ＫＩＭの電気リポート1

地絡について   ［ＲＥＰＯＲＴ１−３］  地絡電流の理論

このリポートは、私の「地絡電流を流すのは零相電圧である」という誤った認識に基づいて書かれています。間違いは赤字で訂正しました。ご注意下さい。

（１）このリポートのテーマ

（２）充電電流と完全地絡時の零相電流

（３）完全地絡時に実際に流れる電流

（４）地絡抵抗がある時に実際に流れる電流

（５）地絡時の零相電流のまとめ

1. ６ｋＶ配電線における１線地絡時の電流として、次図がよく掲載されている。
   
2. ところで、対地静電容量を流れる電流は、零相電流なのか充電電流と零相電流を合わせた実電流なのか、 説明がされていないか、もしくはあいまいなことが多い。また、なぜＡ相の対地静電容量に電流が流れ ないのか、説明がない。
3. 要するに、この図ははなはだあいまいなのであり、正しいとも言えるし、間違っているとも言える のである。このリポートでは、上図の意味を解析することによって、１線地絡時の電流分布の正確な 理解を得ることを主目的とする。
4. このリポートにおいては、系統のインピーダンスとして、各相の対地静電容量と地絡抵抗以外は無視する。

1. Ａ相完全地絡時には、零相電圧は
         Ｖｏ＝−Ｅa
   この式については、［ＲＥＰＯＲＴ１−２］「零相電圧の理論」 を参照してほしい。
2. 地絡電流すなわち零相電流は、
         Ｉｇ＝ Ｉｇa＋Ｉｇb＋Ｉｇc
   零相電流は同相なので、
          Ｉｇa＝Ｉｇb＝Ｉｇc
3. 充電電流は正常時、地絡時にかかわらず、常に流れる。
   各相の充電電流をＩa´、Ｉb´、 Ｉc´とする。充電電流は常に平衡しているので、
          Ｉa´＋Ｉb´＋Ｉc´＝０
4. 以上のことは、図で表すと直感で、理解できる。
   
   左図は間違っています。Ｉga、Ｉgb、Ｉgcの方向は正しくは左向きです。

1. 上の図から、実際に流れる電流を考える。
   • Ａ相       Ｉa´＋Ｉga＝０             Ｉa´-Ｉga＝０
   • Ｂ相       Ｉb´＋Ｉgb＝Ｉb             Ｉb´-Ｉgb＝Ｉb
   • Ｃ相       Ｉc´＋Ｉgc＝Ｉc             Ｉc´-Ｉgc＝Ｉc
2. これも図に表すと、直感で理解できる。
   
   左図でＩgは左向きが正しい。また右図ではＩb、Ｉcは下向きが妥当です。
   
3. 右図は「テーマ図」と酷似している。つまり「テーマ図」は、完全地絡時に実際に流れる電流を表し ているのである。完全地絡だから、Ｒg＝０である。従って、「テーマ図」には地絡抵抗Ｇgを表示しない 方がより正確である。
4. この図で特徴的なのは、Ａ相には電流が流れないことである。充電電流と零相電流が打ち消し合う理屈で ある。完全地絡だからＡ相電位と大地電位が等しいので、電流が流れないのは当然である。

1. 地絡抵抗がある（零ではない）場合、零相電圧Ｖoおよび地絡電流Ｉg は次図のようになる。
   
   右図でＩgは反対方向としてください。
   
2. 従って、配電系統に実際に流れる電流としては、次のように表示すべきである。
   
   図ではＩa、Ｉb、Ｉcは下向きが妥当です。
   
3. 「テーマ図」で地絡抵抗Ｒgが零でないなら、Ａ相の対地静電容量に実際に流れる電流Ｉa は零でないので、この図のようにＩaを表示しなければならない。

1. 以上の検討の結果、「テーマ図」ははなはだあいまいなことがよくわかる。
2. 「テーマ図」を見かけたら、表している電流が零相電流なのか、実際に流れる実電流なのか、よく吟味 してかからないと、大きな過ちを犯すことになりかねない。
3. 最後に、１線地絡時の零相電流の分布が電験の問題で見受けられるので、次図に示しておく。
   
4. 重要なことは、次の点である。
   • 零相電流は、対称座標法の定義から各相とも同相となる。
   • 各相に分流する零相電流の大きさは、対地静電容量の大きさが同じなら、各相とも同じ大きさとなる。 すなわち１／３ずつ分流する。
   • 零相電流の値は、テブナンの定理から求めることができる。