IEC 60664-1:その距離はどこから来たのか

同じ電流、同じ銅、同じ筐体を二社が提案し、図面には一方が 12 mm、他方が 18 mm と書かれている。どちらも恣意的ではない。IEC 60664-1 は短い入力リストから両方を導いており、二社が単に違う入力を宣言しただけである。

この規格は IEC 61439-1 が参照する絶縁協調の基準である。母線を説明する規格ではなく、低圧の組立品が実際に受けるインパルス電圧と長期電圧に対して破壊しない距離へ、どう到達するかを定める。距離を議論する者にとって最も有用な規格はこれである。

実務的な帰結:入力を伴わない距離の値は仕様ではなく習慣である。四つの入力を尋ねれば、どちらの方向にも自分で再計算できる。

組立品レベルの論点が未整理なら 規格ハブ から始め、この距離を消費する検証書類は IEC 61439-1 の解説 で扱っている。

本ページの内容はすべてこの宣言から導かれる。宣言を間違えると、計算が正しくても距離は誤りになる。

• 定格絶縁電圧 U_i:組立品が連続的に耐えるべき電圧。系統電圧でも定格使用電圧でもない。実務では三者が一致することも多い。
• 過電圧カテゴリ:I から IV。回路が耐えるべき過渡過電圧を表す。引込点直結の回路は、避雷器と変圧器の後段より高い。カテゴリがそれを試験インパルスレベルに変える。
• 汚染度:1 から 4。清掃された閉鎖筐体内では 2 が通常の想定である。結露、導電性粉塵、塩霧はこれを上げ、距離もそれに従って増える。
• 材料グループ:絶縁表面の比較トラッキング指数から決まる。グループ I が最も強く、IIIb が最も弱い。この入力は沿面距離だけに影響し、空間距離には影響しない。

補正は 標高 である。空気は高度で薄くなるため、2,000 m を超えると空間距離を増やさなければならない。それ以下では係数は 1 で、多くの案件は触れない。それ以上 — アンデス、エチオピア、中国の高原の案件は該当する — では表は印刷どおりには通用しない。

五つの値を、それが生んだ距離の隣に図面へ書く。一行の手間で、議論の大半は始まる前に終わる。

空間距離は短く急峻な事象、すなわち系統から到来する開閉インパルスや雷インパルスに対する保護である。したがって表は、宣言した U_i で宣言した過電圧カテゴリに要求される インパルス耐電圧 と、汚染度で索引される。使用電圧は直接は入らない。

これは母線図面で最も多い誤解である。400 V 系統のカテゴリ III では 300 V 定格に対し 4 kV のインパルスが必要で、汚染度 2 では空気中おおよそ 3 mm の最小距離になる。一方 400 V の使用電圧は、はるかに大きい沿面距離を暗示する。二つの数は別の事象に備えるもので、別々に引く。

距離は異電位の導体間の 空気中の最短経路 に適用する。これは回り込む経路も含む。ボルト頭の脇、支持碍子の周り、導体端と筐体壁の間などである。意図して見える経路ではなく、最短の経路を測る。

図面にない経路も確認する。端とボルト頭の間が 3 mm の母線は、図面審査を通り、ワッシャの座りが 0.5 mm 違うだけで初品で不合格になる。

沿面距離は遅い事象、すなわち湿った汚染表面上の漏れトラッキングに対する保護である。使用電圧(実効値、長期)、汚染度、材料グループで索引される。フィルムやコーティングの選択が、顧客が見ることのない数値を変えるのはここである。

測定で押さえるべき機構は三つある。

• 溝とリブは条件付きでしか数えない。 狭い溝は上を直線で横切る扱いになり有利である。広い溝は輪郭に沿うため有利にならない。リブは溝より有利で、表は特定の最小高さを前提にしている。
• 継ぎ目は経路を断つ。 接着剤なしで押し付けた二部品は、バリアとして数えられる継ぎ目になる。ただし規格の幅と接触の条件を満たし、運転中にずれない場合に限る。
• 最も悪い表面が支配する。 積層板が耐トラッキング性の外層と、指数の低い露出切断端を持つ場合、外層が端を覆うことを示せない限り、切断端が宣言材料グループを決める。

