EV充電ステーション用のDC MCCB選択ガイド| 1500Vシステム

DC MCCBの選択＆コンプライアンスガイドEV Ultra-Fast充電および艦隊充電ステーション：1500V DC壊れ容量、温度上昇＆標準包括的なガイド

DC側の保護がインフラストラクチャを迅速に充電するために不可欠になった理由

グローバル充電インフラストラクチャの成長と地域分布（2024→2025）

電気自動車充電インフラストラクチャの指数関数的な成長は、電気システムの保護要件を根本的に変えました。最近の業界データによると、グローバルな公共充電ポイントは前年比40％以上増加しており、DC高速充電ステーションは最も急成長しているセグメントを代表しています。従来の50kW充電器から150-350kWの超高速充電システムへの移行により、DC保護装置に前例のない需要が生まれました。

主要な市場ドライバーは次のとおりです。

超高速充電展開：150kw+ステーションは、新しいインストールの25％を占めるようになりました

艦隊電化サージ：商用車の充電には500kW+電力レベルが要求されます

グリッド統合の複雑さ：電力レベルが高いほど、洗練された保護調整が必要です

電気大型車両と艦隊の充電：より高い電圧/電流の意味

電気トラックとフリート充電システムの出現により、導体のサイジング、壊れた容量、エネルギー効率に直接影響する新しい技術的課題が導入されました。充電システムが500Aを超える電流で1000-1500V DCで動作する場合、保護システムは次のことを処理する必要があります。

導体の断面要件：

1500V/400Aシステムには、最低300mm²の導体が必要です

高電流密度では、温度誘導係数が重要になります

アーク障害エネルギーは、電圧レベルとともに指数関数的に増加します

容量の影響を破る：

中央充電システムでは、短絡電流が15〜25kaに達する可能性があります

DCアークの絶滅には、特殊なチャンバー設計が必要です

障害のクリア時間は、上流の保護と調整する必要があります

エネルギー効率の考慮事項：

保護デバイスのI²R損失は、高流で重要になります

接触抵抗仕様は、操作コストに直接影響します

熱管理は、システムの信頼性とメンテナンスの間隔に影響します

DC MCCBとAC MCCBの基本的な違い

DCアークの持続性とコンタクトギャップ設計

DC回路保護の基本的な課題は、ARCの絶滅にあります。電流がサイクルあたり2回自然にゼロを通過するACシステムとは異なり、DCアークは連続エネルギー供給を維持し、中断を大幅に困難にします。

