IEC 61439は低圧スイッチギアの設計に何を要求していますか？
IEC 61439は、最大1000V ACまたは1500V DCの低圧スイッチギアアセンブリに関する包括的な設計規則を確立し、試験、計算、または参照アセンブリとの設計比較を通じて、温度上昇制限、短絡耐力、絶縁耐力、および感電に対する保護の検証を義務付けています。. この規格は、型式試験アセンブリ（TTA）と部分型式試験アセンブリ（PTTA）の区別をなくし、検証方法に関係なく、すべてのアセンブリが同じ安全性と性能のベンチマークを満たすことを要求しています。.
要点
- IEC 61439-1:2020 は、最大1000V ACまたは1500V DCのすべての低圧スイッチギアおよびコントロールギアアセンブリに適用される一般規則規格として機能します。
- 3つの検証方法 が受け入れられています。試験、計算、および参照設計との比較です。安全性への厳格さを維持しながら、柔軟性を提供します。
- 温度上昇制限 定格電流条件で、裸銅バスバーの場合は105K、端子の場合は70Kを超えてはなりません（定格多様率（RDF）を乗じた値）。
- 短絡耐力 の検証は、試験、計算、または試験済みの参照設計との比較のいずれかを通じて、すべてのアセンブリに義務付けられています。
- 明確な責任分担 が、規格の枠組みの下で、オリジナルメーカー（システム設計）とアセンブリメーカー（最終適合性）の間に存在します。
- 定格多様率（RDF） により、現実的な電流負荷の仮定が可能になります。通常、出力回路数とアプリケーションタイプに応じて0.8〜1.0です。
- 内部分離形態 （フォーム1からフォーム4b）は、人員の安全にとって重要なアーク故障封じ込めおよびアクセスレベルを定義します。
IEC 61439規格シリーズの理解
2009年にIEC 60439に代わったIEC 61439規格シリーズは、低圧スイッチギアアセンブリの設計、検証、および認証方法における根本的な変化を表しています。型式試験アセンブリ（TTA）と部分型式試験アセンブリ（PTTA）の2段階システムを作成した以前の規格とは異なり、IEC 61439は検証方法に関係なく、すべてのアセンブリに統一された要件を確立します。.
この規格は複数のパートに編成されています。
- IEC 61439-1：一般規則 — 構造、性能、および検証要件を含む、すべてのタイプのアセンブリに適用される基本的な要件を定義します。
- IEC 61439-2：電力スイッチギアアセンブリ — 配電システム、モーターコントロールセンター、および配電盤を対象としています。
- IEC 61439-3：配電盤 — 一般の人々による操作を目的としたアセンブリ（DBO）を対象としています。
- IEC 61439-6：バスバートランキングシステム — バスバートランキング、タップオフユニット、および関連コンポーネントの要件を規定します。
このモジュール構造により、メーカーは一般規則を、アプリケーションに関連する製品固有の要件と組み合わせて適用できます。VIOX ElectricのようなB2Bメーカーにとって、特定の製品ラインにどのパートが適用されるかを理解することは、コンプライアンスと市場アクセスにとって不可欠です。.
IEC 61439に基づく重要な設計要件
温度上昇制限と熱管理
温度上昇の検証は、IEC 61439コンプライアンスの最も重要な側面の1つです。過度の熱は絶縁を劣化させ、経年劣化を加速させ、火災の危険性を生み出します。この規格は、定格電流条件下で超えてはならない特定の温度上昇制限を確立しています。.
IEC 61439-1 表6：最大温度上昇制限
| コンポーネント | 温度上昇制限（K） | 注記 |
|---|---|---|
| 裸銅バスバー | 105 | 銀メッキまたはニッケルメッキされた表面のより高い制限 |
| スズメッキされたジョイントを備えたバスバー | 90 | はんだ接合部の完全性によって制限されます |
| 外部絶縁ケーブル用端子 | 70 | ケーブル絶縁定格（PVC/PE）に基づく |
| 外部XLPEケーブル用端子 | 90 | XLPE絶縁のより高い温度能力 |
| 手動操作手段（金属） | 25 | 安全上重要な触れることができる表面 |
| 手動操作手段（絶縁） | 35 | 絶縁材料のより低い制限 |
| エンクロージャーの外面 | 30 | 隣接材料の安全上の考慮事項 |
温度上昇の検証は、 定格多様率（RDF）, を考慮しています。これは、すべての回路が同時に全負荷で動作するわけではないことを認識しています。RDF値は、入力供給回路の場合は1.0から、多数の出力回路を備えた配電盤の場合は0.4まで変化します。この係数は、温度上昇計算の定格電流を乗算し、安全性を損なうことなく、より現実的で経済的な設計を可能にします。.
