変圧器が一定のインピーダンスを持つ送電線に電力を供給している場合どのように二次側の故障電流を計算しますか

変圧器が供給する送電線の二次側での故障電流（短絡電流）の計算は、電力システムの複数のパラメータを含む複雑なプロセスです。以下の手順と関連する公式は、この計算方法を理解するのに役立ちます。ここでは、システムが三相交流システムであり、故障が変圧器の二次側で発生すると仮定します。

1. システムパラメータの決定

変圧器のパラメータ：

• 変圧器の定格容量 S rated (単位: MVA)

• 変圧器のインピーダンス ZT (通常、パーセントで示されます。例：ZT = 6%)

• 変圧器の一回側電圧 V1 (単位: kV)

• 変圧器の二次側電圧 V2 (単位: kV)

送電線のパラメータ：

• 送電線のインピーダンス ZL (単位: オームまたはオーム/キロメートル)

• 送電線の長さ L (単位: キロメートル)

等価ソースインピーダンス：

ソースの等価インピーダンス ZS (単位: オーム)、通常は上流の電力網によって提供されます。ソースが非常に強力（例：大規模な発電所や無限大バス）である場合、ZS ≈ 0 と仮定できます。

2. すべてのインピーダンスを同じ基準に正規化する

計算を簡素化するために、通常はすべてのインピーダンスを同じ基準値（通常は変圧器の一回側または二次側）に正規化します。ここでは、すべてのインピーダンスを変圧器の二次側に正規化することを選択します。

• 基準電圧：二次側電圧 V2 を基準電圧として選択します。

• 基準容量：変圧器の定格容量 Srated を基準容量として選択します。

基準インピーダンスは次のように計算されます：

ここで、V2 は二次側のライン電圧 (kV) であり、S rated は変圧器の定格容量 (MVA) です。

3. 変圧器のインピーダンスの計算

変圧器のインピーダンス ZT は通常、パーセントで示され、実際のインピーダンス値に変換する必要があります。変換式は次の通りです：

4. 送電線のインピーダンスの計算

送電線のインピーダンスがオーム/キロメートルで与えられている場合、線路長 L に基づいて総インピーダンスを計算します：

5. 等価ソースインピーダンスの計算

等価ソースインピーダンス ZS が既知の場合、直接使用します。ソースが非常に強力な場合は、ZS ≈ 0 と仮定できます。

6. 総インピーダンスの計算

総インピーダンス Ztotal は、変圧器のインピーダンス、送電線のインピーダンス、および等価ソースインピーダンスの合計です：

7. 故障電流の計算

故障電流 Ifault はオームの法則を使用して計算できます：

ここで、V2 は二次側のライン電圧 (kV) であり、Ztotal は総インピーダンス (オーム) です。

注：計算された I fault はライン電流 (kA) です。必要であれば、相電流を得るためには

8. システムの短絡容量の考慮

いくつかの場合には、システムの短絡容量 SC を考慮する必要があります。これは次のように計算できます：

ここで、SC は MVA です。

9. 並列送電線の考慮

複数の並列送電線がある場合、各線路のインピーダンス ZL は並列に結合する必要があります。n 本の並列線路の場合、総送電線インピーダンスは次の通りです：

10. その他の要因の考慮

負荷の影響：実際のシステムでは、負荷が短絡電流に影響を与える可能性がありますが、ほとんどの場合、負荷インピーダンスはソースインピーダンスよりも大きく、無視できます。

リレー保護動作時間：短絡電流の持続時間は、リレー保護装置の動作時間によります。これらの装置は通常、ミリ秒から秒の間で故障をクリアします。

まとめ

変圧器が供給する送電線の二次側での故障電流を計算するには、変圧器のインピーダンス、送電線のインピーダンス、および等価ソースインピーダンスを考慮する必要があります。すべてのインピーダンスを同じ基準値に正規化し、オームの法則を適用することで、故障電流を計算できます。実際の応用では、リレー保護装置の動作時間と負荷の影響も考慮する必要があります。