単線図は、最も重要な図面であると同時に、変電所で最も頻繁に無視される図面でもあります。これは施工図として機能せず、スケールに従って描かれていませんが、便利にも三相のうち二相を隠しています。それにもかかわらず、すべての短絡研究、すべての保護設定、すべてのスイッチギアログ、およびすべてのアークフラッシュラベルは単線図に遡ります。これを更新する際の誤りや遅延は、他の関連文書における後続の誤りにつながります。.
単線図は、確かに最も重要ですが、しばしば無視される図面です。これは施工図ではなく、スケールに従って作成されていませんが、簡単に三分の二の相を隠します。この事実にもかかわらず、すべての短絡研究、保護設定、スイッチギアログ、およびアークフラッシュラベルは単線図に遡ることができます。更新に関連する誤りや省略は、すべての関連文書における誤りを引き起こす可能性があります。.
SLDとは何か、そして何でないか
単線図（SLD）は、三相電力システムが各電力接続のために1本の線で表される図です。電気機械は二相のために同じ方法で構築されているため、1つの相だけでなく、同時にすべての三相に対して1つの構成を使用できます。SLDで使用される記号は、SLDの各ポイントでどの機械のアップグレードが使用されるかを決定します。柔軟性を持たせるために、SLDは指定されたルールに従います。北米では、IEEE標準315を通じて構成された記号を使用することを意味し、他の地域ではIEC 60617記号の使用が推奨されます。.
デバイスはSLD内の位置で表され、電気設備の優先順位は他の種類の図面で示されます。これは、両方の配置を示すことができない場合、電気配置が表示されることを意味します。.
単線図を研究ツールとして、また施工文書としての区別を保持することは重要です。なぜなら、米国の実務は、ほとんどのIEC市場よりもこの二者の間により明確な線を引くからです。 米国の公共事業および産業実務における単相（単線）図の説明が 述べられています。.
すべてのSLDが示すべきこと
SLDは、必要なすべての詳細が含まれている場合にのみ完全です。何かを省くと、SLDは設計された研究で機能する目的を果たすことができません。
- バス：名前または番号と定格電圧を含む。表現は太い線のように見えます。.
- トランス：必要な情報は、定格電力と電圧、パーセンテージでのインピーダンス、接続（デルタまたはワイ）、接地、およびタッピング範囲、巻線の類似です。.
- 発電機：提供されるべき情報には、定格電力、端子電圧、力率、リアクタンス、および中性接地が含まれます。.
- ラインおよびケーブル：長さ、導体またはケーブルの種類、およびインピーダンス。.
- スイッチングデバイス：回路ブレーカー、切断器、ヒューズスイッチとその定格および位置。.
- 計器用変圧器、電流変圧器と電圧変圧器の比率、およびこれらの変圧器が供給するリレーの機能。.
- 負荷と機械：定格出力、力率、および大きなモーターの起動時の初期データ。.
- 補償：キャパシタバンクとリアクタンスのMvars定格。.
このリストは、SLDをパー単位インピーダンススキームに変換する理由でもあります。すべてのコンポーネントは、選択したシステムベースに基づいてパー単位の同等物に置き換えられ、結果として得られるシステムは、負荷フローまたは短絡ソフトウェアが解決するものです。.
シンボルの読み方
基本を理解した後、視覚言語に調整するのは簡単な作業です。回転している機械は、Gは発電機、Mはモーターを示す文字の隣にシンボルがある円として表示されます。2つのコイルを持つ変圧器は、2つの巻かれた円として表示されるか、北米のいくつかの図では、デルタまたはワイのシンボルが隣にあり、進行中の接地製品の近くに接地シンボルがある2つの反対の巻きシンボルとして表示されます。バスバーは、出力回路を示す周囲のより軽い線を伴う太い線として表示されます。回路遮断器はANSIの伝統において小さな四角として表示されますが、IECの回路図では特定の単語を持つ契約シンボルとして描かれることがあります。ディスコネクタは、回路遮断器とは異なり、仕事のためにグレードされていないため、エネルギーがないときに通常使用されるオープンブレードのように機能します。ヒューズは、図面の線上にジグザグまたは長方形として描かれます。.
