切替開閉器

切替開閉器（きりかえかいへいき、トランスファスイッチ、）は、2つの電源間で負荷を切り替える電気スイッチである。一部の切替開閉器は手動であり、オペレーターがスイッチを操作して切り替えを行うが、他のものは自動であり、電源の一方が電力を喪失または獲得したことを検知するとトリガーされる。

「自動切替開閉器」（ATS: Automatic Transfer Switch）は、バックアップ発電機が設置されている場所に設置されることが多く、商用電源が故障した場合に発電機が一時的な電力を供給できるようにする。

 切替開閉器の動作 
ATSは、負荷をバックアップ発電機に転送するだけでなく、主電源で監視されている電圧に基づいてバックアップ発電機に始動を命じることもある。発電機が稼働して一時的な電力を供給している間、切替開閉器はバックアップ発電機を電力会社（商用電源）から隔離する。切替開閉器の制御能力は、手動のみの場合もあれば、自動と手動の組み合わせの場合もある。切替開閉器のスイッチ移行モード（下記参照）には、オープントランジション（一般的なタイプ）またはクローズドトランジションがある。

例えば、バックアップ発電機とATSを備えた家庭において、停電が発生すると、ATSはバックアップ発電機に始動を指示する。発電機が電力を供給する準備が整ったことをATSが確認すると、ATSは家庭と商用電源の接続を遮断し、発電機を家庭のメイン配電盤に接続する。発電機は家庭の電気負荷に電力を供給するが、電力会社の電線には接続されない。配電システムから発電機を隔離することは、家庭内の負荷への電力供給による発電機の過負荷を防ぐため、また、電線が停電している前提で作業する電力会社の作業員の安全のために必要である。

商用電源が一定時間以上復旧すると、切替開閉器は家庭の接続を商用電源に戻し、発電機に無負荷の状態での一定の「クールダウン」時間の後、停止するように命じる。

切替開閉器は、重要な回路のみに電力を供給するように設定することも、電気サブパネル全体に供給するように設定することもできる。一部の切替開閉器は、冷暖房機器などのオプション回路の負荷遮断（ロードシェディング）や優先順位付けを可能にしている。大規模なバックアップ発電機設備で使用されるより複雑な非常用スイッチギヤでは、ソフトローディングが可能であり、商用電源から同期された発電機へ、あるいはその逆へと負荷をスムーズに移行できる。このような設備は、電力会社からのピーク負荷需要を削減するのに有用である。

 種類 
 オープントランジション 
オープントランジション切替開閉器は、「ブレイク・ビフォア・メイク（break-before-make）」切替開閉器とも呼ばれる。ブレイク・ビフォア・メイク切替開閉器は、別の電源と接触する前に、一方の電源との接触を切断する。これにより、例えば非常用発電機から電力会社の回線への逆受電を防ぐことができる。http://www.flatheadelectric.com/custserv/safety/generator/SafetyGenerator.htm  Safely Installing Your Standby Electric Generator, Flathead Electric Cooperative, Inc.; Jul. 2006; accessed Dec 2006
一例として、オープントランジション自動切替開閉器（ATS）がある。電力切り替えの瞬間的な間、電気の流れは遮断される。別の例として、手動の3ポジションスイッチや回路遮断器があり、片側に商用電源、もう片側に発電機、真ん中に「オフ」ポジションがある。これは、次の接続を行う前に、ユーザーが完全に切り離された「オフ」位置を通過して切り替える必要がある。

 クローズドトランジション 
クローズドトランジション切替開閉器（CTTS）は、「メイク・ビフォア・ブレイク（make-before-break）」切替開閉器とも呼ばれる。

典型的な非常用システムはオープントランジションを使用するため、利用可能な一方の電源から他方へ負荷が転送される際、負荷に対して本質的に一時的な電力遮断が発生する（転送は全停電以外の理由でも発生し得ることに留意されたい）。ほとんどの場合、この停電は特に1/6秒未満であれば問題にはならない。

しかし、ごくわずかな電力喪失によっても影響を受ける負荷が存在する。また、条件が許せば電力を一切遮断せずに負荷を転送することが望ましい運用条件もある。これらの用途のために、クローズドトランジション切替開閉器を提供することができる。両方の電源が許容範囲内にあり、同期している場合に限り、スイッチはメイク・ビフォア・ブレイクモードで動作する。同期を決定する一般的なパラメータは、電圧差5%未満、周波数差0.2 Hz未満、電源間の最大位相角5度である。これは一般に、電源の一方を供給する発電機を駆動するエンジンが、等速ガバナ（isochronous governor）によって制御されなければならないことを意味する。

