零相電流とは何か
零序电流（Zero Sequence Current）は、三相電力システムにおける特別な電流成分です。これは正序電流（Positive Sequence Current）と負序電流（Negative Sequence Current）と共に対称成分の一つです。零序電流の存在は、システム内の不均衡または故障状態を示します。以下に零序電流の概念とその特性について詳しく説明します。
零序電流の定義
三相電力システムにおいて、零序電流とは3相の電流ベクトル和がゼロでない場合に存在する電流成分を指します。具体的には、零序電流は3相の電流の平均値であり、以下の式で表されます：
ここでIa、Ib、IcはそれぞれA相、B相、C相の電流です。
零序電流の特性
対称性：
零序電流は三相システムにおいて対称であり、三相の零序電流の大きさは等しく、位相も同一です。
位相関係：零序電流の位相関係は三相全てで同じであり、つまり三相の零序電流の間の位相差は0°です。
存在条件：零序電流は三相システムに不均衡または故障がある場合にのみ現れます。例えば、単相接地障害や非対称三相負荷などがあります。
零序電流の応用
障害検出：零序電流の存在は三相システム内の単相接地障害を検出するために使用できます。単相接地障害が発生すると、零序電流が大幅に増加し、零序電流を監視することで迅速な障害位置特定が可能です。
保護装置：多くのリレー保護装置は単相接地障害を検出し、システムを保護するために零序電流保護機能を備えています。例えば、零序電流変圧器（ZSCT）は零序電流を測定するために使用されます。
システム分析：電力システム分析において、零序電流はシステムの不均衡と障害を研究するための重要なパラメータです。零序電流を分析することで、システムの安定性と安全性を評価することができます。
零序電流の原因
単相接地障害：三相システムの一つの相に接地障害が発生すると、零序電流が大幅に増加します。
非対称三相負荷：三相の負荷分布が均一でない場合、零序電流が生じることもあります。
中性線の切断：中性線が切断されると、零序電流が戻ることができず、システム内に零序電流が形成されます。
まとめ
零序電流は三相電力システムにおいて不均衡または故障がある場合にのみ現れる特別な電流成分です。それは対称性と同一の位相関係を特徴とし、障害検出と保護装置に広く使用されています。零序電流の概念と特性を理解することは、電力システムの安定性と安全性をよりよく分析し維持するのに役立ちます。