熱管理のために、エンジニアは以下を考慮する必要があります。
- 煙突効果を利用するために配置された換気口を通る自然対流
- 6300Aを超える高密度アセンブリの強制空冷
- からの放熱 遮断器 およびIEC 60947電力損失データに基づくその他のコンポーネント
- 設置場所が標準の35°Cリファレンスを超える場合の周囲温度ディレーティング
短絡耐力検証
IEC 61439は、すべてのアセンブリが短絡電流の機械的および熱的ストレスに耐える必要があることを義務付けています。アセンブリの 短絡耐電流定格（Icw） は、アセンブリが損傷することなく、指定された期間（通常は1秒）安全に流すことができる最大電流を表します。.
検証オプション：
- テスト — 実際のアセンブリまたは代表的なサンプルでの完全な短絡試験
- 計算 — 安全余裕を考慮した、認められた工学的手法による解析的検証
- 参照設計との比較 — 同等またはそれ以上のパラメータを持つ、試験済みの参照設計との比較
短絡検証では、以下を考慮する必要があります。
- 耐ピーク電流（力率に応じて通常1.5〜2.1の係数「n」を介してIcwに関連）
- 保護デバイスの遮断特性による熱応力（I²t）
- 特に導体間の電磁力 バスバー 適切なブレースがない場合
- との連携 保護デバイス アセンブリが故障条件下で保護されるようにするため
銅製バスバーシステムの場合、間隔とサポートの要件が重要です。IEC 61439では、導体の寸法、間隔、およびサポート配置を含むすべての基準が参照を満たすか、またはそれを超える場合に、計算または試験済みの参照設計との比較を通じて、バスバーの短絡耐力の設計ルール検証を許可しています。.
誘電特性とクリアランス
絶縁協調は、アセンブリが動作電圧、一時的な過電圧、および過渡的な過電圧に耐えることを保証します。IEC 61439は以下を指定します。
最小クリアランスおよび沿面距離：
| 定格絶縁電圧（V） | 空気中最小クリアランス（mm） | 最小沿面距離（mm）—汚染度3 |
|---|---|---|
| ≤ 300 | 5.5 | 8.0 |
| 300-600 | 8.0 | 12.0 |
| 600-1000 | 14.0 | 20.0 |
この規格では、アセンブリが以下に耐えることが要求されています。
- 商用周波数耐電圧試験（通常、400Vシステムの場合、1秒間2kV AC）
- インパルス耐電圧試験（過電圧カテゴリIIIの400Vシステムの場合、8kV）
- クリアランスが組み立て中および使用期間全体にわたって維持されていることの検証
設計者は高度によるディレーティングを考慮する必要があります—クリアランスは、2000mを超える100mごとに約11％増加する必要があります。これは、高地設置向けのスイッチギアにとって特に重要です。.
内部区分形式：アーク故障封じ込め
IEC 61439は以下を定義します 内部区分形式 バスバー、機能ユニット、および端子間の分離の程度を指定します。これらの形式は、フォーム1（分離なし）からフォーム4b（ユニット間の相互接続を含む、バスバー、機能ユニット、および端子の分離）まで多岐にわたります。.
| フォーム | バスバー分離 | 機能ユニット分離 | 端子分離 | の応用 |
|---|---|---|---|---|
| フォーム1 | なし | なし | なし | 単純な配電、最小限の安全要件 |
| フォーム2a | あり | なし | なし | 基本的なバスバー絶縁 |
| フォーム2b | あり | なし | あり | 端子アクセス分離 |
| フォーム3a | あり | はい、端子なし | なし | モーター・コントロール・センター 限られた分離付き |
| フォーム3b | あり | はい、端子なし | あり | 標準的な産業用スイッチギア |
| フォーム4a | あり | はい、端子を含む | はい（同じコンパートメント） | 高い完全性の分離 |
| フォーム4b | あり | はい、端子を含む | はい（個別のコンパートメント） | 最大限の安全性、重要なアプリケーション |
フォーム番号が高いほど、アーク故障封じ込めと人員保護が向上しますが、コストと複雑さが増加します。たとえば、フォーム4bでは、各機能ユニットの端子に個別のコンパートメントが必要になるため、エンクロージャの設計と放熱に大きな影響を与えます。.
