電験・工事士・電気技術者掲示板

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短絡電流を算出する際に考慮する機器について - totiro

2016/03/19 (Sat) 15:34:54

はじめまして。
高圧回路の事故点の短絡電流について、わからないところがあって悩んでいます。
各部のインピーダンスをパーセントインピーダンスで基準のMVAに換算しますが、そこで、換算する機器、設備は
「受電、変圧器、発電機、電動機、配線が必要」といろいろな情報から確認しました。
電動機と回路上並列で設置されている電動機以外の負荷(無停電電源装置、制御盤、照明)は考慮しない、というのが理解できません。
電動機は、モータコントリビューションによる起電力で電源供給されるから考慮が必要というのはわかりましたが、
電動機以外は、電源は供給されず、当該機器に短絡電流が回路として流れないため、考慮が不要ということでよろしいでしょうか?

また、「電動機以外でも無停電設備のような機器は、計算に加えるとインピーダンスが下がるため、短絡容量としては大きくなって設備検討を行なう上では安全方向になるので加えた方が望ましいかもしれない」という意見もあります。
正直、この妥当性がよくわかりません。

ご存知の方、よろしくお願いいたします。

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - 桃さん

2016/03/20 (Sun) 11:52:36

短絡電流は、電源→インピーダンス→短絡点 の回路に流れる電流であり、
短絡点から負荷までは電位が0になります。

負荷の電位が0であれば、負荷から短絡点へ電流は流れません。ですから、
基本的に負荷は無視していいです。

モーターの起電力についてですが、誘導電動機(発電モード)の場合は
系統の電源が0になった場合は励磁が止まり、即起電力が無くなります。
ですから短絡容量にはほぼ関係ありません。誘導発電機は系統の短絡容量
には影響しないと言うのはこの事です。

無停電電源装置は、系統と負荷の間に設置して、系統の電源が落ちた時に、
負荷に電流を供給するもので、系統側に電源を供給するものではないので、
系統の短絡電流を増やすことはありません。

無停電電源装置と負荷の間で短絡が発生した場合は短絡電流が流れますが、
過電流保護回路が働いて、電流を遮断し自分を保護します。

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - 鹿の骨

2016/03/21 (Mon) 00:53:59

負荷が短絡電流計算時に考慮されるか否かは電源喪失時に発電機として動作するかどうかで決まります。
誘導電動機は回転子が滑りを伴って回っていますが二次回路には滑り周波数の短絡電流が流れています。
この電流により回転子が電磁石になり回転磁界の磁力線との相互作用によりトルクを得て回転します。
従って短絡時に電源を失った場合は回転子の残留磁束に依り同期発電機として動作します。
仮に50Hzで2%の滑りの場合は49Hzの同期発電機として動作します。
出典のURLが行方不明ですが、誘導電動機の場合自己容量基準で25%のパーセントインピーダンスを持つ定電圧電源として計算するようです。
UPSやCVCFなどの無停電電源装置は交流電源を一旦直流に変えた後に交流を新たに作って給電する装置です。
電源喪失時に二次側に回転機が有っても途中の直流部分から交流側に交流が自動的に出て行くことは普通は有りません。
回生コンバーターでも付いていて回生制動をやっている回路なら話は別ですが、UPSでそういう回路を組んだ例は見たことがありません。
照明などはどうやっても発電機として動作し得ませんので考慮外です。
尚、誘導電動機以外にも同期電動機でも同じことが言えますが、一般的に同期電動機は使いませんの実用計算では無視されているようです。

追記
誘導電動機のパーセントインピーダンス換算に関するサイトが見つかりましたので貼って起きます。
https://e-f.jp/denki4/tanraku.html
短絡によるモータコントリビューション

インバーターを持たない単純な電動機(換気ファンなど)が設置されている系統で、電動機運転中に電源側が短絡事故を起こすと、電動機への電源供給がストップし、電動機が惰性運転を行い摩擦抵抗によって停止に至ります。この惰性運転をしている間、電動機の回転によって起電力が発生し、電動機が発電機のように電力を生み出し、短絡地点に電流を流してしまう現象を、モータコントリビューションと呼びます。

モータコントリビューションによって加算される電流値は、電動機の容量に比例します。変圧器に接続されている電動機の台数と容量がわかれば、実負荷の計算ができますが、設計初期段階では詳細な機械選定が終わっていないことが多いため、動力変圧器の容量を電動機容量として計算します。変圧器容量が大きな場合、計算値が過大に算出されることがあるため、変圧器容量の80%を電動機容量として計算するのが妥当です。

600V未満の誘導電動機の場合、%インピーダンスを20%として計算し、短絡電流の増分として割増します。一般的には、動力変圧器容量の3から4倍程度の電流が短絡電流に加算されて、事故点に流れ込むことになります。

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - totiro

2016/03/21 (Mon) 08:52:51

桃さん様、鹿の骨様

ご回答をありがとうございました。大変助かりました。
よくわかりました。
ところで、変圧器が計算の中に入るのはなぜでしょうか?
コイルが励磁しているため、瞬間的には電源となりうると
いう理解でよろしいのでしょうか?
(ただの想像ですが・・・)

