送電線

送電線は、発電変電所からさまざまな配電ユニットへ電力を伝送する重要な機能を果たします。これは効率的に電圧と電流の波を一端から他端まで伝送します。構造的には、送電線は長さ全体にわたって一定の断面積を維持する導体で構成されています。一方、空気は導体間に位置し、絶縁または誘電体としての重要な役割を果たし、電気漏れを防ぎ、安全かつ効率的な電力伝送を確保します。

安全性の観点から、送電線と地面との間に十分な距離が設けられています。送電線の導体を支持するために電柱が使用されます。これらの塔は鋼鉄で構築され、導体に高い強度と安定性を与え、信頼性のある電力伝送を確保します。長距離での高電圧電力の伝送においては、送電線ではその独特の利点により、電力損失を最小限に抑え、伝送効率を向上させる高電圧直流（HVDC）がしばしば利用されます。

送電線のパラメータ

送電線の性能はその固有のパラメータに依存しています。送電線には主に4つの主要なパラメータがあります：抵抗、インダクタンス、キャパシタンス、およびシャントコンダクタンス。これらのパラメータは線路全体に均等に分布しており、これがなぜこれらが送電線の分散パラメータと呼ばれるのかを説明しています。各パラメータは電気信号や電力の伝送方法を決定する上で重要な役割を果たし、電力損失、電圧降下、信号の整合性などに影響を与えます。

インダクタンスと抵抗は直列インピーダンスを形成し、キャパシタンスとコンダクタンスはシャントアドミタンスを構成します。以下では、送電線のいくつかの重要なパラメータについて詳細に説明します：

線路のインダクタンス

送電線を通過する電流は磁束を生じさせます。送電線内の電流が変動すると、磁束もそれに応じて変化します。この磁束の変化により、回路内に起電力（emf）が誘導されます。誘導されたemfの大きさは磁束の変化率に比例します。送電線内で生成されたemfは導体内の電流の流れに反対方向に働く特性があり、これを線路のインダクタンスと呼びます。

線路のキャパシタンス

送電線では、空気が誘電体として機能します。この誘電体は実質的に導体間にコンデンサを形成し、電気エネルギーを蓄える能力を持ち、これにより線路のキャパシタンスが増加します。導体のキャパシタンスは、存在する電荷量とそれにかかる電位差の比として定義されます。

短距離送電線では、キャパシタンスの影響はしばしば無視できるものとみなされます。しかし、長距離送電においては最も重要なパラメータの一つとなります。それは電力システムの効率、電圧調整、力率、そして全体的な安定性など、様々な側面に大きく影響を与えます。

シャントコンダクタンス

送電線の導体間には空気が誘電体として機能します。交流電圧が導体に印加されると、誘電体の不完全さにより、一部の電流が誘電体を通って流れます。この電流はリーク電流と呼ばれ、その大きさは大気条件や環境要因（湿気や表面堆積物など）によって影響を受けます。シャントコンダクタンスは、このリーク電流が導体間を流れる量として定義されます。これは線路全体に均等に分布し、「Y」という記号で表され、単位はシーメンスです。

送電線の性能

送電線の性能という概念には、送電端電圧、送電端電流、送電端力率、線路内の電力損失、伝送効率、電圧調整、そして定常状態および過渡状態における電力流れの制限を含む様々なパラメータの計算が含まれます。これらの性能計算は電力システム計画において重要な役割を果たします。これらのうち、いくつかの重要なパラメータについては以下の通り説明します：

電圧調整

電圧調整とは、送電線の送電端と受電端の間の電圧の大きさの差を指します。

重要なポイント

アドミタンスは、電気回路、特に送電線の効率を定量的に評価するための重要な電気パラメータであり、交流（AC）の自由な流れを促進する能力を測定します。そのSI単位はシーメンスで、一般的に「Y」という記号で表されます。本質的には、アドミタンス値が高いほど、回路または送電線がACに対してより少ない抵抗を示し、電流がより自由に流れることができます。

逆にインピーダンスはアドミタンスの逆数であり、送電線がACの流れに対する総合的な抵抗を測定します。ACが送電線を通過する際、インピーダンスは抵抗、インダクティブリアクタンス、およびキャパシティブリアクタンスの組み合わせによる影響を考慮に入れて、電流の流れに対する障害を作ります。インピーダンスはオームで測定され、「Z」という記号で表されます。インピーダンス値が高いほど、ACが線路を通過するのが難しくなり、電流レベルが低下し、潜在的な電力損失が生じやすくなります。