電力システムにおける過電圧とその原因とは

今日の記事では、過電圧とその原因について知る。発電機、変圧器、送電線など、過電圧に関係する非常に多くのソースがあります。これらの過電圧は、落雷、回路ブレーカーの開放、導体の接地などによって引き起こされる可能性があります。これらの過電圧の大きさはそれほど大きくないかもしれませんが、その影響により、保護システムまたはシステムに接続されているデバイスが中断される可能性があります。エンジニアは、動作中の機器に対する過電圧の影響を常に制限および制御しようとしています。現在、過電圧の主な原因を突き止めようとしています。それらがどのように生成され、オペレーティングシステムに影響を与えるか。

これらのトランジェントまたはサージは一時的なものであり、持続時間は短い (数百マイクロ秒) が、電源システムに過電圧を引き起こす。それらはスイッチングやその他の原因から発生しますが、最も重要な過渡現象は、送電線での自然な落雷によって生成されるものです。雷が電線に落ちると、電線に沿ってサージが流れ込み、膨大な電圧がシステムに流れ込み、あらゆる保護機器や電化製品に損傷を与える可能性があります。

上図は雷サージ波形です。 X 軸は電圧の上昇、Y 軸は時間です。サージが波面と呼ばれる非常に短い時間で非常に急峻な前進波を生成することは明らかです。この蓄積は非常に速く、1 ～ 5µs のオーダーです。波尾と呼ばれる裏側は、波面に比べてゆっくりと通過します。急な波より少し時間がかかります。

過電圧の原因

電源システムの過電圧は、大きく 2 つのカテゴリに分けられます。

A) 内部の原因 B) 外部の原因

内的な原因が大きな波を起こすことはありません。経験によると、内部サージはシステム電圧を通常の電圧の 2 倍にはほとんど上昇させません。

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スイッチングサージ: 内部過電圧の最初のタイプは、スイッチングサージです。スイッチング動作によって電力系統に発生する過電圧は、スイッチングサージとして知られています。 2) また、負荷回線が接続されている場合にも発生する可能性があります。負荷が突然中断されたとします。これにより、過渡電圧が設定されます。3) スイッチングサージにおける過電圧の最も重要な原因は、電流チョッピングです。電流チョッピングにより、エアブラストサーキットブレーカの接点に高電圧過渡現象が発生します。

絶縁不良: 電力システムにおける絶縁不良の最も重要なケースは、導体の接地です。導体が中心で接地されているとします。両側に沿って移動する負の電圧を生成します。

アーキンググラウンド: 断続的なアークが 3 相システムの地絡へのラインで発生し、結果として過渡現象が発生する現象は、アーチンググラウンドとして知られています。これらのトランジェントは累積的です。それらは非常に危険であり、絶縁不良を引き起こすことによって電力システムに深刻な損傷を与える可能性があります。ニュートラルを接地することで、アーク放電を防ぐことができます。

共鳴: 共振とは、回路の誘導性リアクタンスが容量性リアクタンスと等しくなったときの電力システムの状況です。共振下では、インピーダンスと抵抗が等しくなり、力率は 1 になります。共振により、伝送ラインに高電圧が発生します。

外的原因: 外因は落雷のみ。「雲と地球の間、雲の間、または同じ雲の電荷中心の間の放電は、雷として知られています。」この原因については、次の記事で詳しく説明します。

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