アーケーションコイル接地における矛盾の解決：ダンピング抵抗の応用と調整戦略
矛盾点
自動追跡消弧線圈では、調整精度が高く、残流が小さく、動作が共振点に近い。
自動追跡消弧線圈接地システムにおいては、以下の2つの要素を考慮する必要がある：
通常運転条件下で、中性点の長期的な電圧偏移は、システムの定格相電圧の15％を超えてはならない；
接地障害が発生した場合、接地残流は小さくしてアーク消滅を容易にする。
消弧線圈接地システムのチューニング要件として、通常運転中に中性点の電圧偏移が定格相電圧の15％以内に保たれつつ、デチューニング度を可能な限り小さくすることが求められる。これは明らかに矛盾している。
解決策
現在、この矛盾を解消するために、自動補償消弧線圈回路にダンピング抵抗を接続している。
電力網が通常運転中に、ダンピング抵抗の存在により、共振回路のダンピング率dが大幅に増加する。このときデチューニング度が0であっても、中性点の電圧偏移は規則で定められた範囲内に制御できる。
電力網に接地障害が発生した場合、ダンピング抵抗がショートされ、接地残流が適切に補償され、小さな接地残流と規定範囲を超える中性点電圧偏移との矛盾が基本上解決される。
直列共振過電圧を防ぐために、消弧線圈接地回路にダンピング抵抗を追加し、共振過電圧の発生を抑制することで、システムが通常運転中に中性点の電圧偏移が相電圧の15％以内に保たれるようにする。
分析点
電力網が通常運転中に、消弧線圈を介して接地された電力網の零相等価回路は直列共振回路となる。下図に示す通り、Lとglは消弧線圈のインダクタンスと等価導電度、Cとgは電力網の各相対地キャパシタンスとリーク導電度、U₀₀は非対称電圧である。
上記の図から導かれる中性点の電圧偏移は以下の通り。
規則の要件を満たすためには、デチューニング度νを増加させてシステムを共振点から遠ざける方法がよく採用される。しかし、上記の式からわかるように、デチューニング度νを増加させるだけでなく、ダンピング率dを増加させる方法も使用できる。消弧線圈回路に並列または直列にダンピング抵抗を接続することで、電力網のダンピング率を増加させ、中性点の電圧偏移U0を減少させる。電力網に接地障害が発生した場合、ダンピング抵抗をショートすることで接地残流を適切に補償することができる。
注意点
ダンピング抵抗を追加する際には、ダンピング抵抗を消弧線圈回路に直列に接続するか、または消弧線圈の二次側に並列に接続する形式を採用できる。システムに単相接地障害が発生した場合、中性点電圧が上昇し、中性点電流が増加する。電流が設定値を超えた場合、ダンピング抵抗を迅速にショートして焼き切れを避けるべきである。システムが正常に戻った場合、ダンピング抵抗のショート点を適時に切断し、ダンピング抵抗を再び消弧線圈回路に直列に接続する。それ以外の場合、ダンピング抵抗が失われることでシステムが共振過電圧を経験する可能性がある。
