電力系統の保護と安定 ミニテスト【第3回】

正解：（3）動態安定度は、発電機の制御装置の働きまで含めて、小さな揺れが収まるかを表す
・定態安定度：負荷が少しずつ増えていくとき
・過渡安定度：短絡事故や、回線が外れたときのような、急で大きな変化のあと
・動態安定度：AVR（電圧調整装置）や調速機などの制御も入れて見たとき
（1）と（2）は、説明が入れ替わっています。（4）同期を保てなくなることは、脱調です。周波数変動は、発電と消費のつり合いが崩れて、系統全体の周波数が動くことです。（5）ゆっくり増やせば送れる電力でも、事故の直後の揺れを乗り切れなければ脱調します。2つは別々に確かめます。
動態安定度が問題になるのは、励磁の応答を速くしたときです。事故のあとの1波めは抑えられますが、2波め以降の揺れが収まりにくくなります。AVR に信号を足して揺れを抑える装置が PSS です（解説記事の向上策の表）。

正解：（4）非接地方式
日本の6.6 kV の配電系統は、すべて非接地方式です（日本電気技術者協会の解説講座）。地絡電流は、線路の対地静電容量を通る充電電流だけで、負荷の電流よりずっと小さくなります。健全な相の対地電圧は、完全地絡で √3 倍の6,600 V まで上がります。もとの電圧が低く、上がっても大きさは小さいこと、街なかを通るので通信線への誘導を防ぎたいことが、接地しない理由です。
（1）187 kV 以上の系統です。（2）22〜154 kV で最も広く使われます。（3）ほとんどが架空送電線でできた系統で、地絡のアークを自然に消し、遮断せずに送電を続けます。（5）大都市の地中送電系統です。
非接地でも、地絡したまま送電を続けるわけではありません。配電用変電所は、零相電圧で地絡を知り、零相電流の向きで事故の回線を選んで切ります。そのあと、1分ほどおいて入れ直します（「高圧配電線の地絡の見つけ方」の節。解説記事）。電流の計算は、第1回の第3問です。

正解：（4）一時的な事故で切った送電線をすぐに入れ直し、過渡安定度を高める
架空送電線の事故は、雷などによる一時的なものがほとんどで、いったん電流を切れば絶縁が戻ります。そこで、遮断器で切ったあと、1秒以内に自動で入れ直します。2回線のうち1回線を切ると、送れる電力の上限が下がり、発電機の相差角が開きます。すぐに戻せば上限も戻るので、同期を保ちやすくなります。
（1）（2）（3）ふだんの運転での電流と電圧の話です。コンデンサなどの調相設備や、送電電圧の選び方で対応します。（5）短絡電流を抑えるのは、％インピーダンスの大きい変圧器や限流リアクトルです。
日本電気技術者協会の講座は、電圧のない時間を15サイクル程度、成功率を95%以上としています。アークで電離した空気が元に戻るまで待つので、短くするにも限度があります。ケーブルや変電所の機器は、絶縁物が壊れる事故なので、入れ直しません。配電線は、1分ほどおく低速度再閉路です（解説記事の「事故のあとの再閉路」）。

正解：（4）200
短絡容量＝定格容量×100／％Z＝10×100／5＝200 MV·A
（1）100を掛けていません（10／5）。（2）100／5 の20は、定格の何倍になるかを表す数です。容量を掛けて、はじめて MV·A になります。（3）容量に％インピーダンスを掛けています（10×5）。（5）割るところを掛けています（10×100×5）。％Z が小さいほど、短絡容量は大きくなります。
短絡電流も、定格電流の20倍です。二次側が6.6 kV なら、定格電流は約875 A で、短絡電流は約17.5 kA になります（変電所の設備の計算例3）。遮断器は、この電流を切れるものを選びます。
電源側を無視しないときは、基準容量をそろえて足します。電源側の短絡容量が1,000 MV·A なら、10 MV·A 基準で1.0%です。合計は6.0%で、約167 MV·A に下がります。無視して出した200 MV·A は、大きめ（安全側）の値です。変圧器が並列のときは、第1回の第4問です。

正解：（5）漏電遮断器
漏電遮断器は、零相変流器（ZCT）を内蔵しています。行きの電線と帰りの電線を、まとめて ZCT に通します。ふだんは行きと帰りの電流が同じ大きさなので、足すと0です。途中で大地へ漏れると、その分だけ差が出ます。この差が決めた値を超えると、回路を切ります。
（1）送電線の保護に使います。（2）変圧器の内部の事故を見つけます（第2回の第1問）。（3）6.6 kV の配電線や受電設備で、零相電圧と零相電流の向きから、地絡した回線を選びます。ZCT を使うところは同じです。（4）電流の大きさで判定します。漏れる電流は負荷の電流よりずっと小さいので、大きさだけでは見つけられません。
置かなければならない場所は、電気設備技術基準・電気使用場所で扱っています。高圧の側の地絡の見つけ方は、解説記事にあります。