ループ式配電線路の電流分担と電圧降下計算

概要

ループ（環状）配電線路では、開閉器の開放時と投入時で電流分布が異なる。開放時は放射状フィーダとして各区間電流を積算し、投入時はキルヒホッフの電圧法則（KVL）でループ電流を設定して各区間の電流を求める。開閉器を投入するとループ形成により各区間電流が減少し、電圧降下の改善と系統信頼性の向上が図れる。

📖用語

ループ配電（環状配電）：電源から2方向に電線を引き出し、末端で接続してリング状にした配電方式。開閉器で区間を制御し、停電範囲を最小化できる。

KVL（キルヒホッフの電圧法則）：閉ループを一周する電圧降下の代数和はゼロになる法則。ループ配電の電流分担計算に使用する。

スポットネットワーク：複数の電源から同一母線に接続し、電源冗長性を高めた配電方式。重要負荷に適用される。

こう長：電線路の延長距離（線路の長さ）。電圧降下はこう長に比例する。

スポットネットワークや開閉器付きループ配電では，電流分担をキルヒホッフの電圧法則（KVL）で求める。

開閉器開放時（放射状フィーダ）

開閉器を開くとループが分断され，各フィーダは独立した放射状になる。各区間の電流は下流側の負荷電流の合計。

線間電圧降下の公式：

ΔV = 3 × I × R × cosφ [V]（R：1線の線路抵抗 [Ω]。cosφ = 1（力率100％）のときは ΔV = 3 × I × R となる）

A点からC点への電圧降下（2区間経由）：

ΔV_AC = 3 × (I₁ × R₁ + I₂ × R₂)

開閉器投入時（ループ配電）

（図を参照）

S を投入するとループが形成される。A→B→S→C→D→A の向きに流れる電流を x [A] と置く。

各区間の電流（図の負荷で順次引いていく）：

•A→B：x [A]

•B→S（S を流れる電流 i）：x − I_B [A]（B で I_B が分岐）

•C→D：x − I_B − I_C [A]（C で I_C が分岐）

•D→A：x − I_B − I_C − I_D [A]（D で I_D が分岐）

KVL（ループ一周の電圧降下の代数和 = 0）：

Σ(I_k × R_k) = 0 を各区間の電流と抵抗で立式し，x を求める。

S を流れる電流：i = x − I_B

ループ配電の利点

•開閉器投入により電流が2方向から供給されるため，各区間の電流が減少し電圧降下が改善する。

•故障時に開閉器で区間を切り離すことで，停電範囲を最小化できる（系統の信頼性向上）。

公開コメントはまだありません。

関連する過去問