３相３８０Ｖから単相２２０Ｖを取り出した時の電力

質問

中国で仕事をしています。電気工事は専門ではありません。

現在ビルの中にテナントとして飲食店を計画しています。
その場合にビル側から電力の上限を3相380Vで100kWであるとの条件を示されています。

現在予定している合計30台の機器（単相220V)の消費電力量は140kWであり、上限を超えるのです。

そのため計画を変更しようとしていたところ、中国の電気工事技術者は単相220Ｖの電力はうまく3つに分ければ　その合計は１/3にして計算できる。

140kW/3　すなわち46.7kWに換算できるため現状の計画で問題ないとのことを言われました。

しかし説明を聞いても（中国語ですので）その理由がはっきりと理解できず、クライアントに説明ができません。通訳する社員も電気の専門ではないため、通訳不能です。

ちなみに電源供給は３相４線式３８０Ｖ　L1,L2,L3,N およびアースで供給されています。
単相220Ｖはそれぞれの相とＮで取り出しています。（中国では一般です）

いろいろ調べて、どうも電力kWでなく、電流値に着目して考えることはわかったのですが、
どうしても消費電力合計が超えても３相電力のブレーカーが落ちないというところにたどり着きません。
どうか、クライアントに対し説明できるような回答をいただけますようお願いします。

回答No.6

a987654

辛口にて済みません。
何とまー欠点だらけの質問何でしょう。
・通常供給最大電力を指定するのは、ＫＷではなくＫＶＡです。
　ＫＷで指定する場合は、その前提となる力率も指定されるはずです。
　供給元の電源、および配線は最大電流により制限されます。
　電流＝電力÷電圧÷力率
　で決定されることを考えれば自明と思います。
・単純に上限を3相380Vで100kW表現された場合
　私でしたら、力率１００％の平衡負荷を１００ＫＷ接続できると解釈します。
　従って単相では１００ＫＷ÷３≒３３．３ＫＷ（力率１００％）が最大となります。
＞中国の電気工事技術者は単相220Ｖの電力はうまく3つに分ければ　その合計は
＞１/3にして計算できる。
　これは、上記の１００ＫＷ÷３≒３３．３ＫＷを言っている事であって負荷の１／３が
　１００ＫＷ以内なら良いということではありませんので誤解無き様。
　（総容量ではどちらでも同じなので）質問中の３相という部分を取り除いてみましょう。
　１００ＫＷ最大の供給源に対して１４０ＫＷの負荷は、明らかに容量過多となります。　
　（元ブレーカが落ちるとかどうとかいう問題ではありません。）

質問者の方も、電気に対しては御専門ではない様ですし、中国の電気工事
技術者という所も引っかかります。
電気工事技術者と電力技術者とは、同一部分もありますが全く別の要素です。
（日本国内の資格では其々、電気工事士（１，２種）電気主任技術者（１～３種））
最低限日本の電力専門家を交えての調整が必要と思いますし、中国の法律
および慣習等も考慮に入れないといけない問題かと思います。
素人判断は大火傷の元と思料致します。

回答No.5

fujiyama32

ANo.4です。添付した接続図のうち、一部に修正ミスがありました。

図1. 3相負荷の相間電圧を AC230V と書いてありますが、
正しくは AC220V です。

(正) AC220V
(誤) AC230V

なお、図2. は特に間違いはありません。

回答No.4

fujiyama32

1)3相負荷 380V 100kWの負荷電流計算
3相4線式の電源にて3相負荷 380V 100kWの負荷電流を計算しますと
152Aとなります。ただし、力率が1.0とします。

IL1＝(100kW×1000)÷(√3×380V)＝151.934≒152A

この3相負荷をヒータ負荷と仮定し、ブレーカの定格電流を選定
しますと、200Aとなります。(国内の選定条件とします。)

2)単相負荷 220V 47kW×3組の負荷電流計算
3相4線式の電源にて単相負荷 220V 47kW×3組の負荷電流を計算しますと
214Aとなります。ただし、力率が1.0とします。

IL1＝(47kW×1000)÷220V＝213.636≒214A

この単相負荷をヒータ負荷と仮定し、ブレーカの定格電流を選定
しますと、300Aとなります。(国内の選定条件とします。)

3)検討結果
需要率等が不明ですが、連続運転するものとして想定しますと、
単相負荷 220V 47kW×3組の負荷電流(214A)がブレーカの定格電流
(200A)を超過(107%)しますので、トリップすることになります。

