変圧器のクリアランス情報を要求する際には、通常、最初の質問があり、それに続く3つの追加質問があります。機器の周囲にどれだけの作業スペースがあるかを考慮する場合、以下の点を考慮しなければなりません。作業者の安全な作業環境を確保するために、機器の前にどれだけのスペースが必要か？可燃性の建築材料が機器に接触する可能性に基づいて火災危険から保護するためにどのようなクリアランスが必要か？そして最後に、製造者は機器の冷却と機器故障のリスク最小化のためにどのように適切な気流を提供しているか？これら3つの関心領域はそれぞれNECの別々の条項で定義されており、異なる測定方法が必要であり、機器の前、周囲、または2つの機器間の最大寸法が機器の配置を決定します。.
簡単な回答： 変圧器の保守作業に必要な作業スペースはNEC 110.26に記載されており、150ボルト以下の機器に対しては変圧器の前に少なくとも900 mmの作業スペースが必要であり、151ボルトから600ボルトまでの機器は変圧器の反対側に何があるかに応じて900 mmから1,200 mmの距離を置く必要があります。112.5 kVAを超える容量の乾式変圧器で屋内設置の場合は、NEC 450.21で定義された耐火室に設置しなければなりません。油絶縁変圧器は屋内設置の場合、リストされた耐火液体を使用しない限り、NEC 450.26で定義された耐火金庫に設置する必要があります。屋外設置の油入変圧器は、可燃建築物の壁、窓、またはドアから最低3メートル離して設置しなければなりません。ただし、耐火バリアが設けられている場合は、可燃建築物に近接して設置することが許可されます。気流クリアランスは一般的に150～300 mmで、製造される変圧器の種類によって異なり、上記の他の要件を置き換えるものではなく追加の要件です。.
以下のセクションでは、3種類のクリアランス要件を分解して要約し、電圧別の必要作業スペースの表を示し、乾式室規則と油金庫規則を概説し、変圧器と可燃物の屋外分離距離を説明し、換気クリアランス要件を詳細に述べ、変圧器の保守アクセス方法、変圧器の識別方法、カナダと米国の主な違いを強調し、クリアランスタイプと定格別に要約し、レイアウト図に表示すべき内容を示します。.
3種類のクリアランスと混同される理由
クリアランスには3種類あり、多くの場合混同されます。.
この 作業スペース 人に関するものであり、資格を持つ作業者が機器にアクセスし、測定を行い、退出するために前面のスペースを確保しておく必要があります。作業スペースは、機器の前面に存在する電圧および機器に流れる電流によって定義されます。これらはすべて巻尺などで測定でき、検査時に仕様を満たしている必要があります。.
火災隔離について言及する場合、それは建物に関するものです。火災隔離距離は、変圧器からの火災の拡大を可燃物から、または変圧器から部屋内の他の表面への拡大を防ぐための距離や構造を含みます。火災隔離距離は、メートル単位の距離か、部屋の耐火等級として表されます。いずれの場合も、変圧器に油が含まれているかどうかに基づいています。.
換気クリアランスは主に機器に関するものです。乾式変圧器は巻線の損失により熱を発生し、巻線上の冷却空気の流れを妨げるものがあると、変圧器巻線の温度が上昇し、絶縁寿命が短くなり、最終的には熱保護により変圧器が停止します。換気クリアランスは、製造元の設置指示書に基づいて決定され、これらは遵守が義務付けられており、しばしば部屋のレイアウトを決定します。.
したがって、作業スペース、火災隔離、換気クリアランスの間で混同が生じるのは、すべて「クリアランス」と呼ばれるためですが、設置者が参照する表に記載されているのは作業スペースのみです。したがって、国の電気規則の作業スペース要件（110.26）を満たしているが換気クリアランスに従っていないレイアウトの占有場所は、検査され過熱の原因となる環境で運用されます。一方、換気クリアランスを満たしているが作業スペース要件（110.26）を満たしていないレイアウトは、検査に合格し冷却された変圧器で運用されます。.
NEC 110.26 に基づく電圧別作業スペース
NEC 110.26 で定義される作業スペースは、設置規模および活線導体からの距離に基づいて計算できます。.