キーデザインの違い：

ARCチャンバーの構成：

DC MCCBSには、磁場強化を備えた特殊なアークシュートが必要です

接触ギャップ距離は、通常、同等のAC評価よりも1.5〜2倍大きい

ポールあたりの複数のブレークポイントは、より高い電圧アプリケーションに不可欠です

ARC絶滅メカニズム：

磁気ブローアウトシステムは、永久磁石または電磁石を使用します

アークチャンバー材料からのガスの進化は、アーク冷却に役立ちます

シリーズ抵抗要素は、操作中に電流を制限します

材料とジオメトリの連絡先：

シルバータングステン合金は、優れたDC中断特性を提供します

コンタクトフォーススプリングは、高電流条件下で圧力を維持する必要があります

ARCランナーのデザインチャネルメインコンタクトからアークエネルギー

DC電圧/電流評価とICU/ICS値の理解

DC MCCB仕様を読むには、定格電圧、壊れた容量、および動作条件の関係を理解する必要があります。

DC電圧定格解釈：

UE（定格動作電圧）：最大連続動作電圧

uimp（定格インパルス耐電圧）：過渡的な過電圧機能

UI（定格絶縁電圧）：通常の条件下での誘電強度

容量の分類を破る：

ICU（究極の短絡破損能力）：最大障害電流中断機能

ICS（サービス短絡停止能力）：継続的なサービス機能を備えた定格容量（通常、ICUの75％）

ICW（短時間の耐用電流）：断層条件下での熱能力

実用的な例-1500VDCシステム：

400A公称電流を持つ1500V DC充電システムの場合：

UE≥1500VDCでMCCBを選択します

ICUは、20％の安全マージンで計算障害電流を超える必要があります

ICSの評価により、故障後の操作性要件が決定されます

温度上昇、究極の短絡容量、1000-1500V DCアプリケーションでのマルチポールシリーズ接続

高電圧DCアプリケーションは、適切な電圧定格と破壊容量を達成するために、直列に複数の極を必要とすることがよくあります。

温度上昇に関する考慮事項：

周囲温度偏光：40°Cを超える参照を超える°Cあたり2.5％

接触抵抗は温度とともに増加し、I²R損失に影響します

サーマルサイクリングは、接触材料の劣化を加速します

マルチポールシリーズ構成の利点：

電圧分割：各極はシステム電圧の部分を処理します

強化された破壊能力：複数のチャンバーに分布したアークエネルギー

信頼性の向上：接触システムの冗長性

構成ガイドライン：

1000V DC：通常、2極シリーズ接続

1200V DC：容量の壊れた要件に応じて2-3ポールシリーズ

1500V DC：究極のパフォーマンスのための3-4ポールシリーズ

重要な設計上の考慮事項：

ポール同期により、同時動作が保証されます

均一な電圧分布には、電圧グレーディング抵抗が必要になる場合があります

機械的連動により、単極動作が防止されます

コンプライアンスと標準：IEC 60947-2：2024、UL 489/489Bキーポイントの概要

IEC 60947-2：2024≤1500VDC Circuit Breakersの適用可能な範囲と新しい規定

IEC 60947-2標準は、産業用途向けの回路ブレーカーを管理し、最大1000ボルトのACおよび1500ボルトDCまでの電力分布を、数アンペアから6300a以上まで定格電流を備えたDCを保護します。 2024リビジョンでは、DCアプリケーションのいくつかの重要な更新が導入されています。