接続図(例)を添付しましたので合わせて参考にして下さい。

お礼

図解までいただき　ありがとうございます。

となると、中国人電気工事技術者の考えはおかしいことになります。気になるのは、同じことを複数の現場で別の技術者も言っていることですね。

回答No.3

EleMech

＞電力の上限を3相380Vで100kW
という事は、１つの変圧器に流せる電流は、
　I3 = P / (√3 ・ V ・ cosθ)
　　= 100 ・ 10^3 / (√3 ・ 380 ・ 1)　　（変圧器容量なので、力率cosθを１と仮定）
　　= 151.9 (A)
です。

　＞現在予定している合計30台の機器（単相220V)の消費電力量は140kW
今回のものの合計電流値は、
　I12 = P / (V ・ cosθ)
　　= 140 ・ 10^3 / (220 ・ 1)　　(単相機器なので、力率cosθを１と仮定）
　　= 636.4(A)
変圧器３台に振り分けると、
　I31 = I2 / 3
　　 = 636.4 / 3
　　 = 212.2 (A)

負荷稼働率として考えると、
　I31 / I3 = 151.9 / 212.2
　　　　　 = 0.716
　　　　　 = 71.6 (％)

オフィスビルなど、稼働率を高めに設定しなくて良い需要家ならば、まあ行けるレベルだと思いますが、 使用電圧が違うので、変圧器を変更してもらえない場合、別途変圧器を間に設置する必要があります。
そうすると、変圧器の損失が少なからずとも発生するので、数値はこれより悪くなります。

お礼

ありがとうございます。
やはり、日本式ではこのように明確に説明がなされてわかりやすいのですが、どうして中国では・・・・・・ということに　毎日ぶつかっています。

回答No.2

tnk2011

>3相380Ｖ100kWまでということは　ブレーカー容量が152Ａということを意味しますか。

3φ　380V　100kVAだと、152A になりますが、ブレーカーには150A や175A と区切りが良い値のものが使われると思います。

「100kW まで」とは、何の容量から算定した値なのか、何によって制限されるのか、悩むよりビルのオーナーや電気保安者に聞くべきでしょう。

それより、あなたの算出した140kWはどんな計算なのでしょう？
例えば、140kWで力率が70％の負荷なら200kVAになります。電流の計算には力率を反映する必要があります。力率は100％ですか？
また、機器のカタログに記載されている消費電力などの単純な合計なら、実機で起動・待機・通常・最大の各負荷状態について電流測定をして再計算した方が良いでしょう。(クランプ型のメーターで簡単に測れます）

同時に全ての機器を最大電力で使うことが無ければ、また、100kW（100kVA？）を超えると電源側で瞬時に遮断されることが無ければ、同時使用の割合（需要率）を考慮した算定とすることも可能です。
需要率とは↓
http://saijiki.sakura.ne.jp/denki4/jyuyou.html

補足

ありがとうございます。
140kWはカタログの数値の合計ですので、力率は記載されていません。
とはいっても　中国のメーカーですので、力率を問い合わせてもまともな返答は帰ってきませんでした。
クランプで計りたいところですが、実機が入るころには施工完了のため、ひとまず７０％で換算して再計画といったところですね。

回答No.1

tnk2011

中国の法的あるいは技術的な基準は良くわかりませんが、電力に関してビル側の提示が3相の合計で100ｋWであることが明確なら、質問者の考えが正解でしょう。

ただし、140kW の負荷が計算上の最大の負荷であり、同時使用率等の関係で常時の使用電力が概ね100ｋW以下であるなら、実用上は問題ないのかもしれません。
ビル側の提示する100ｋWがトランスの容量である場合、熱的な要素で容量が定められているため、短時間の過負荷には耐えることも考えられます。
また、ブレーカーの作動は、定格を少し超えただけですぐに落ちることは無いはずです。
日本の（JIS)規格による特性は次の通りです。
http://www.kawamura.co.jp/electric/faq/pdf/br_sankou.pdf

ただし、電源の容量は通常ｋVA(皮相電力）で計算しますので、力率を考慮すると電流値が大きくなることに留意してください。
また、3相の負荷バランスが悪くならないよう配分することも重要です。

補足

早速のご回答ありがとうございます。

　実は、この中国人技術者の話は今回が初めてではなく、これまでにも別の現場でも同じような話を数回聞いており、実際に施工を行われていた現場もありましたので、余計にわからなくなっています。（その際は電気工事サイドで判断したようです）
なにか裏技みたいなものがあるのでしょうか。

また、わからないなりに今も調べている途中なのですが、3相380Ｖ100kWまでということは　ブレーカー容量が152Ａということを意味しますか。