接地電圧ごとに必要な距離測定および作業スペースの要件は、NECで定義されるエンクロージャの種類によって異なります：（1）Condition #1 – 一方の側に露出した活線部品があり、反対側に他の活線または接地されたエンクロージャがない場合。（2）Condition #2 – 一方の側に露出した活線部品があり、反対側に接地部品（コンクリートまたは石造など）がある場合。（3）Condition #3 – エンクロージャの両側に露出した活線部品がある場合。.
| 接地電圧 | 条件 #1 | 条件 #2 | 条件 #3 |
|---|---|---|---|
| 0-150 V | 900 mm | 900 mm | 900 mm |
| 151 – 600 V | 900 mm | 0 m | 2 m |
| 601 – 2500 V | 900 mm | 2 m | 5 m |
| 2501 – 9000 V | 2 m | 5 m | 8 m |
ほとんどの低電圧変圧器、約151～600ボルトはCondition #2に該当し、 #1条件で許可されている900 mm幅の代わりに、1.0メートルの有効作業スペース幅. ルトの一次巻線と208ボルトの二次巻線は、作業スペース寸法に関しては480ボルトの設置と見なされます。電気技師の背中がレンガまたはコンクリートの壁に接する場合、Condition #2の要件が適用されます。.
作業スペースの幅と奥行きの要件に加えて、NEC 110.26で指定された作業スペース寸法を完成させるための3つの追加寸法があります：
作業スペースの幅 — 最小距離762 mmまたは機器の幅より大きい方。作業スペースの高さ — 最小1.98 m。作業スペースは作業専用でなければならず、半径1.8 m以内に機器に取り付けられたり設置されたりするものは何もあってはなりません。最後の要件は、変圧器の直上にケーブルトレイを設置することを禁止するものです。これは、この規則が一貫して施行される前にプラントレイアウトが確立されたプラントルームでよく見られます。.
この要件は、完全に密閉された変圧器にも適用されます。なぜなら、隣接して設置された機器のために作業スペースが必要だからです。完全密閉ユニットは露出した活線部分がない場合でも、設置や保守時にアクセスが必要な端子がコンパートメント内に存在します。コードは、完全密閉かどうかにかかわらず、変圧器周囲の作業スペースの必要性を認識しています。.
屋内乾式：450.21ルームルール
5 kVAを超える屋内設置の乾式変圧器は、変圧器室内に設置しなければなりません。 その変圧器室は耐火構造の要件に従って建設され、指定された耐火性能を持つ壁、床、天井によって建物の他の部分から隔離されています。112.5 kVA未満の変圧器は同じ耐火性能要件を持たないため、多くの小型変圧器はクローゼット内に設置され、耐火エンクロージャーを持ちません。.
この要件には非常に限定されたプロジェクト群に適用される特定の例外があります。クラス155絶縁以上を持ち、耐火バリアによって可燃物から隔離された変圧器は、専用の変圧器室外に設置することが許可されます。重要なのは、耐火バリアが変圧器の四方すべてに固体壁として構築され、可燃物から隔離していることです。.
屋内または屋外の変圧器を設置する際には、設計上の考慮事項として閾値定格を理解することが重要です。.
5 KVAのサイズは小型商用変圧器と見なされ、次のレベルである150 KVAは、より大きなケーブルだけでなく、それを収容するためのより大きな部屋も必要になります。建設の後期段階で設計された変圧器は、複雑さを生む可能性があります。例えば、請負業者の設計が112.5 KVAから150 KVAの変圧器に変更された場合、建設中にその変圧器のための追加のスペースを確保する必要があるかもしれません。.
キャストレジンを使用し冷却システムを備えた変圧器のスペースを設計する際、冷却システムの要件が変圧器室の最終レイアウトを決定します。キャストレジン変圧器が十分な換気を確保するためには、変圧器の各側面から150 mmから300 mmの追加クリアランスが必要です。さらに、変圧器室には、個々の変圧器ごとではなく、総熱負荷に対応した吸気および排気ダクトの開口部が必要です。当社の屋内乾式変圧器に関する商用問い合わせはほぼ例外なく SCBHシリーズの10 kV変圧器に基づいています。. SCBH変圧器の設置要件は提出資料に記載されています。変圧器の各面のクリアランス要件は提出資料に含まれているため、請負業者がクリアランス要件について推測や仮定をする必要はありません。.