IEC 60947-2：2024の新しい規定：

DC破壊能力検証のためのテスト手順の強化

高電流アプリケーションの温度上昇制限が改善されました

屋外設備の環境テスト要件を拡大しました

選択的保護スキームのための更新された調整表

DC固有の要件：

定格範囲内の複数の電圧レベルでの破壊容量テスト

モーターや抵抗特性を含むDC負荷を使用した持久力テスト

DCアプリケーションの電子旅行ユニットのEMC要件

接地および接地されていない構成を備えたシステムの断熱調整

アプリケーション範囲：

EV充電インフラストラクチャを含む産業設備

エネルギー貯蔵システムとグリッド縛られたインバーター

商業および産業施設のDC流通システム

DCパワーシステムを備えた海洋およびオフショアアプリケーション

UL 489/489B、充電およびUPSアプリケーションにおけるSCの意味と一般的な誤解

UL 489ファミリーの標準ファミリは、北米市場の成形ケースサーキットブレーカーに取り組んでおり、特殊なアプリケーション用の特定のサプリメントがあります。

UL 489標準カバレッジ：

ACおよびDCアプリケーションの基本的なMCCB要件

マーキングと識別要件

工場のテストと品質保証手順

UL 489Bサプリメント：

高性能MCCBの要件の強化

特殊なアプリケーションの拡張テストプロトコル

他の保護装置との調整

サプリメントSC（特別な条件）：

UPSおよびエネルギー貯蔵アプリケーションの特定の要件

短時間の耐摩耗性を強化しました

DCアプリケーションの特別なマーキング要件

一般的な誤解：

「UL 489はすべてのDCアプリケーションをカバーしています」 - リアリティ：DC評価には特定のテストが必要であり、補足SCが必要になる場合があります

「ACとDCの評価は互換性があります」 - 現実：DCの破壊容量は通常、同等のAC評価の50〜70％です

「電子トリップユニットはAC/DCで同じように機能します」 - リアリティ：DCアプリケーションには特別なアルゴリズムが必要になる場合があります

メーカーの技術文書の例：

大手メーカーは、指定する詳細なアプリケーションガイドを提供します。

DCアプリケーションの断層要因

上流の保護デバイスを使用した調整表

環境補正因子

インストールおよびメンテナンスの要件

典型的なシステムトポロジと保護調整

分散/集中整流システムとバス保護

現代のEV充電設備は、それぞれに特定の保護要件を備えたさまざまな建築的アプローチを利用しています。

分散整流アーキテクチャ：

充電ポイントごとの個々の整流器

電流レベルが低いが、複雑さが増加した

複数のソースとの保護調整

集中整流アーキテクチャ：

複数の充電ポイントを提供する一般的なDCバス

堅牢な保護を必要とするより高い断層電流

単純化された調整ですが、より高い破損容量要件

バス保護戦略：

選択的調整による整流器出力のメインDC MCCB

個々の充電ポイントのフィーダー保護

早期障害介入のためのARC断層検出

システムの例-1MW充電ステーション：

メイン整流器（1500V DC、670A）

├├リン

p

├なりしてフィーダー1 MCCB（125A）→150kW充電器

├├。2MCCB（125a）→150kW充電器

├├。3MCCB（250A）→300kW充電器

└└）MCCB（400A）→500KWフリート充電器

トリップカーブの選択と選択的調整

適切な保護調整により、障害の位置に最も近い保護装置によって障害がクリアされることが保証されます。

旅行曲線特性：

長期遅延（過負荷保護）：

設定：定格電流の80〜100％

時間遅延：10-3600秒

目的：ケーブルおよび機器の熱保護

短時間の遅延（調整）：

設定：定格電流の150-1000％

時間遅延：0.1-0.5秒

目的：ダウンストリームデバイスとの選択的調整

瞬時（短絡保護）：

設定：2-15x定格電流

時間遅延：<0.1秒

目的：高断層電流の即時断層クリア

調整の例：

800Aメインおよび125Aフィーダーを備えたカスケードシステムの場合：

メインMCCB：長年800A、短時間2400A/0.3S、瞬時8000A

フィーダーMCCB：長年の125A、短時間375A/0.1S、瞬時1250A

地上断層、逆電源、および極性反転保護戦略

DCシステムには、ACアプリケーションで発生しない条件に対する特別な保護が必要です。

地上断層保護：

ホール効果センサーを使用した残留電流検出

早期障害検出のための断熱監視システム

レベル間の選択的な地盤断層の調整

逆電源保護：

エネルギー貯蔵を備えたグリッド結合システムにとって重要です

メンテナンス操作中にバックフィードを防ぎます

分離コンタクタとの調整および切断

極性反転保護：

コネクタの機械的キーリングは、誤った接続を防ぎます

ケーブルの完全性のための電子検出回路

重要な回路でのダイオードのブロック

保護統合：

最新のシステムは複数の保護機能を統合します：

MCCBは、過電流および短絡保護を提供します

コンタクターは、分離と逆電源ブロッキングを提供します

ヒューズは、半導体障害にバックアップ保護を提供します

地上断層リレーは人事保護を提供します

シナリオベースの選択チェックリスト

電圧レベル：1000/1200/1500V DC

1000V DCシステム：

アプリケーション：中電力充電（50-150kW）、エネルギー貯蔵システム

MCCB構成：強化された破壊能力のための2極シリーズ

典型的な評価：63A-630A、最大25kaのICU

標準：IEC 60947-2、UL 489 DC評価

1200V DCシステム：

