電気故障計算

電気障害計算の定義

電気障害計算は、保護システムを設計するために、電力システム内の異なる点での最大および最小の障害電流と電圧を決定することを含みます。

正列インピーダンス

正列インピーダンスは、正列電流が直面する抵抗であり、三相障害の計算に重要です。

負列インピーダンス

負列インピーダンスは、負列電流が直面する抵抗であり、不均衡な障害条件を理解する上で重要です。

零列インピーダンス

システムが零列電流の流れに対して提供するインピーダンスを零列インピーダンスと言います。以前の障害計算では、Z1、Z2、Z0はそれぞれ正列、負列、零列インピーダンスを表します。順列インピーダンスは考慮される電力システムコンポーネントの種類によって異なります：

• トランスフォーマーやラインなどの静的でバランスの取れた電力システムコンポーネントでは、システムが提供する順列インピーダンスは正列電流と負列電流に対して同じです。つまり、トランスフォーマーと電力線の正列インピーダンスと負列インピーダンスは同じです。しかし、回転機の場合、正列と負列のインピーダンスは異なります。

• 零列インピーダンス値の割り当てはより複雑です。これは、電力システム内の任意の点での3つの零列電流が位相が一致しているため、合計がゼロにならず、中性線または接地経由で戻らなければならないからです。三相トランスフォーマーや機器における零列成分による磁束は、ヨークやフィールドシステムで合計がゼロになりません。インピーダンスは、磁気回路と巻線の物理的な配置により大きく異なります。

• 零列電流の送電線のリアクタンスは、正列電流の約3〜5倍であり、軽い値は接地線がない線路の場合です。これは、正列電流と負列電流が三相導体グループ内でバランスを取るのに対し、出力と戻り（つまり中性線および/または接地）間の距離が非常に大きいからです。

• 機器の零列リアクタンスは、リークと巻線リアクタンス、および巻線バランス（巻線トリッチによる）の小さな成分で構成されます。トランスフォーマーの零列リアクタンスは、巻線接続とコアの構造に依存します。

対称成分解析

上記の障害計算は、三相バランスシステムを仮定して行われます。すべての三相で電流と電圧の条件が同じであるため、一相のみについて計算を行います。

実際の電力システムでの障害、例えば地絡障害、相間障害、二重相地絡障害が発生すると、システムは不均衡となり、すべての相での電圧と電流の条件が対称ではなくなります。このような障害は、対称成分解析によって解決されます。

一般的には、三相ベクトル図は三組の平衡ベクトルに置き換えることができます。一つは反対または負の位相回転を持ち、二つ目は正の位相回転を持ち、最後の一つは同相です。つまり、これらのベクトルセットはそれぞれ負列、正列、零列と呼ばれます。

すべての量が参照相rに帰属されます。同様に、順列電流についても方程式を書くことができます。電圧と電流の方程式から、システムの順列インピーダンスを容易に決定することができます。