屋内油入変圧器：ボルトおよび難燃例外
油絶縁屋内変圧器は 油ボルト. に設置する必要があります。ボルトは、火災耐性、液体封じ込め、排水、および換気などの追加基準を満たす必要があります。油絶縁変圧器の場合、火災危険の懸念は、変圧器自体によって発生する可能性のある大量の高温ガスと、油変圧器が故障した場合に発生する可能性のある油漏れにあります。.
変圧器市場のもう一つの変化は、難燃性の液体の利用可能性によるものです。.
NEC 450.23は、難燃性液体を含む変圧器の屋内設置を、リストされた方法で許可しており、可燃物からの最小距離が確保されていること、および大型ユニットには適切な自動火災保護が設置されていることが条件です。これらのエステル系流体は、天然および合成の両方が近年のプロジェクトで広く使用されており、そのため屋内油入ユニットは標準的なものとなり、特殊なものではなくなっています。.
この液体の例外資格を得るためには、4つの条件を満たす必要があります：（a）難燃性としてリストされていること、（b）リスト証明書がその流体固有のものであり、流体のファミリー全体に対するものではないこと、（c）通常は可燃物から3 mの距離または耐火バリアによる分離があること、（d）火災保護のレベルがリストの評価で要求されるものであること；小型変圧器には何も要求されませんが、大型変圧器には抑制システムが必要となります。.
一般的に、鉱油を使用するプロジェクトでは、ボールトの設置が必要であり、ボールトの換気も設計に組み込む必要があります。ボールトには、熱損失に対応したサイズの入口と出口の両方が必要であり、さらに雨や動物の侵入に対する十分な保護が求められます。プロジェクトが高温の気候に位置する場合、ボールト内の温度がある時点で変圧器の定格を制限するため、できるだけ早く建築家に伝える価値があります。. 20 kVの油浸式配電用変圧器 は、この主題を建築家と議論する際に最も一般的に取り上げられる変圧器であり、提案の一部として変圧器の絶縁油の仕様を含めることが不可欠です。.
屋外の分離：3メートルルールと防火壁
建物の外側にある可燃物から十分な距離を確保して変圧器周辺を保護することは、合理的な火災分離を提供します。.
距離は変圧器エンクロージャの境界から測定されますが、建物近くの可燃物の位置に関係なく距離は維持されます。可燃性の建築要素の上または上に恒久的に設置されたパッドは、その建築要素が防火壁として分類されているか、許容される防火等級を有していない限り違反となります。.
変圧器エンクロージャの位置は、全体の敷地計画における変圧器サイトのレイアウトに影響を与えます。.
変圧器エンクロージャと最も近い可燃建築物の間の距離に関連する他の3つの要素は以下の通りです：
- バンドまたは台座は、変圧器エンクロージャからの液体漏れを最寄りの建物および雨水排水口から遠ざけるように誘導しなければなりません。.
- エンクロージャの設置、保守、または交換を可能にするためのアクセスが維持されなければなりません。.
- 公共エリアへの不正侵入を防ぐためのセキュリティ要件により、エンクロージャにはユーティリティが開ける施錠装置が必要です。.
この パッドマウント変圧器エンクロージャ は、上記の要素が交差する場所です。これが、パッドマウント変圧器にセットバック要件がある理由であり、プレハブユニットで現場外で建設された変電所が独立した建物として扱われ、それぞれ独自の防火戦略を必要とする理由を説明している可能性があります。.
メーカーが示す空気循環および換気要件
空気循環は、商業環境で一般的な乾式変圧器の主な冷却方法です。乾式変圧器は空気の流れに依存して冷却されるため、蒸発面は常に完全に露出しており、障害物がありません。換気面の表面は、 150～300 mm（6～12インチ） の最小クリアランスを障害物から確保しなければなりません。乾式変圧器の定格容量が1000 kVAを超える場合、または防音エンクロージャと共に設置されている場合は、推奨される150～300 mm（6～12インチ）よりもさらに大きなクリアランスが必要です。.