アプリケーション：商用車の充電、産業用DC分布

MCCB構成：障害レベルに応じて2〜3ポールシリーズ

典型的な評価：125A-800A、ICUから最大35ka

特別な考慮事項：限られた標準可用性、カスタムソリューションが一般的です

1500V DCシステム：

アプリケーション：超高速充電、グリッドスケールのエネルギー貯蔵、重い車両充電

MCCB構成：究極のパフォーマンスのための3-4ポールシリーズ

典型的な評価：200A-1600A、最大50kaまでのICU

標準：IEC 60947-2高電圧アプリケーション用に特別に設計された認定システム

破壊容量：サイト短絡容量ベースの1.2-1.5×安全係数

適切な破損容量の選択には、徹底的な障害電流分析が必要です。

障害電流計算方法論：

ソースインピーダンス分析：変圧器、整流器、ケーブルインピーダンスを含む

システム構成：すべての並列ソースとエネルギー貯蔵拠出を検討してください

将来の拡張：計画されたシステムの追加を説明します

安全因子アプリケーション：

1.2×ファクター：最小限の拡張計画を備えた明確に定義されたシステムの場合

1.5×ファクター：計画された拡張または不確実なソースインピーダンスを備えたシステムの場合

2.0×因子：最大の信頼性を必要とする重要なアプリケーションの場合

実用的な例：

計算された障害電流が18kaのサイト：

最小ICU評価：18ka×1.2 = 21.6ka

推奨標準評価：25ka

高解放可能性アプリケーション：35ka

電圧定格と冷却強化に関する極構成とシリーズ/並列考慮事項

シリーズ接続の利点：

電圧定格の強化：各極は総電圧定格に寄与します

破壊容量の改善：複数のチャンバーにわたるアークエネルギー分布

信頼性の改善：冗長コンタクトシステム

シリーズ構成ガイドライン：

機械的連動：すべての極の同時動作を保証します

電圧グレーディング：均一な電圧分布のための抵抗またはコンデンサ

アーク調整：すべての極における同期アーク絶滅

並列接続アプリケーション：

現在の評価の強化：複数の極が負荷電流を共有します

熱管理：分散熱生成

冗長性：単一極の故障による継続的な動作

冷却強化戦略：

接触材料の選択：優れた熱伝導性については、シルバー - タングステン

端子設計：ヒートシンク機能の強化

気流管理：適切な間隔と換気

認証と環境要件：UL/IEC、IP評価、-25〜+70℃、高度補正

認定要件：

UL認定：

基本的なMCCB要件については、UL 489

強化されたパフォーマンスアプリケーション用のUL 489B

特殊な条件にSCをサプリメントします

IEC認定：

IEC 60947-2産業用アプリケーション用

国固有の認定（CE、CCCなど）

サードパーティのテスト研究所の検証

環境保護：

IP（イングレス保護）評価：

IP20：基本的な保護を備えた屋内アプリケーション

IP54：ほこりと水の保護を備えた屋外用途

IP65：完全なほこりと水の保護を備えた過酷な環境

温度範囲の考慮事項：

標準評価：-5°C〜 +40°C周囲

拡張範囲：-25°C〜 +70°Cを備えた因子

ターニング要件：40°Cを超える°Cあたり2.5％

高度補正：

標準：海抜2000mまで

高高度：2000mを超える必要があります

補正係数：2000mを超える100mあたり1％

ケーススタディと次元置換

480-1000V DC Fleet Station Retrofit：Pre/Post AC MCB→DC MCCB変換パフォーマンス

プロジェクトの背景：

主要な物流会社は、デポ充電施設をACベースの充電（480V）からDC高速充電（1000V）に改装し、電気配送艦隊の充電時間を短縮しました。

元のシステム構成：

AC分布：480V、3相

保護：標準AC MCCBS（UL 489）

充電電力：車両あたり22kW

フリートサイズ：50台の車両

毎日のエネルギー：〜5.5mWh

アップグレードされたシステム構成：

DCディストリビューション：1000V DCバス

保護：専門のDC MCCBS（IEC 60947-2）

充電電力：車両あたり150kW

フリートサイズ：50台の車両（100まで拡張可能）

毎日のエネルギー：〜7.5mWh（より速いターンアラウンド）

パフォーマンスの比較：

システムの損失：

前：8.5％のシステム損失（主に変換段階）

後：4.2％のシステム損失（変換損失の減少）

年間節約：エネルギーコストは185,000ドル

障害対応：

前：平均障害クリア時間150ms（AC Zero Crossing依存）

後：一貫した障害クリアリング時間80ms（電子旅行ユニット）

障害率：迷惑旅行の60％の減少

メンテナンス要件：

前：四半期検査、年間キャリブレーション

後：条件監視による半年ごとの検査

メンテナンスコスト：人件費の35％の削減

スペアパーツとメンテナンス：アークチャンバーの老化とサーマルイメージング検査

アークチャンバーの劣化パターン：

DCアプリケーションは、特殊な監視を必要とする一意の摩耗パターンを作成します。

侵食監視に連絡してください：

目視検査：表面状態とギャップ測定に接触します

抵抗測定：増加は、接触の劣化を示します

操作力試験：春の緊張の検証

ARCチャンバーの状態評価：

アークシュート検査：炭素追跡と材料の劣化

ガス進化テスト：チャンバーシールの完全性

絶縁抵抗：2.5×定格電圧での高電圧試験

サーマルイメージングのベストプラクティス：

最新のメンテナンスプログラムは、予測メンテナンスのために熱イメージングを利用しています：

温度監視ポイント：

端子接続（周囲の10°C以内である必要があります +I²r上昇）