積層スタックで関心のある表面は通常両端である。積層板の切断端、フィルム端、封止材、そして図面には示されるが工程が安定的に実現しないコーティングである。

表は空気中の表面を前提にしている。積層母線は主として固体誘電体中の表面であり、これが三つを変える。

1. 層間の隙間は空気ギャップではない。 銅層の間には PET、Nomex、DLF フィルムが熱と圧で接着されている。内部の距離は固体絶縁の規則と部分放電の挙動に従い、沿面距離の表には従わない。内部層間に空間距離を引用するのは分類の誤りである。積層スタックの部分放電 を参照。
2. 露出端が弱い表面である。 切断端はフィルム層、接着剤、銅バリを露出しうる。宣言材料グループがフィルムのトラッキング指数に依拠するなら、端には被覆が必要である。絶縁キャップ、封止、あるいは最寄りの異電位までの管理された端距離である。
3. 締結部品が最短経路を変える。 ボルト、ワッシャ、支持碍子、ケーブルラグは、図面が空気として測った空間に存在する。試運転時に意味のある距離はそれらを含み、組立者が実際に作れる距離は公差を含む。

いずれも全体の値を大きくせよという話ではない。どの 絶縁システムが どの 隙間を担うかを宣言せよという話であり、レビュー者が図面の自信ではなく主張を検証できるようにする。

妥当な問いであり、答えは条件付きである。コーティングや封止により、その汚染度が表す汚染物に表面が曝されなくなるため、より低い汚染度で設計を評価できる。粉塵や結露のある設置では実際の利点になる。

ただし三つの条件が成立している必要があり、しかも静かに破綻する。

• コーティングは沿面経路の全体で 連続 していること。導体が封止材から出て端子に接する遷移部も含む。トラッキングはそこから始まる。
• 材料は電気的・熱的な負荷に対して適格であること。工程に都合がよいだけでは足りない。トラッキング指数の低い封止材は、解決のために買った問題を再び持ち込む。
• 検証 されていること。主張だけでは足りない。コーティングを根拠に汚染度 1 で評価する設計は、全製品が想定厚さで、想定どおり硬化し、臨界遷移部にボイドがないことの証拠を要する。

実務上、大半の積層母線にとって誠実な立場は、筐体が実際に与える汚染度を宣言し、封止は熱的・機械的措置として扱い、その絶縁上の利点は実在する箇所で文書化することである。

図面と四つの宣言入力を持ち、次の手順をたどる。

1. U_i、過電圧カテゴリ、汚染度、材料グループ、標高を表題欄に書く。欠けていれば止める。入力なしでは距離を検証できない。
2. カテゴリと U_i のインパルスレベルを引き、そのレベルと汚染度の空間距離を引く。2,000 m 超では標高係数を適用する。図面の最小空気ギャップと比較する。
3. 使用電圧、汚染度、材料グループの沿面距離を引く。最短の表面経路と比較する。積層板の端、ラグが着地する端子も含める。
4. 最短の五経路を図面に印す。どの方向に走っていてもよい。印せないなら、その値は別の出所である。
5. 締結後の経路を確認する。ボルト頭、ワッシャ、ラグ、ケーブル引入板。
6. どの隙間が固体絶縁でどれが空気かを明示的に決める。レビュー者と次の案件のために一度書く。

一枚の図面に二時間あればパターンは見つかる。そしてそのパターンが全ての派生に再利用される。

リリースチェックリストに加えれば、議論の大半は顧客に届く前に消える。

• U_i、過電圧カテゴリ、汚染度、材料グループを図面に記載。
• 標高を記載し、2,000 m 超では補正を適用。
• 最小空間距離を導出して記載。旧図面からの流用ではない。
• 最小沿面距離を導出して記載。支配的表面を特定。
• 内部層間を固体絶縁として分類し、フィルム構成を明記。
• 積層板の端処理を指定。キャップ、封止、または最小端距離。
• 距離確認に締結部品を含める。ボルト頭、ワッシャ、ラグ。
• コーティングや封止を絶縁上の利点とするなら工程仕様で裏付ける。
• 沿面距離用の使用電圧を U_i と分けて記載し、両方を図面に載せる。
• 表からの逸脱は理由と承認者とともに記録。

盤メーカに渡す前に第三者視点が要るなら、見積の過程で当社技術陣がこの入力に照らして図面を確認する。お問い合わせ から始め、層構成の比較は 積層母線の設計ガイド で扱っている。