SLDを初めて読む際に常に誤って行われる最初のことは、近くにある2つのデバイスを混同することです。直列の回路遮断器とディスコネクタは似ているように見えますが、全く異なるサービスを提供します：回路遮断器は実際に短絡を中断し、ディスコネクタは目に見える絶縁を提供します。1つを他のものと混同するメンテナンスの実践は、事故の原因となる理由です。.
デバイス番号とIEC 61850の同等物
電流変圧器の隣にある小さな円の中の数字は、キーを参照する前にこれらの保護の機能を示します。IEEE C37.2-2022に準拠して、95のデバイス機能番号と22の略語が有効であり、通常次のものに出会います：
- 52 — AC回路遮断器（リレー自体は除外されます）
- 50 / 51 — 瞬時過電流 / 時間過電流
- 87 / 87T / 87B — 差動保護、変圧器差動保護、バス差動保護
- 27 / 59 — 低電圧 / 過電圧
- 25 — 同期チェック
- 79 — 自動再閉鎖
- 86 — サービス外リレー
数字の末尾にある文字は、機能を特定の形式に絞り込みます。たとえば、51P-1は位相時間過電流機能の最初のステップです。IECは同じ機能に対して異なる名称を使用します。たとえば、IEC 60617は過電流のためのI>のような数量と比較のための単純な記号を使用します。IEC 61850は各機能を論理ノードのインスタンスとして定義します。たとえば、PTOCは時間過電流のためのものです。リレー製造業者は、顧客が3つの標準のいずれかを使用してリレーの定義を見つけられるように、これら3つの名称をすべて使用します。たとえば、ABB REF615フィーダーリレーのマニュアルは、IEC 61850に従ってPHLPTOC、IEC 60617に従って3I>、IEC-ANSIにおいて51P-1という名称を付けています。.
図には、変圧器の二次回路が簡略化されたバージョンで示されており、電圧の極性のみが描かれ、戻り経路は示されていません。これにより回路の読みやすさが向上します。これらの回路に接続されているデバイス—リレー、メーター、トランスデューサ—は、円を描いています。そのような規律に従ったインストールは、10 kV屋内電流変圧器からリレー回路を供給し、リレーパネルに接続されるまで、SLDが数十年にわたって有用であり続ける現場です。 10 kV屋内電流変圧器がリレー回路に電力を供給します。 リレーパネルに接続されるまで、SLDが数十年にわたって有用であり続ける現場です。.
サブステーションに実際に必要な三つの図
標準システムは、特定の目的のために作成された多数の単線図を生成でき、それらを混合すると深刻な複雑さを引き起こします。
- 研究図は、負荷フローまたは短絡ソフトウェアによる解決のために、バスとそれらの間のリンクに縮小されたサブステーションを示します。.
- 操作図は、オペレーターがどのブレーカーがどのセルに電力を供給しているかを理解する必要があるため、ノード-ブレーカー構成で全ての遮断器とアイソレーターを描写します。また、すべてのデバイスが通常のモードにあることを示し、通常オープンのバス接続を簡単に見つけることができます。.
- 保護図は、CTおよびVTの位置と、それらが果たすリレー機能、ならびにリレーがトリップする任意の遮断器を示します。.
単線図で明確に示すことができない場合—電流変圧器の極性、測定デバイスの接続—は、ニュートラルとすべての三相を示す三線図が使用されます。これは例外的であり、一般的な慣行ではありません。.
バスバー配置とそれが示すもの
電力システムのスキーマ表現におけるバスバーの設計は、その効率と価格の両方を反映しています。したがって、熟練した専門家が最初に考慮することが多いです。
- 単一バス – 最も単純で安価な解決策です。バスバーの故障や修理は、バスの停止とそのバスバーに接続された全回路のシャットダウンにつながります。この設計は小規模な配電所には適していますが、より重要な電力供給の場合には受け入れられません。.