連絡先領域（ケースの外部のアクセス可能なポイント）

アークチャンバー周辺（内部加熱を示します）

サーマルシグネチャ分析：

通常の動作：均一な温度分布

接触分解：端子接続のホットスポット

ARCチャンバーの問題：スイッチングメカニズムの近くの温度の上昇

メンテナンススケジュールの最適化：

サーマルトレンドデータに基づく：

グリーンゾーン（<20°C上昇）：通常の検査間隔

黄色ゾーン（20-40°C上昇）：監視頻度の増加

レッドゾーン（> 40°C上昇）：即時検査と可能性のある交換

スペアパーツインベントリ戦略：

完全なMCCBユニット：重要なアプリケーション用のインストールされたベースの10％

連絡先キット：フィールドに補充可能なデザインで利用できます

ARCチャンバー：コンポーネントの交換を可能にするモジュラー設計用

電子トリップユニット：取り外し可能なユニットを備えたシステムの分離

よくある質問（FAQ）

DC MCCB、DC MCB、およびDC回路ブレーカー（DCB）の違いは何ですか？

DC MCCB（成形ケースサーキットブレーカー）：

現在の範囲：15A-3200A

電圧：最大1500V DC

アプリケーション：産業、商業、大規模なインスタレーション

機能：電子旅行ユニット、通信機能、高速度能力

DC MCB（ミニチュア回路ブレーカー）：

現在の範囲：1A-125A

電圧：通常、最大1000V DC

アプリケーション：小規模設備、住宅用ソーラー、パネル保護

特徴：固定熱磁気旅行、コンパクトサイズ、DINレール取り付け

DC回路ブレーカー（DCB-一般用語）：

MCCBとMCBの両方を網羅しています

SF6や真空タイプなどの特殊なブレーカーが含まれる場合があります

特定のアプリケーションのカスタム設計ブレーカーを参照できます

選択基準：

現在のレベル：<125aのMCB、高流の場合はMCCB

破壊能力：MCCBはより高いICU評価を提供します

機能：MCCBは、高度な保護および監視機能を提供します

コスト：小規模アプリケーションの方が経済的です

なぜ1500V DCシステムがマルチポールシリーズ接続を必要とするのですか？

1500V DCシステムにおけるマルチポールシリーズ接続の必要性は、いくつかの技術的な制限に由来しています。

断熱材の制限：

通常、最大1000-1200V DCで定格した単極ブレーカー

断熱材の分解は、これらのレベルを超える重要になります

シリーズ接続は、複数の極に電圧応力を分配します

ARC絶滅要件：

より高い電圧は、より永続的なアークを作成します

複数のブレークポイントは、より良いアークの中断を提供します

各極は、総弧の絶滅エネルギーに寄与します

ギャップ要件の連絡先：

1500Vには、単一ポールで実用的なものよりも大きな接触ギャップが必要です

マルチポール設計により、各ポールのギャップを最適化できます

単極同等物と比較して、全体のパッケージサイズが縮小しました

破壊容量の強化：

断層アークエネルギーは、電圧四角（v²）とともに増加します

複数の極がアークエネルギーの負担を共有しています

信頼性が向上し、接触寿命が長くなりました

典型的な構成：

1000V：2極シリーズ（ポールあたり500V）

1200V：3極シリーズ（ポールあたり400V）

1500V：3-4ポールシリーズ（ポールあたり375-500V）

I²Tの評価、温度上昇、および配布バスバーとの調整をどのように確認しますか？

I²T評価検証：

I²T（エネルギー）評価は、障害条件中にデバイスが耐えることができる熱エネルギーを表します。

計算方法：

i²t=∫（i²）dt障害期間

検証手順：

障害電流分析：最大障害電流と期間を計算します

上流の調整：上流のデバイスがMCCBの耐性時間内に障害をクリアすることを確認する

ケーブル調整：ケーブルI²T定格がMCCBレットスルーエネルギーを超えることを確認してください

メーカーデータ：公開されたレットスルー曲線を使用して確認します

温度上昇検証：

定常状態の温度上昇：

Δt=i²r×θ_thermal

どこ：

i = load電流

r =総回路抵抗

θ_thermal=熱抵抗（°C/w）

テストプロトコル：

負荷テスト：指定された期間に定格電流を適用します（通常1〜8時間）

温度監視：較正された機器を使用して、重要なポイントで測定します

周囲補正：設置条件を説明します

受け入れ基準：上昇はメーカーの仕様を超えてはなりません

バスバーの調整：

現在の密度マッチング：

MCCB端末とバスバーには、互換性のある電流密度が必要です

典型的な制限：銅導体の1-2 A/mm²

周囲温度の上昇に必要な断層

熱膨張互換性：

異なる拡張レートは、接続を強調する可能性があります

長期的には柔軟な接続が必要になる場合があります

定期的な検査間隔は、熱サイクリングを考慮する必要があります

抵抗の確認：

マイクロオームメーターを使用して接続抵抗を測定します

典型的な値：適切にトルクされた接続のための<50マイクローム

トレンド抵抗値は劣化を示します

インストールベストプラクティス：

メーカーが推奨するトルク値を使用します

アルミニウム接続に関節化合物を適用します

機械的ストレスを防ぐために適切なサポートを確保します

熱膨張のために適切なクリアランスを維持します

このガイドは、DC MCCBの選択とアプリケーションに関与する電気エンジニア、EPC請負業者、および充電ステーションオペレーター向けの包括的な技術情報を提供します。特定の製品選択と詳細な調整研究については、資格のある電気エンジニアおよびメーカーアプリケーションの専門家に相談してください。