乾式変圧器の換気および冷却を見る際には、変圧器だけでなく、それを収容する部屋も考慮することが重要です。乾式変圧器は多くのキロワット（kW）の熱を放出することがあります。変圧器が完全に密閉されたエンクロージャ内にある場合、部屋の周囲温度は最終的に変圧器が定格を下げるレベルになります。したがって、部屋を設計する際には、設置される変圧器の定格に対して適切な吸気および排気面積を計算することが非常に重要です。500 kVAの変圧器用に設計された部屋に、適切な換気および冷却能力なしに1000 kVAの変圧器を設置することはできません。.
音も乾式変圧器設置の設計において重要な要素です。変圧器が固い壁に非常に近接して設置されている場合、変圧器からの音が壁に反射し、知覚される音レベルが増加します。これにより製造環境で苦情が発生する可能性があります。したがって、設計段階で変圧器を壁から少なくとも300 mm（12インチ）離すことは費用対効果が高いですが、後からこの変更を行うと非常に高額になることがあります。.
アクセシビリティ、切断装置および専用スペース
寸法を除く乾式変圧器設計の3つの基本的な特徴は、しばしば見落とされがちです：資格を持つ作業者のアクセス、変圧器を安全かつ効果的に切断する方法、および必要な専用スペースの量です。乾式変圧器は資格を持つ作業者がアクセス可能でなければなりませんが、天井上に設置する場合は、建物の仕上げを取り外さずに作業者が変圧器にアクセスできる場合のみ許容されます。.
電気技術者の安全な作業環境を確保するために、電気機器の視認範囲内に切断装置が設置されていなければなりません。視認できない場合は、再通電を防止する方法（すなわち、施錠可能な装置）が必要です。さらに、作業スペースの要件は具体的で維持されなければならず、はしご、箱、予備ポンプなどの物品を専用作業エリアの前に置くことはできません。.
アクセシビリティの要件は乾式変圧器にも適用されます。カナダ電気規則（CEC）は以下を発行しています：乾式変圧器が天井空間に設置され、アクセスパネルを通じてアクセス可能であり、変圧器の定格が定められた制限以下である場合、CECは承認された小型変圧器を許可します。ただし、変圧器の設置に梯子が必要であったり、設置過程で天井タイルの取り外しが必要な場合は、承認された設置ではなく保守問題と見なされます。.
カナダ：CEC規則2-308およびその相違点
カナダはまた、Canadian Electrical Code（CEC）セクション2-308 2によって規制されており、Rule 2-308は電気機器周囲の作業スペースの要件を特定しています。電気機器周囲の作業スペースは、高さが最低2メートル、幅は電気機器のサイズと同じか750mm、深さは機器の前面で最低1メートルでなければなりません。上記の数値はNECの数値と一致していますが、構造は異なります。CECはNECのように電圧や条件によって作業スペースを分類する表を使用するのではなく、作業スペースの数値を「1メートル」の1つにまとめているため、カナダの要件は使用が簡単であり、低電圧ではやや厳しいものとなっています。.
変圧器はCanadian Electrical Codeのセクション26で扱われています。 変圧器の火災隔離は他の電気機器の火災隔離と類似しています。 一定の定格を超える乾式変圧器の火災隔離は、乾式変圧器を耐火室または火災隔離場所に設置することを要求します。同様に、油入れ変圧器は金庫室に設置され、屋外に設置される場合は可燃性構造物から独自の火災隔離を持つ必要があります。.
各州には独自の改正規定があります。したがって、一部のプロジェクトはモデルコードよりも州や地方自治体のより厳しい基準や要件の対象となることがあります。.
州境を越えるプロジェクトの場合、実務的なアプローチは2つの規定のうち最も厳しい方に設計し、どちらを使用したかの記録を保持することです。両方の要件を満たすレイアウトは、通常NECのみを満たすものよりも高価になることはほとんどありません。なぜなら、両者の深さの違いは通常100mm程度だからです。.
