トランス接地とケーブルの概念について解説

トランスの概念と用語の共有

• 負荷のゼロモードインピーダンスは無限大であり、そのラインモードインピーダンスも非常に大きく、線路のラインモードインピーダンスのおよそ100倍です。

• ケーブルの接地容量は空中線の約25〜50倍です。

• 一時的な静電容量電流の自由振動周波数：空中線では300〜1500Hz、ケーブルでは1500〜3000Hzです。

• 外部接地トランスフォーマーの性能要件：電力網が通常供給されている場合、そのインピーダンス値は非常に高く、巻線には微小な励磁電流しか流れません。システムで単相接地障害が発生した場合、巻線は正および負のシーケンスに対して高インピーダンスを示し、ゼロシーケンスに対して低インピーダンスを示します。このようなトランスフォーマーの接続方法はY0/ΔまたはZ型です。

• トランスフォーマーの高圧側がZ型接続を採用しているため、各相の巻線は2つのセグメントから構成され、これらは異なる相の2つのコア柱上に配置され、コイルの2つのセグメントは逆極性で接続されます。2相の巻線によって生成されるゼロシーケンス磁束は互いに打ち消しあうため、ゼロシーケンスインピーダンスが非常に低く、空載損失が非常に小さくなり、トランスフォーマー容量を100％利用することができます。消弧コイルが一般的なトランスフォーマーに接続される場合、その容量はトランスフォーマー容量の20％を超えてはなりません。一方、Z型トランスフォーマーは90〜100％の容量を持つ消弧コイルを接続でき、投資を効果的に節約することができます。

• 接地トランスフォーマーは消弧コイルと接続するだけでなく、二次負荷を運ぶこともでき、駅用トランスフォーマーを置き換えることができます。二次負荷を運ぶ場合、接地トランスフォーマーの一回容量は消弧コイルの容量と二次負荷の容量の合計であるべきです。二次負荷を運ばない場合は、その容量は消弧コイルの容量と等しくなります。

• ダンピング抵抗を追加する目的は、システムで直列共振が発生したときに中性点の位移電圧UNを相電圧の15％未満に制限することで、システムの正常な動作を維持し過電圧を防ぐことです。システムで単相接地障害が発生した場合、大きな電流が中性点を通過し、このときダンピング抵抗は短絡されなければなりません。

• 並列中間抵抗線選択法を使用する場合、消弧コイルの両端に並列中間抵抗ボックスが必要です。装置がシステムで永久的な単相接地障害が発生したことを確認すると、中間抵抗が動作して有効電流をシステムに注入して線を選択し、短時間後に抵抗が切断されます。

• 誘電率が高いほど導電性が強くなります。

• 配電システムで使用される三相トランスフォーマーは、主にDyn11接続方式を採用しています。これは以下の利点があります：高調波電流を減らし、供給品質を向上させ、ゼロシーケンスインピーダンスが小さいことにより単相短絡電流を増やし、単相接地障害を切離しやすくします。また、三相不平衡負荷条件下でトランスフォーマー容量を最大限に活用し、同時にトランスフォーマー損失を減らすことができます。

• トランスフォーマー一次側に接続された線路の波インピーダンスは通常数百オームで、低圧側に接続された線路のそれは一般に数十オームから100オーム以上です。

• 通常の空中線の商用周波数ダンピング率は約3〜5％で、線路が湿っていると10％まで増加することがあります。ケーブル線路の商用周波数ダンピング率は約2〜4％で、絶縁が劣化すると10％に達することがあります。

• 3〜35kVの空中線の各相の接地容量は5000〜6000pF/kmです。同一ポール上の二重回路線路の空中線の静電容量電流はIc=(1.4-1.6)Id（ここでIdは二重回路線路の一つの回路の静電容量電流；係数1.6は35kV線路に対応し、1.4は10kV線路に対応）です。

• 中性点共鳴接地システムでは、単相接地障害が発生した場合、ゼロシーケンスインピーダンスがほぼ無限大に近いため、残存電流には3次および整数倍の高調波電流は含まれず、主に5次および7次の高調波電流が含まれます。

• 規則によれば、消弧コイルが一般的なトランスフォーマーに接続される場合、その容量はトランスフォーマー容量の20％を超えてはなりません。Z型トランスフォーマーは90〜100％の容量を持つ消弧コイルを接続することができます。さらに、消弧コイルとの接続に加えて、接地トランスフォーマーは二次負荷を運び、駅用トランスフォーマーを置き換えることができ、投資コストを節約することができます。

• 接地トランスフォーマーの動作中に一定の大きさのゼロシーケンス電流が通過すると、同じコア柱上の2つの単相巻線を流れる電流は方向が反対で大きさが等しいため、ゼロシーケンス電流によって生成される磁動力は完全に反対になり、互いに打ち消しあってゼロシーケンスインピーダンスが非常に小さくなります。接地トランスフォーマーのゼロシーケンスインピーダンスが低いため、C相で単相接地障害が発生した場合、C相の接地電流Iは地中を通じて中性点に流れ込み、接地トランスフォーマーに均等に3分割されます。接地トランスフォーマーに流入する三相電流が等しいため、中性点Nの位置ずれは変化せず、三相線間電圧は依然として対称です。

• ゼロシーケンス回路の高調波は主にトランスフォーマーコアの非線形特性によって引き起こされます。中国の配電網のトランスフォーマーの二次側は主にデルタ接続を採用しているため、ゼロシーケンス回路には一般的に3次および整数倍の高調波は含まれず、接地障害電流には基本的にこれらの高調波成分は含まれず、主に5次および7次の高調波成分が含まれ、その大きさは負荷に応じて変化します。

• 単相接地障害の場合、等価シーケンスネットワークは正、負、ゼロシーケンスネットワークの直列接続です。二相接地障害の場合、等価シーケンスネットワークは正、負、ゼロシーケンスネットワークの並列接続です。二相短絡の場合、等価シーケンスネットワークは正および負シーケンスネットワークの並列接続です。三相短絡の場合、等価シーケンスネットワークは正シーケンスネットワークのみを含みます。