分離形式の選択には、以下のバランスが含まれます。
- 安全要件（人員アクセス、アーク故障封じ込め）
- メンテナンスのニーズ（個々のユニットのサービスのためのアクセス性）
- 熱管理（分離は空気の流れを妨げる可能性があります）
- コスト制約（フォームが高いほど、より多くの材料と複雑な構造が必要になります）
- アプリケーションの重要性（データセンター、病院は通常フォーム4を指定します）
検証方法：テスト、計算、および設計ルール
IEC 61439は、すべてのアセンブリバリアントの完全なテストは非現実的であることを認識し、3つの検証経路を提供します。
テストによる検証
実際のアセンブリが実験室でのテストを受ける従来のアプローチ。以下に必要です。
- 温度上昇（設計規則が適用される場合を除く）
- 短絡耐量（計算または設計規則が適用される場合を除く）
- 絶縁特性
- 機械的動作
- 保護等級（IP等級の検証）
計算による検証
特定の特性に対して許容される解析手法：
- 検証されたデータを用いた熱モデリングによる温度上昇
- 電磁力計算を用いた短絡耐量
- 寸法解析による沿面距離および空間距離の検証
計算は、適切な安全率を考慮した、認められた工学的手法を使用する必要があります。規格では、保守的な仮定が必要です。特定のコンポーネントデータがない限り、計算で使用する場合、デバイスの定格は20%ディレーティングする必要があります。.
設計規則による検証
試験済みの参照設計との比較：
- 母線断面、材料、および支持間隔が参照設計と同等以上である場合、短絡耐量に対して許容されます。
- IEC 61439-1の附属書Nは、母線システムに関する特定の設計規則パラメータを提供します。
- 参照設計は、同等またはそれ以上のストレスレベルで試験されている必要があります。
- すべてのパラメータは、参照設計と同等以上である必要があります。補間は許可されません。
このアプローチは、特に以下の用途に役立ちます。 母線ダクトシステム および、複数の構成が共通の構造原理を共有する標準化されたスイッチギアの範囲。.
責任の枠組み：オリジナルメーカー対アセンブリメーカー
IEC 61439は、2つの主要なエンティティ間の責任を明確に区別しています。
オリジナルメーカー（システムメーカー）：
- スイッチギアアセンブリシステムを設計します。
- 設計規則と検証方法を確立します。
- 試験済みの参照設計を提供します。
- コンポーネント、材料、および構造方法を特定します。
- システムドキュメントとコンプライアンスガイダンスを発行します。
アセンブリメーカー（パネルビルダー）：
- 最終的なスイッチギアアセンブリを構築します。
- オリジナルメーカーが提供する方法を使用して、規格への準拠を検証します。
- 定期的な検証（すべてのアセンブリに対するルーチンテスト）を実行します。
- 市場に出された完成したアセンブリに対する責任を負います。
- 技術ドキュメントと適合宣言を維持します。
この枠組みは、システム設計の専門知識がオリジナルメーカーにある一方で、完成品の責任はアセンブリメーカーにあることを保証します。調達担当者にとって、サプライヤーのコンプライアンスに関する主張を評価する際には、この区別を理解することが不可欠です。.
