズに対応するため、本ユニットはさまざまなオプション構成も提供しています。昇圧電源に低電圧ユニットを使用する必要がある場合は、400V→10.5kVボックス型トランスを構成できます。主電源とユニット間の自動切り替えを実現する必要がある場合は、ATS/デュアル電源スイッチングデバイスを組み合わせられます。遠隔操作および保守機能を向上させる必要がある場合は、4G/5G、GPS、クラウドプラットフォーム機能を統合した遠隔監視ボックスを構成できます。防火安全性を強化するために、煙および温度検出器と組み合わせたヘプタフルオロプロパン/エアロゾル消火システムを構成できます。騒音および断熱のニーズに対応するために、ユニットの動作騒音を低減し、低温環境に適応するために、二重層ロックウール断熱、吸排気騒音除去、および電動シャッターを採用できます。

高電圧コンテナユニットの電気構成は、機器の品質と運転の安全性を確保するため、関連する国内外の規格に厳密に準拠しています。一般的な実施規格としては、GB/T 2820「往復動内燃機関駆動交流発電機」、GB/T 1029「三相同期機の試験方法」、GB 50149「電気設備工事における母線設置の施工及び受入基準」、GB 50217「電力工事用ケーブルの設計基準」、IEC 60034「回転電気機械」などがあります。すべての構成は規格要件を満たしており、様々な工事現場における電力供給ニーズに対応できます。