- ダブルバス – 単一または二重ブレーカー。第二のバスバーの設置は負荷の転送を助け、ダブルブレーカーメソッドはバスバーを停止させることなく操作を可能にしますが、コストが増加します。.
- リングバス – バスシステムの円形配置で、すべての回路が両側から電力供給を受けます。この場合、回路ブレーカーの停止は簡単に修理できます。.
- ブレーカー・アンド・ア・ハーフ – 2つの回路に対して3つの回路ブレーカーを使用し、バスまたはブレーカーが故障してもすべての負荷に電力を供給し続けることが可能です。これは重要な電気システムの標準的なソリューションです。.
- メインおよびトランスファーバスバー – 追加のバスバーとトランスファー回路ブレーカーを含み、ラインがオンのままで回路ブレーカーをオフにすることが可能です。.
バスバー構成を調査することは、システムの停止耐性を判断する最も迅速な方法であり、これが類似の変電所間のコストの大きな違いを説明します。完全なステーションに必要なものとそのコストに関する広範な機器の問題は、このレビューで取り上げられています。 国際バイヤー向けの完全な変電所パッケージに実際に含まれるもの.
ベイ、スイッチギア、および図の境界
SLDには、入線ベイ、変圧器ベイ、バスカプラーまたはバスセクションベイ、フィーダーベイ、キャパシタまたはリアクターベイを含む異なるカテゴリのベイがあります。各ベイは独自のブレーカーと切断器、VT、CT、および接地スイッチを持つユニットであり、ページ上のSLDの位置に応じて、各ベイは一端から他端まで読み取られます。.
SLDにベイに統合されたシンボルとして表示されるものは、実際の機器のかなりの量を表しています。中電圧の空気絶縁スイッチギアアプリケーションの大多数の場合、ベイは金属で囲まれた引き出し可能なユニットのように見え、シンボルの物理的配置は、図示表現と仕様で指定された実際の機器との違いを生じさせます。 12 kV 引き出し可能な金属封入スイッチギアアセンブリ は、典型的な単一バスまたは二重バスのSLDベイが現場で解決するハードウェアです。図面上の2つのベイ、現実には1つのエンクロージャ。.
GISとIEC 61850：図面を変える2つの要素
過去10年間で、SLDの作成方法が変わった2つの要素があります。.
最初は、ガス絶縁スイッチギアの出現です。AISでは、ブレーカー、切断器、接地スイッチが図面で別々に描かれます（機器がオープンに配置されているため）が、GISベイは通常、すべての機器が密閉されたエンクロージャ内にあるため、単一のブロックとして表されます。AISの原則に従ったGISレイアウトを示す図面に出くわした場合、それはレガシー図面または単なる間違いです。.
目の開発はIEC 61850とプロセスバスです。合流ユニットの場合、アナログ信号はデジタル化され、ファイバーを介して送信されますが、物理的接続は、インテリジェント電子デバイス（IED）が使用しているアナログ入力を示しません。CTとリレー入力の直接的な相関は、システムが使用する可能性のあるデータのセットになります。.
IEC 61850は、機械可読の図面の作成も可能にしました。単線図は、IEC 61850-6で指定された変電所構成言語によってデータ形式でSLDとそのコンポーネントを記述できるため、データに変換されました。.
SLDの準備方法
現実的に考えましょう：プロセスは退屈で、順序が重要です：
- プロジェクトの限界を設定します。エネルギーの源と図の終点を指定します。その後、誰もあなたの結論に反対することはありません。.
- 使用されるソースに関する情報を集めます。これには、その故障レベル、接続ポイント、インピーダンス、使用される変圧器に関する情報（タップ範囲とベクトルグループを含む）、接続に使用されるCTおよびVTに関する情報が含まれます。.
- 図を縦に配置し、上部にソース、下部に負荷を配置します。.
- スイッチを配置します。オープンスイッチは、メモに埋もれずに、結合としてマークする必要があります。.
- 電気図にデバイスを追加します。CTおよびVTの位置、デバイスの数またはIEC 61850の名前、トリップマトリックスを含めます。.