実践的な実装：エンジニア向けの設計チェックリスト
設計前段階
- アプリケーション要件を定義します。 — 電圧、電流、故障レベル、環境条件
- 適切なIEC 61439パートを選択します。 — -2は電力スイッチギア、-3は配電盤、-6は母線ダクト用
- 定格多様率を決定します。 — 負荷特性と回路数に基づきます。
- 必要な分離形態を確立します。 — 安全要件とアプリケーションの重要度に基づきます。
- 適用可能なディレーティングファクターを特定します。 — 温度、高度、高調波、設置条件
設計段階
- 母線サイズを計算します。 — 定格電流、RDF、温度上昇制限、および 母線材料に基づきます。
- 短絡耐量を検証します。 — 試験、計算、または参照設計との比較
- 沿面距離と空間距離を決定します。 — 定格絶縁電圧と汚染度に基づきます。
- 熱管理を設計します。 — 自然換気、強制冷却、または空調
- エンクロージャーの保護等級を選択します。 — IP等級 環境に基づく、機械的衝撃に対するIK等級
- 内部分離を計画します。 — 安全要件に基づくフォーム1から4b
検証段階
- 設計検証を実施します。 — 該当する場合は、試験、計算、または設計規則
- 定期試験の実施 — 全てのアセンブリに対して、絶縁耐力、配線、導通、および機械的動作の試験を実施
- 技術文書の作成 — 図面、仕様書、試験報告書、リスクアセスメント
- 適合宣言の発行 — EU市場へのアクセスに必要なCEマーキング文書
一般的な設計上の落とし穴と回避方法
落とし穴1：定格多様率の無視
問題：全ての母線を同時全負荷運転で設計すると、システムが過大になり、コストがかさむ。.
液：適切なRDF値（受電回路には0.9〜1.0、配電には0.8、多数の回路を持つ配電盤には0.6〜0.7）を適用する。.
落とし穴2：不適切な熱管理
問題：設置条件（密閉された部屋、太陽光の取得、隣接する熱源）を考慮せずに、理論的な計算に依存する。.
液：現実的な境界条件で熱モデリングを実施する。高密度アセンブリには強制換気を指定する。エンクロージャの周囲に適切なクリアランスを確保する。.
落とし穴3：短絡定格の不一致
問題：アセンブリのIcw定格が保護デバイスの遮断容量を超える、または電磁力に対する補強が不十分。.
液：確認する 漏電ブレーカー 遮断容量がアセンブリの耐電圧定格以上であることを確認する。母線支持間隔が設計規則の要件を満たしていることを検証する。.
落とし穴4：クリアランス検証の無視
問題：設置公差、材料の膨張、または故障時の導体移動を考慮せずに、標準クリアランスを想定する。.
液：マージンを設けて設計する—最小要件よりも20%大きいクリアランスを指定する。プロトタイプアセンブリ中に物理的な検査で検証する。.
落とし穴5：分離形態の非互換性
問題：区画化の熱的影響を考慮せずに、高い分離形態（Form 4）を指定する。.
液：熱管理要件を早期に評価する。Form 3および4のアセンブリには換気または冷却を指定する。検討する 電気パネルの換気 戦略。.
短いFAQセクション
Q：IEC 61439と旧IEC 60439規格の違いは何ですか？
A：IEC 61439は2009年にIEC 60439に代わり、型式試験アセンブリ（TTA）と部分型式試験アセンブリ（PTTA）の区別をなくしました。IEC 61439の下では、全てのアセンブリは、検証方法（試験、計算、または設計規則）に関係なく、同じ安全要件を満たす必要があります。新しい規格では、オリジナルメーカーとアセンブリメーカー間の責任分担も明確になり、現実的な負荷計算のための定格多様率（RDF）の概念が確立されています。.
Q：DC開閉装置の設計にIEC 61439を使用できますか？
A：はい、IEC 61439-1：2020には、最大1500V DCまでのDCアプリケーションの要件が明示的に含まれています。ただし、DCは、故障時の連続アーク（自然な電流ゼロクロスがない）、表皮効果の再分配がないことによる温度上昇、および異なる沿面距離要件など、固有の課題をもたらします。DCアプリケーションの場合は、特に注意してください DC回路ブレーカー 選択、アークシュートの設計、および極性の考慮事項。.
