管状バスバーのリアクタンスを計算する式と一次電気接続方式におけるその導出

Scientific Reports volume 13、記事番号: 3223 (2023) この記事を引用

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高電圧送電システム内に位置する変電所の電気スイッチング動作により、変電所またはシステムの主配線の動作モードが変更されます。 大規模な変更は主配線の開閉装置に短期間で悪影響を与える可能性があります。 この問題の定量的研究は、管状バスバーのリアクタンスを計算する公式がほとんどない場合、主配線の等価回路の確立に基づいていなければなりません。 この論文では、電磁界理論に基づいて、管状導体の外側と内側の磁気誘導と鎖交磁束をアンペアループ定理から求め、三相並列配置の管状母線のリアクタンスを近似計算する式を示します。が導出されます。 例における計算のプロセスと結果から、公式が簡単、便利、迅速に適用され、実際の電気工学に貴重に普及する可能性があることがわかります。

まず、バスバーのリアクタンスを計算する必要性について説明します。

高電圧の架空送電線やケーブル送電線は、ほとんどがフレキシブル導体で構築されており、そのパラメータと等価回路は電力システムの解析と計算に十分に採用されています1、2、3、4。 主配線とは、発電所や変電所における母線接続の取り回しのことです。 これは電力システムのキーチェーンであり、母線のほとんどが硬質導体 (管状母線など) で構成されており、電気エネルギーの収集と分配において重要な役割を果たします。 バスバーは伝送線路よりもはるかに短く、垂直方向に伝送線路に接続されます。 電力系統の解析・計算を行う場合、母線の抵抗やリアクタンスが配電に及ぼす影響などは考慮せず、幹線配線を電圧ノードとしてモデル化します。

主配線は、電力システムの信頼性と柔軟性に影響を与える重要な要素の 1 つです。 開閉装置の動作モードの変更や開閉装置内の機器のメンテナンスは、開閉装置の状態 (開閉器や断路器のオンまたはオフなど) を切り替えることによって必然的に行われます。これを開閉操作と呼びます。 スイッチング動作のプロセスは、電力システム内の各電気コンポーネントによって形成される回路接続と、それに応じて電圧、電流、電力などの動作パラメータを変更します。発電所や変電所では、単純な形式の主配線（たとえば、単一母線配線など）または複雑な形式の主配線では、少ないステップでスイッチング動作が実行されるため、電力システムの通常の定常状態動作に対する上記の動作パラメータの変更の影響は無視できます。

しかし、母線による信頼性や柔軟性の高い幹線配線の形態（二重母線配線など）は複雑であり、スイッチング動作の順序や手順も一つではありません。 二重母線配線形式の切替母線を例にとると、運用中の母線のメンテナンスなど、初期動作モードが同じで同種の切替操作を行った場合でも、メイクビフォーを実現するための仕組みが少なくとも2つ存在します。 - 母線セクション断路器の遮断操作 5、6: 1 つは、すべてのベイで動作中の母線に接続されている断路器を遮断する前に、すべてのベイの母線に接続されている断路器を予備にすることです。 もう 1 つは、あるベイから別のベイに 1 つずつメイク・ビフォア・ブレークする方法です。つまり、同じベイで稼働中のバスバーに接続されているディスコネクターを切断する前に、最初のベイでバスバーに接続されているディスコネクターを予備として作成し、その後ブレークインします。 2 番目のベイ、3 番目のベイなど。異なる動作シーケンスにより主配線の異なる回路接続が形成され、母線、開閉装置、入出力線のセグメントを流れる電流が一時的に増加して過電流になる可能性があり、必然的に過電流が発生します。上記の機器の予想耐用年数に影響を与える可能性があります。 主配線における短期間の過電流現象の発生を回避し、さまざまなシーケンスの影響を分析および研究するためのスイッチング動作の自動化およびインテリジェントな開発のための理論的基盤を構築します。