- 電力定格を記録します。パラメータなしの回路ブレーカーは意味がありません。.
- 実際に行われた研究とデータを再確認し、SLDと比較します。一致しない場合は、結論が間違っているか、研究自体が間違っていることを意味します。.
- 改訂ボックスを持つ管理文書のように印刷します。管理なしのSLDは、1年以内に有効性と信頼性を失います。.
古いSLDがないSLDよりも悪い理由
古い図面に基づく設計は、信頼性のある誤った結果をもたらします。すべての回路研究とアークフラッシュ計算は、ワンライン図から始まり、この図はアークフラッシュレポートの一部であり、作業現場にとって重要です。これは、古い図面が直接的に機器の定格、PPEの種類、保護デバイスの設定に翻訳されることを意味します。問題は「私たちは知らない」ではなく「私たちは知っていると思っているが、数字が間違っている」です。.
だからこそ、ワンライン図は二度お金を稼ぎます — 最初は機器が設計されるとき、二度目は誰かがその機器を使うときです。ワンライン図を最新の状態に保つことは、エンジニアリングではなく家事の仕事であり、通常は忘れられがちな最初のことです。.
よくある質問
サブステーションSLDとは何ですか？
サブステーションのSLDは、電力システム機器の電気的接続と絶縁を表示するアルファベット図を指します。図中のすべての三相回路は、1本の線で表されます。図中の各装置は、タイプを示す番号を持つ記号言語で示されています。.
電気におけるSLDの意味は何ですか？
単線図は、しばしばワンライン図またはユニファイラ図と呼ばれ、電力機器の三相を1本の線で表現することからその名が付けられています。IEC市場では、描画ルールはIEC 61082-1から派生し、シンボルはそれぞれIEC 60617または北米のIEEE Std 315から取られます。.
建設におけるSLDとは何ですか？
建設アプリケーションにおいて、単線図は電気的範囲を定義する文書です：どのフィーダーが利用可能で、何がそれを管理し、どの値が使用されるか。請負業者は、スイッチギアとケーブルスケジュールの価格設定に使用し、試運転チームはスイッチングプログラムを確立し、提供された機器が設計に沿っているかを確認するために使用します。.
SLDを準備する方法は？
建設作業において、単線図は、何が電力供給されているか、何がそれを供給しているか、どのように供給されているかに関する情報を提供します。請負業者は、スイッチギアとケーブルスケジュールの価格設定の際にこの文書を利用し、試運転チームはスイッチングプログラムを確立し、提供された機器が設計に一致しているかを確認するためにこれを使用します。.
参考文献
- 電気工学ポータル — サブステーションの単線図とIEC 61850プロセスバスの理解
- SEL（シュワイツァーエンジニアリングラボラトリーズ）— 保護アプリケーションガイドとデバイス機能番号の実践
- 日立エナジー — サブステーションオートメーション、IEC 61850システムおよびスイッチギアポートフォリオの文書
- シーメンスエナジー — 高電圧サブステーションおよびデジタルサブステーションの参考資料
- GEヴェルノバ — 保護スキームおよびサブステーション設計に関するグリッドソリューション文書
- 三菱電機 — 電力配分およびサブステーション機器の技術出版物
- NFPA — アークフラッシュ文書のために最新のワンライン図を必要とするNFPA 70E
- 国際電気標準会議 — IEC 61082-1、IEC 60617、IEC 81346およびIEC 61850-6
結論
サブステーションのワンライン図は、機能が大きい小さな図です。接続を指定し、どのリレーがどのブレーカーを作動させるか、どの定格が適用されるかを示し、正確で最新であることに多くが依存しています：故障解析から運用計画まで、すべてがそれに依存しています。そのまま読み、デバイスに割り当てられた番号に注意を払い、修正を図の一部として扱い、追加ではないものとしてください。レトロフィットおよび拡張作業についても、最初の現地調査から同じ規律が適用されます。 既存の配置から始まるユーティリティグリッドサブステーションのアップグレードプロジェクト.