変圧器の種類と定格によるクリアランス
表に含まれる情報は図面に記載されている情報の要約であり、プロジェクトに地方改正がある場合はコードの本文の代わりにはなりません。地方の規定に従う必要があります。.
変圧器の種類と設置場所。定格変圧器の定格範囲とサイズは用途により異なります。耐火性は建物設計の機能です。.
| 状況 | 作業スペース | 火災隔離 | 換気 |
|---|---|---|---|
| 乾式変圧器 112.5 kVAまで、屋内設置 | 電圧により900 mmから1.0 m | 一般的な建築要件を超えるものはなし | 換気面で150 mm |
| 乾式変圧器 112.5 kVA超、屋内設置 | 電圧により900 mmから1.0 m | 耐火室またはクラス155プラスバリア | ら300 mm、加えて室内換気 |
| 低可燃性液体、屋内設置 | 電圧により900 mmから1.0 m | 可燃物から3 m、または定格バリア | 製造者による、室内換気が必要 |
| 鉱油、屋内設置 | 電圧により900 mmから1.0 m | 含有および換気付き金庫室 | 低入口、高出口、損失に合わせたサイズ |
| 油入れ変圧器、屋外設置 | 終端部に対して900 mmから1.0 m | 可燃性の壁および開口部から3m | スクリーンや植生のない自由空気 |
| パッドマウント型、公共エリア | 公共事業体によるが、通常は前面1m | 地元の規則による後退距離、通常は3m | 雪の堆積がない自由空気 |
第2列でご覧の通り、定格変圧器は可燃物から必要な距離を確保していれば、どの建物内にも設置可能です。.
- 定格変圧器は、耐火等級以下または同等である場合があります。.
- 定格変圧器とは、製造元のガイドラインに基づいて試験されたものを指します。.
- 定格乾式変圧器に関する製造元の推奨は、あくまで指針としてのみ使用すべきです。.
- 定格変圧器の可燃物からの距離は、考慮すべき要素の一つに過ぎません。.
- 耐火性は建物の設計に依存するものであり、定格変圧器の防火レベルを決定するためには使用できません。.
- 高い耐火等級が、低い耐火等級の変圧器よりも高い保護レベルを提供することを保証するものではありません。.
レイアウト図に示すべき事項
図面には5つの異なる寸法が必要です。これらの5つの寸法のいずれかが欠けている場合、図面は却下されます。ユニット前面の作業スペースを示す必要があり、作業スペース幅を作成した電圧および条件も記載しなければなりません。作業スペース幅は最低762mmまたは機器の幅のいずれか大きい方を示す必要があります。障壁のパーティションまたは壁の耐火等級、または最も近い可燃物までの距離も含める必要があります。ユニットの各換気面からの換気クリアランスも示さなければなりません。さらに、ユニットのドアの開閉方向も含める必要があります。ドアが作業スペース内に開く場合、作業スペースは確保されません。.
将来のトラブルを避けるために含めるべき他の2点は、ケーブルの出入口と曲げ半径です。壁から300mmのスペースと400mmのケーブル曲げ半径を持つ変圧器は機能しません。ユニットを設置場所に吊り上げる経路も示す必要があります。屋根の開口部を通してクレーンで吊り上げるユニットは、壁を建てる前に開口部のサイズを決めておかなければなりません。.
変電所パッケージの場合、典型的な distribution substation equipment 寸法およびクリアランスはエンクロージャー寸法の一部として示されます。エンクロージャー外の現場寸法は図面の第2部であり、土木業者によって施工されます。.
Where SUBIAN Fits
当社は、これらのクリアランスを確保した乾式または油浸式の変圧器を製造しており、 100～200kVAの配電用変圧器から約5MVAの変電所まで幅広く対応しています。. クリアランス目的の設置情報の提供のみを支援しています。設置情報には、各定格における変圧器の熱損失、面ごとの換気要件、エンクロージャー寸法（長さ×幅×高さ）、重量が含まれ、施設所有者や設置者が出荷前に設置サイズを決定できるようにしています。.
