高圧ケーブルの充電電流の算出方法

高圧受電設備
スポンサーリンク

どうもじんでんです。今回は高圧ケーブルの充電電流の算出についてお話したいと思います。

当ブログでは、絶縁耐力試験時の高圧ケーブルの充電電流計算ツールを公開しています。

これを使えば簡単に充電電流を算出できます。この記事では、その根拠となる計算について詳しく書きたいと思います。

充電電流とは?

高圧受電設備の竣工検査では絶縁耐力試験が必要になります。絶縁耐力試験の基本については、こちらの記事を参照下さい。

その中で重要な要素として充電電流があります。絶縁耐力試験の試験器には最大の容量があり、それを超えて試験することはできません。その容量はkVAで表し、試験電圧×充電電流になります。

試験電圧は6.6kV回路であれば10350Vであり、基本的には一定です。なので容量は充電電流に左右されます。

高圧受電設備の機器の中で、最も充電電流が大きいのが高圧ケーブルになります。

他の機器の充電電流についてはこちらの記事を参照下さい。

スポンサーリンク

高圧ケーブルの静電容量

充電電流は各機器の対地静電容量によって発生します。高圧ケーブルのメーカーはカタログ等で静電容量を記載しています。

またJISでも静電容量が参考値として記載されています。JISに適合している高圧ケーブルであれば殆ど同じになると思います。

今回もこのJISに記載の静電容量を使います。これを用いて計算することで、充電電流を算出することができます。

計算方法

今回知りたいのは充電電流と言うことで、求めるのは電流になります。

オームの法則より電流Iは次の式で求められます。

I=V/Ω

次に抵抗[Ω]について考えます。ここで関係する抵抗は静電容量のC[μF]分だけです。しかしC[μF]のままでは単位が違うので使えません。変換が必要になります。

C[μF]→Xc[Ω]にするには次の式を使います。

Xc=1/(ωC)=1/(2πfC)

f[Hz]は周波数です。

ここまでの式を用いると次のようになります。

I=V/Xc=V/(1/(2πfC))=V×2πfC=2πfCV

最終的に「I=2πfCV」となります。

実際に計算しよう

先程の式を使って実際に計算します。各項目は次のように代入します。

  • V=試験電圧なので10350[V]
  • f=電源周波数なので、地域によって50[Hz]or60[Hz]
  • C=高圧ケーブルの静電容量[μF]

ここで高圧ケーブルの静電容量[μF]について注意点があります。高圧ケーブルの仕様には、静電容量は「μF/km」で表されています。これは1kmあたりの静電容量[μF]と言うことです。なので実際の長さに合わせて、計算しておかないといけません。

ここでは仮に38m㎡の50mとします。38m㎡の静電容量は0.32[μF/km]です。50mに換算すると0.016[μF]になります。

またこれは1相分でしかありません。高圧ケーブルであれば、基本は3相なので3倍にしないといけません。

なので0.016×3で0.048[μF]になります。

これまでの数値を代入すると

2×3.14×60×0.048[μ]×10350=187[mA]

これで38m㎡の高圧ケーブル50mの充電電流は187[mA]となります。

※電源周波数は60[Hz]での計算です。

スポンサーリンク

まとめ

  • 高圧ケーブルの静電容量から算出する
  • 仕様の静電容量は1相分なので3相なら3倍
  • 仕様の静電容量は[μF/km]なので実際の長さで換算する

当ブログで公開しているツールを使えば、今回の計算などせずに簡単に充電電流を算出できます。しかしどのように算出しているかは、ぜひとも知っていてもらいたいです。

この記事が皆さまのお役に立てれば幸いです。

コメント