無料ツール · IEEE C62.22 / IEC 60099-5 · 絶縁協調 · дисциплинарная

絶縁協調

IEEE C62.22 および IEC 60099-4/5 に基づく MOV 避雷器選定。雷撃/開閉保護マージン (PM_L/PM_S)、TOV 能力検査、エネルギーダuty、分離距離補正、避雷器選択テーブルを計算。被保護機器端子の進行波 voltage を計算し、分離距離 adequacy を評価。跨分野 — あらゆる HV/MV システムに適用。ソーラーctx: PCS 変压器、変電所開閉器、集電系統用避雷器選定。

システム & 機器
機器耐量レベル
BSL = 被保護機器の開閉耐量レベル。
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation (transformers, cable terminations), PM_S ≥ 15% for switching impulse withstand.
避雷器パラメータ
MCOV = 避雷器が劣化なく持続できる最大連続動作 voltage。
避雷器と被保護機器(変圧器開閉器)間の物理的距離。
避雷器保護レベル(ーカデータシート)
LPL = メーカーデータシートからの雷撃保護レベル(10 kA または 20 kA 放電)。
SPL = メーカーデータシートからの開閉保護レベル(500 A 放電)。
一時的過電圧 (TOV)
expected 一時的過 voltage (kV rms) — TOV Study からまたは手動入力。
TOV event の継続時間(秒)。IEEE C62.22 TOV 曲線で許容過 voltage を判定。
避雷器の定格 voltage (Ur) — メーカーデータシート。
エネルギーダuty
サージエネルギーダuty (kJ/kV MCOV) — TOV Study から。典型値 5 kJ/kV。
自動判定または避雷器クラス manual override。
協調結果
雷撃保護マージン PM_L
≥ 20% (自己回復性絶縁)
開閉保護マージン PM_S
≥ 15% (開閉インパルス)
機器端子での effective LPL
機器端子での effective SPL
機器での補正 PM_L
機器での補正 PM_S
片道時間 (τ)
TOV 能力
エネルギーダuty
推奨避雷器クラス
避雷器選択テーブル
標準 MCOV 评级。緑の行が全チェックに合格。
MCOV (kV) 定格 (kV) LPL (kVp) SPL (kVp) PM_L (%) PM_S (%) TOV エネルギー 推奨
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%. TOV per IEEE C62.22 §6. エネルギー per IEC 60099-4.
協調レポート出力
メールアドレスを入力し IEEE C62.22 レポートを受信。
Worked Example — 11 kV cable-fed substation
PASS Adequate insulation coordination — all criteria PASS. PM_L=265.4% ≥ 20%, PM_S=476.9% ≥ 15%, TOV within capability, energy within class rating.
雷撃保護マージン PM_L
265.38%
≥ 20% (自己回復性絶縁)
開閉保護マージン PM_S
476.92%
≥ 15% (開閉インパルス)
TOV 能力PASS — 1.8× rated voltage
エネルギーダutyPASS — 42 kJ
推奨避雷器クラスDistribution class (IEEE C62.22 Class A)
Methodology & Formula Reference

1. Lightning Protective Margin (PM_L)
PM_L = (BIL / LPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation.

PM_L = (BIL / LPL - 1) × 100
pm_l_pass = PM_L >= 20

2. Switching Protective Margin (PM_S)
PM_S = (BSL / SPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_S ≥ 15% for switching impulse.

PM_S = (BSL / SPL - 1) × 100
pm_s_pass = PM_S >= 15

3. Separation Distance Voltage Correction
ΔV due to travel time: ΔV = 2 × τ × (rate of rise)
Effective level at equipment = datasheet level + ΔV

τ = d / v   (one-way travel time in µs)
ΔV_L = 2 × τ × (LPL / 1 µs)   (lightning, 1 µs front)
ΔV_S = 2 × τ × (SPL / 50 µs)  (switching, 50 µs front)
effectiveLPL = LPL + ΔV_L
effectiveSPL = SPL + ΔV_S

4. Corrected Protective Margins at Equipment
Margins using effective protective levels at equipment terminals.

correctedPM_L = (BIL / effectiveLPL - 1) × 100
correctedPM_S = (BSL / effectiveSPL - 1) × 100

5. TOV Capability Check
IEEE C62.22 §6 TOV-withstand curve: duration → allowable factor × rated voltage.
E.g. 1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×, 60 s → 1.2×, 3600 s → 1.0×.

allowableTOV = factor(tovDurationS) × arresterRatedVoltageKV
tovCapabilityPass = tovExpectedKV <= allowableTOV

6. Energy Duty Check
Expected energy = energyDutyKJkV × MCOV (kJ)
Class thresholds: Distribution ≤ 1500 kJ, Intermediate ≤ 2500 kJ, Station ≤ 4000 kJ.

energyRequired_kJ = energyDutyKJkV × mcovKV
energyDutyPass = energyRequired_kJ <= classEnergyThreshold

7. Arrester Class Selection (IEEE C62.22)
Distribution (Class A): system ≤ 52 kV AND LPL ≤ 100 kVp
Intermediate (Class B): 52 kV < system ≤ 345 kV OR LPL > 100 kVp
Station (Class C): system > 345 kV OR LPL > 150 kVp

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FAQ

PM_L と保護比の違いは?
PM_L = (BIL/LPL − 1) × 100%。保護比は APL = max(MCOV, 放電 voltage)。IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%。
分離距離が保護レベルに与える影响は?
進行波が ΔV ≈ 2 × (d/v) × (rate of rise) を発生させる。50 m ケーブルでさえ雷撃に対して显著な補正を引き起こす。
TOV 能力検査の仕方は?
IEEE C62.22 §6 TOV 曲線: 継続時間 → 許容過 voltage × 定格 voltage。例如: 1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×.
いつ変電所/中間/配電クラスを選択?
配電 ≤ 52 kV, LPL ≤ 100 kVp, エネルギー < 1500 kJ. 中間 52–345 kV または LPL > 100 kVp. 変電所 > 345 kV または LPL > 150 kVp.
ソーラー特有の context は?
33 kV 太陽 PCS 変压器: 24 kV または 30 kV MCOV, LPL ≈ 78 kVp. BESS/hybrid at 132/220 kV: 変電所クラス at PCC.
エネルギーダuty は TOV スタディからどのように決定される?
エネルギー (kJ/kV MCOV) は TOV スタディから — 典型的には 33 kV で 4–6 kJ/kV, EHV で 8–12 kJ/kV. クラス限界に対して検査。