火災防護戦略に関する助言、すなわち部屋に1時間の耐火性能が必要かどうか、金庫室を使用しなければならないかどうか、または管轄当局（AHJ）によって許容される流体としてより燃えにくい流体を使用できるかどうかについては、当社では提供できません。これらは建築設計者および地元のAHJ検査官への質問です。実際の施設を見ずに図面に基づいて回答を提供することは純粋に推測であり、誤った推測であればコストがかかる可能性があります。.
当社が優れているのは、見積もり依頼段階で変圧器が部屋の設計を変更する前に必要とする4つの要素、すなわち流体の種類、エンクロージャの寸法、熱損失、および重量を決定する点です。変圧器の定格電圧比および高度も重要です。.
よくある質問
480Vパネルにはどのくらいのクリアランスが必要ですか？
条件1（片側に活線部品があり、反対側に活線または接地部品がない場合）に従った480Vパネルの最小クリアランスは、少なくとも3フィートまたは900ミリメートルのクリアランスです。電気技師の背後の壁の深さは、レンガ造りの場合は1.0 m、両側に電気機器がある場合は1.2 mです。幅は機器の幅である762 mmでなければならず、高さは1.98 mでなければなりません。.
80%変圧器ルールとは何ですか？
これは業界の経験則であり、規則ではありません。変圧器は定格の約80%の永久最大値で計画されるべきであり、それを超えて運転すると絶縁寿命が短くなり、負荷増加の余裕がなくなります。規則の同等物は過電流保護および連続負荷のサイズが125%であり、逆方向の同等の余裕を与えています。.
変圧器と建物の間のクリアランス要件は何ですか？
屋外の油入式ユニットと可燃物の典型的な距離は3 mであり、耐火バリアまたは耐火壁の代わりに別の距離が適用される場合があります。屋内の乾式機器の要件は、112.5 kVA以上の定格の変圧器には耐火性の部屋が必要であり、距離要件はありません。可燃性の低い液体を使用するユニットには中間的な基準があり、可燃物から3 mまたは（耐火バリアがある場合は）その距離に設置しなければなりません。.
変圧器のCECクリアランス要件は何ですか？
ルール2-308は、すべての電気機器が1 mの範囲内に配置され、最低2 mの頭上空間と電気機器の幅または750 mmの幅を持つことを要求しています。ルール26は変圧器の火災分離および金庫室の要件を詳細に規定しており、州政府はモデルコードよりも厳しい規制を持つ場合があります。.
乾式変圧器には耐火性の部屋が必要ですか？
火災耐性のある部屋は、112.5 kVAを超える屋内設置の乾式変圧器にのみ必要であり、ユニットが耐火バリアで可燃物から隔離されたクラス155絶縁を有する場合は除きます。より低容量の変圧器は火災耐性のある部屋に設置する必要はありませんが、建築基準法により他の理由でそのようなバリア要件が存在する場合があります。.
変圧器は天井スペースに設置できますか？
はい、ただし建築資材を取り外すことなく資格を持つ作業員がアクセスでき、十分な作業スペースを維持できる天井内の小型乾式変圧器に限ります。実際には、十分な頭上空間とアクセスパネルが必要であり、これが改修工事で最もよく失敗する設置例の一つとなっています。.
参考文献
- NFPA — National Electrical Code 第110条および第450条
- Siemens Energy — 変圧器設置および室内設計
- Hitachi Energy — 配電用変圧器適用データ
- SGB-SMIT Group — 乾式および液浸変圧器
- Electrical Engineering Portal — 変電所およびプラントルームレイアウト
要約
変圧器には3つのクリアランス（作業スペース、建物の耐火隔離、換気クリアランス）が関連しており（作業スペースは作業者用、建物の耐火隔離は変圧器を収容する施設用、換気クリアランスは巻線温度を下げるため）、これら3つすべてを最適に考慮したレイアウトは適合かつ冷却効果が高いのに対し、2つのみを考慮したレイアウトは通常「不合格」となったり、ユニットの過熱問題を引き起こしたりします。.
設計レビュー用の目安数値は 前面1.0 mおよび112.5 kVAが室内設置の閾値。屋外油入変圧器は3 m。 その他のすべてのクリアランスは規則に記載されており、検査時には検査官が規則を参照しています。.