おわかりでしたら、ご回答をお願いいたします。

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - おじさん

2016/03/21 (Mon) 09:37:12

2ちゃんに下記の書き込みがあったから何事が起ったのか?と見に来たらどっちもどっち

138 名前:名無し検定1級さん[] 投稿日:2016/03/20(日) 03:27:04.34 ID:6Y0gl8JI
誰かこの質問に答えてやれ
http://dende777.bbs.fc2.com/?act=reply&tid=6963716
140 名前:名無し検定1級さん[] 投稿日:2016/03/20(日) 15:48:17.82 ID:6Y0gl8JI>>139
見てきたけれど、誘導電動機は短絡計算で対象外って書いてあった。
凄い事をかくなぁ~・・・

長々と書いてるけど、系統構成を書いてないからいったい何が言いたいのかよくわからないというのが素直な感想で
短絡点に流れ込む合計の電流を求めたいのか、短絡点を遮断するための遮断器の遮断容量が知りたいのか
はたまた低圧なのか高圧なのか
他の事業所の電動機容量は無視してよいのか
疑問は尽きないなぁ

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - おじさん

2016/03/21 (Mon) 14:35:17

157 名前:名無し検定1級さん[] 投稿日:2016/03/21(月) 14:08:04.85 ID:D6X+PRQf
短絡電流計算をやったことが無い無職無資格のカキコ


Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - おじさん

2016/03/21 (Mon) 09:37:12

2ちゃんに下記の書き込みがあったから何事が起ったのか?と見に来たらどっちもどっち

138 名前:名無し検定1級さん[] 投稿日:2016/03/20(日) 03:27:04.34 ID:6Y0gl8JI
誰かこの質問に答えてやれ
http://dende777.bbs.fc2.com/?act=reply&tid=6963716
140 名前:名無し検定1級さん[] 投稿日:2016/03/20(日) 15:48:17.82 ID:6Y0gl8JI>>139
見てきたけれど、誘導電動機は短絡計算で対象外って書いてあった。
凄い事をかくなぁ~・・・

長々と書いてるけど、系統構成を書いてないからいったい何が言いたいのかよくわからないというのが素直な感想で
短絡点に流れ込む合計の電流を求めたいのか、短絡点を遮断するための遮断器の遮断容量が知りたいのか
はたまた低圧なのか高圧なのか
他の事業所の電動機容量は無視してよいのか

http://dende777.bbs.fc2.com/?act=reply&tid=6963716

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - 鹿の骨

2016/03/21 (Mon) 17:46:53

>ところで、変圧器が計算の中に入るのはなぜでしょうか?

変圧器そのものが発電機として計算に入るわけではありません。
「・・・変圧器容量の80%を電動機容量として計算するのが妥当です。」
と書かれた部分が理解出来ませんか?

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - 桃さん

2016/03/21 (Mon) 18:25:23

>ところで、変圧器が計算の中に入るのはなぜでしょうか?

変圧器が電源と短絡点の間にあれば、計算に入るのは当然でしょう。

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - 桃さん

2016/03/21 (Mon) 19:23:30

> 電動機が惰性運転を行い摩擦抵抗によって停止に至ります。この惰性運転をしている間、
> 電動機の回転によって起電力が発生し、電動機が発電機のように電力を生み出し、短絡
> 地点に電流を流してしまう現象を、モータコントリビューションと呼びます。

これはエネルギー保存則を無視している。高校物理も知らない人が書いているようだな。
電動機が停止するのは回生制動でエネルギーを消費するから停止するんじゃないの?
摩擦抵抗で停止する程度なら、短絡電流には微塵の影響も無いと思うが?

件のurlの著者の技術的なレベルを検証したほうがいいと思うぞ?(人の事は言えないが)
https://e-f.jp/help.html
管理人情報について

また、ここでは、
http://okwave.jp/qa/q1549797.html
私が参考書にしている「工場配電(電気学会・工場電気設備調査専門委員会編)オーム社」
によりますと高圧側の検討には低圧側の電動機は無視して良いとあります。
(高圧側の遮断時間を8サイクルとして)

と書いてあるぞ。俺自身は呼んだことは無いが。

H11~H27の一種の過去問ではモータコントリビューションに関する出題は無いと記憶している。
二種の過去問でも同様、記憶がないが?(忘れた)

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - 半可通

2016/03/21 (Mon) 21:16:54

高圧受電設備規程2120-6【短絡電流の計算】には、次の記述があります。
(電動機リアクタンス)
回路に事故がおこると数サイクルの間、電動機は発電機として作用し、故障点に電流を供給する。
同期電動機は、他励式のため比較的減衰が遅いが、誘導電動機は残留磁束だけで発電を行うため、4サイクル程度で減衰する。
このため、遮断器の動作速度が遅い低圧回路では、常に電動機の発電機作用を計算に入れる必要がある。
高圧回路でも、限流ヒューズを選定する場合には電動機の発電作用を考慮しなければならない。
なお、高圧電動機がある場合で、低圧側の事故の場合は、高圧電動機の発電作用は考慮しなくてもよい。
誘導電動機のインピーダンスは、その出力により異なるが、低圧電動機では25%(定格電流の4倍)、高圧電動機では20%(定格電流の5倍)と考えて大差ない。
また、電動機インピーダンスはリアクタンスと考えてよい。」
以上、ご参考まで。

Re: 短絡電流を算出する際に考慮する機器について - totiro

2016/03/26 (Sat) 10:36:12

皆様

お礼が遅くなりましたが、たくさんのコメントをありがとうございました。
自分なりに教材を使って勉強して、非常に難しいと思いましたが、何とか理解できました。

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