Q：開閉装置アセンブリの正しい定格多様率（RDF）を決定するにはどうすればよいですか？
A：RDFは、出力回路の数とアプリケーションの種類によって異なります。IEC 61439-1は、参照値を提供します：受電回路の場合は1.0。2〜3個の出力回路の場合は0.9。4〜5個の回路の場合は0.8。6〜9個の回路の場合は0.7。10個以上の回路の場合は0.6。IEC 61439-3に基づく配電盤（DBO）は、接続された負荷の多様性に基づいて異なる基準を使用します。技術ファイルでRDF選択の根拠を常に文書化してください。.
Q：IEC 61439への準拠には、第三者認証が必要ですか？
A：いいえ、IEC 61439は第三者認証を義務付けていません。この規格は、適合性に対する責任を負うアセンブリメーカーによる自己認証に基づいて運用されます。ただし、多くの仕様（特に石油・ガス、データセンター、および重要なインフラストラクチャ）では、UL、IECEx、またはCEマーキングの通知機関などの機関による第三者検証が必要です。必須ではありませんが、第三者認証は、コンプライアンスの主張に対する独立した検証を提供します。.
Q：全てのIEC 61439アセンブリで実行する必要がある定期試験は何ですか？
A：全てのアセンブリは、出荷前に定期試験を受ける必要があります：絶縁試験（1kV ACまたは1.5kV DCで1秒間の絶縁耐力）。保護回路の導通（エンクロージャとアース端子間の最大0.05Ω）。配線およびコンポーネントの設置の検査。および機械的動作の検証（スイッチ、, 遮断器, 、インターロック）。試験結果は記録し、技術ファイルに保管する必要があります。.
Q：IEC 61439はアークフラッシュハザードにどのように対処しますか？
A：IEC 61439は、アーク故障封じ込め試験を具体的に義務付けていませんが（それについてはIEC TR 61641を参照）、内部分離の形態（Form 2b〜4b）は、アーク故障封じ込めの程度を提供します。Form 4bは、完全な区画化により最高の保護を提供します。検証済みの電弧故障封じ込めが必要なアプリケーション（石油・ガスなど）の場合は、IEC 61439とIEC TR 61641の両方への準拠を指定します。IEC TR 61641は、内部アーク分類（IAC）の試験方法を提供します。.
結論：規格準拠によるエンジニアリングの卓越性
IEC 61439は、安全性の厳格さとエンジニアリングの実用性のバランスをとる低電圧開閉装置設計のための成熟した包括的なフレームワークを表しています。試験、計算、および設計規則という複数の検証経路を提供することにより、この規格は、一貫した安全ベンチマークを維持しながら、カスタムパネルビルダーと大量生産メーカーの多様なニーズに対応します。.
電気エンジニアおよび調達担当者にとって、IEC 61439の理解は、単なるコンプライアンスのチェックボックスのチェックだけではありません。温度管理、短絡耐性、および内部分離に関する規格の要件は、機器の信頼性、耐用年数、および人員の安全に直接影響します。定格多様率の適切な適用は、性能を損なうことなく大幅なコスト削減をもたらす可能性があり、分離形態の正しい仕様は、アプリケーション環境に適した保護を保証します。.
開閉装置アセンブリがますます洗練されるにつれて—統合 スマートモニタリング, サージ保護, 、および再生可能エネルギーインターフェース—IEC 61439の基本的な要件は不可欠なままです。規格の設計検証フレームワーク、責任の明確化、およびパフォーマンスベンチマークは、最新の配電システムが構築される技術的基盤を提供します。.
VIOX ElectricのようなB2Bメーカーにとって、IEC 61439への準拠は、市場へのアクセス要件と競争上の差別化要因の両方です。この規格に準拠して設計および検証されたアセンブリは、エンジニアリングの厳格さ、安全への取り組み、およびグローバル市場への対応力を示しています。これらは、調達担当者が重要なインフラストラクチャプロジェクトのパートナーを選択する際に優先する品質です。.
技術参考資料：このガイドは、IEC 61439-1：2020「低電圧開閉装置および制御装置アセンブリ—パート1：一般規則」および関連する製品固有のパートに基づいています。完全なコンプライアンス要件については、常に規格の全文および適用可能な国内の逸脱を参照してください。電気保護機器のB2Bメーカーとして、VIOX Electricは、開閉装置アセンブリメーカー向けにIEC 61439に準拠したコンポーネントと技術サポートを世界中で提供しています。.