一般に、クローズドトランジション（重なり時間）は100ミリ秒未満であることが要求される。どちらかの電源が存在しないか許容範囲外である場合（常用電源が故障した場合など）は、逆受電が発生しないように、スイッチはブレイク・ビフォア・メイクモード（標準的なオープントランジション動作）で動作しなければならない。

クローズドトランジション転送は、従来のオープントランジション転送中に発生する重要な負荷への遮断を排除するため、法令で定められた月次テストの実施に対する抵抗感を少なくできる。

クローズドトランジション転送では、現場のエンジン発電機セットが一時的に商用電源と並列に接続される。これには地元の電力会社からの承認を得る必要がある。

クローズドトランジション転送が望まれる典型的な負荷切り替え用途には、データ処理や電子負荷、特定のモーターや変圧器の負荷、負荷削減システム、または極めて短時間の負荷遮断であっても好ましくない場所が含まれる。CTTSは無停電電源装置（UPS）の代わりになるものではない。UPSには、停電時に規定の時間電力を供給する蓄積エネルギーが組み込まれている。CTTS単体では、負荷がある稼働中の電源から別の電源へと転送される際に、瞬間的な電力喪失がないことを保証するに過ぎない。http://www.generac.com/Products/Information/TransferSwitches.aspx?commercial  Generac Power Systems Inc., accessed Dec 2006

 ソフトローディング 
ソフトローディング切替開閉器（SLTS）はCTTSを利用したもので、一般に現場の発電設備を商用電源と並列に同期・運転し、電圧や周波数の過渡変動を最小限に抑えながら2つの電源間で負荷を移行させるために使用される。http://www.electricity-today.com/downloads/issue5_2001.zip Pybus, Dennis; Finding Surplus Electric Power in Traditional sources; Electricity Today, Issue 5, 2001, p. 36 et seq. Accessed Apr. 2014https://esludger.com.ua/Brochures/ASCO/ASCO_Series_7000_Soft_Load_Power_Transfer_Switches.pdf ASCO Series 7000 Soft Load Power Transfer Switches (product literature). Accessed May. 2017http://www.eaton.com/ecm/idcplg?IdcService=GET_FILE&allowInterrupt=1&RevisionSelectionMethod=LatestReleased&Rendition=Primary&dDocName=TD01602007E Magnum Closed Transition Soft Load Transfer Switches (product literature). Eaton / Cuttler-Hammer. Accessed Apr. 2014

 静止型切替スイッチ (STS) 
静止型切替スイッチ（STS: Static Transfer Switch）は、シリコン制御整流器（SCR）などの電力用半導体を使用して、2つの電源間で負荷を切り替える。機械的な可動部品がないため、切り替えは迅速（おそらく電源周波数の1/4サイクル以内）に完了できる。静止型切替スイッチは、信頼性の高い独立した電源が利用可能で、電源周波数の数サイクル程度の遮断時間や、主電源のサージやサグ（電圧低下）から負荷を保護する必要がある場所で使用される。Roger C. Dugan et al., Electrical Power Systems Quality Second Edition,Mc Graw Hill, 2002 ISBN 0-07-138622-X, page 72https://www.layerzero.com/products/Static-Transfer-Switches/index.html Inc., LayerZero Power Systems, website=[www.layerzero.com](https://www.layerzero.com), access-date=2016-10-18

 家庭での利用 
非常用発電機を備えた住宅では、数個の回路または家全体のために切替開閉器を使用する場合がある。手動と自動の両方の切り替えが可能なさまざまなモデルが販売されている。多くの場合、小規模な切替開閉器システムでは、切り替え機構として外部操作リンケージを備えた回路遮断器を使用する。リンケージは2つの回路遮断器をタンデムに動かし、一方を閉じながらもう一方を開く。切替開閉器のメーカーは、スイッチのサイズを選択するための設置ガイドや、推奨される設置手順を提供している。

 参考文献 

https://www.socomec.co.in/changeover_between_two_supplies_en.html Socomec Transfer switches from 25 to 6300 A, website=www.socomec.co.in

 外部リンク 

Category:スイッチ