電気☆入門 電気主任技術者・電気工事士・エネルギー管理士・技術士等の資格試験と電気技術情報サイト
電気☆入門
サイト内検索



楽天ブックスは資格試験の書籍も取り扱っています。楽天ブックスで買えば、楽天ポイントも貯まります。

【楽天で購入】
はじめての人のための
電気の基本が
よ〜くわかる本


電気☆入門掲示板はこちら
トップページ > 電気の基礎 >

パーセントインピーダンス法(%Z法)


パーセントインピーダンス法の考え方

便利なパーセントインピーダンス法

パーセントインピーダンスは、電力系統の短絡容量や電圧降下の計算の際に役立つ便利なものです。なぜ便利なのかを図1の回路で説明します。
図1
変圧器2次側の抵抗
図1は、100[V]の電源に、変圧器を介して抵抗10[Ω]が接続されている図です。ここでは変圧器の損失は0とします。
変圧器の2次側の電流Ib[A]は
Ib=V/R=10[V]/10[Ω]=1[A]
になります。

変圧器の1次側の電流Ia[A]は
変圧器の変圧比nは
n=100[V]/10[V]=10
Ia=Ib/n=1[A]/10=0.1[A]
になります。

変圧器の1次巻線は100[V]で0.1[A]なのでオームの法則より、
R=V/I=100[V]/0.1[A]=1000[Ω]
となります。

これは、抵抗は変圧器があると変圧比で換算してやる必要があることを表しています。
電力系統には、500kV、275kV、154kV、77kV、33kV、22kV、6.6kVといった様々な電圧階級があり、電源の短絡容量や、電源から末端までの電圧降下を求める場合、電源から末端に至るまでの電路や変圧器のインピーダンスを変圧比で換算して計算するという気の遠くなる作業をしなければいけません。そこでパーセントインピーダンスが考案されました。

パーセントインピーダンスの計算方法

図2
パーセントインピーダンス使用例
図2の電源から見たパーセントインピーダンスを計算します。
図2の場合、抵抗のパーセントインピーダンス(以下%Z)は、下記の公式で求められます。
%Z=ZI/E×100[%]
=PZ/V2×100[%]
Z:インピーダンス[Ω] I:電流[A] E:電圧[V] P:基準容量[W]
基準容量は自由に定義する場合と、自己容量基準で定義する場合があります。
変圧器などの%Zを表示するときなど、変圧器の定格容量を基準とする場合を自己容量基準といいます。
ここでは基準容量に1000[VA]を用います。
%Z=(PZ/V2)×100[%] ・・・公式
2[Ω]のパーセントインピーダンスを%Zaとすると
%Za=(PZ/V2)×100[%]=(1000×2/1002)×100[%]
=(2000/10000)×100[%]=20[%]

4[Ω]のパーセントインピーダンスを%Zbとすると
%Zb=(PZ/V2)×100[%]=(1000×4/102)×100[%]
=(4000/100)×100[%]=4000[%]

よって電源から見たパーセントインピーダンスを%Z0とすると
%Z0=%Za+%Zb=20+4000=4020[%]

%Z=(PZ/V2)×100[%]を変形すると
Z=%Z×V2/100P
これに%Z0=420[%]とV=1000[V]を代入すると
Z=(4020×10002)/(100×1000)
=4020000000/100000
=40200[Ω]

上記のように、各インピーダンスの電圧を気にすることなく系統のインピーダンスを算出することができます。ある基準容量で統一された各機器の%インピーダンスをあらかじめ系統図等に記載しておけば、便利な計算方法です。
自己容量基準の%インピーダンスを、任意の基準容量の%インピーダンスに変換することもできます。
自己容量基準の%インピーダンスを%Z1[%]、そのときの基準容量をP1[W]、任意の基準容量の%インピーダンスを%Z2[%]、そのときの基準容量をP2[W]とすると、
%Z2=%Z1(P2/P1)[%]
となります。
この基準容量の変換は、発電機や変圧器など自己容量基準で記載された%インピーダンスを、系統の任意の基準容量の%インピーダンスに変換し、系統全体の%インピーダンスを算出するときに必要です。

変圧器のパーセントインピーダンス

変圧器の%Zは、10000kVA基準で
6.6kVで約3.5%、22kVで約5.0%、66kVで約7.5%
となっています。しかし、短絡容量を低減させるためにわざと%Zを高く作っている変圧器もあります。これは変圧器を並列接続して運転するとインピーダンスが低くなり、短絡容量が増大するので、電源側の遮断器が大きくなりすぎたり、コストがかかりすぎたりするためです。



TOPページに戻る

サイトマップ
電気の基礎
電気とはなにか物質はすべて原子でできている原子の特徴電子の振る舞い電流は電子の流れ電気の歴史原子と分子と電子電流とは電圧とは抵抗とは電力と電力量直列・並列接続の合成抵抗分圧と分流直流と交流正弦波交流抵抗・リアクタンス・インピーダンス磁力線と磁束電気力線と電束コイルとインダクタンスコンデンサと静電容量共振力率と皮相・有効・無効電力3相交流ベクトル図の使い方電線にとまった鳥が感電しない理由需要率と負荷率と不等率フェランチ効果放電パーセントインピーダンス法(%Z)高調波交流の電気方式ホイートストンブリッジスターデルタ変換・デルタスター変換電圧降下過渡現象過渡現象(R-L直列回路)過渡現象(R-C直列回路)開閉サージ渦電流表皮効果

発電・送配電・受変電
原子力発電の仕組み水力発電の仕組み火力発電の仕組み太陽光発電の仕組み関東と関西で周波数が違う理由なぜ交流送電なの?停電瞬時電圧低下受電方式スポットネットワーク受電方式の仕組み統合接地

電気設備・機器
進相コンデンサと力率割引遮断器と開閉器と断路器接地(アース)変圧器(トランス)変流器接地用補償コンデンサ漏電と漏電遮断器保護継電器誘導電動機の始動法インバーターの仕組みケーブル・絶縁電線・コードの違い蛍光灯エアコンの仕組み直流電動機(直流モーター)誘導電動機指示計器GIS(ガス絶縁開閉装置)電磁開閉器(マグネットスイッチ)短絡(ショート)ヒューズリレー(継電器)スイッチ(片切・両切・3路・4路)トラッキング電力デマンド

電気設備保守
絶縁抵抗測定耐電圧試験

法則・定理
オームの法則クーロンの法則キルヒホッフの法則ファラデーの法則・レンツの法則フレミングの法則ミルマンの定理テブナンの定理ガウスの定理重ね合わせの理アンペア周回積分の法則ビオ・サバールの法則

公式・略号
電気公式集数学公式集電気設備略号辞典制御器具番号

数学
分数指数因数分解と展開方程式比例と反比例三角関数度数法と弧度法虚数

電気系資格
電気主任技術者とは?エネルギー管理士とは?技術士とは?技術士総合技術監理部門とは?

資格試験対策
電気主任技術者試験2次試験対策技術士2次試験対策(筆記試験)技術士2次試験対策(技術的体験論文)技術士2次試験対策(口頭試験)?技術士2次試験対策(口頭試験)?試験勉強法

資格試験過去問題
第3種電気主任技術者 理論第3種電気主任技術者 電力第3種電気主任技術者 機械第3種電気主任技術者 法規第2種電気主任技術者 1次理論第1種電気主任技術者 1次理論第1種電気主任技術者 1次電力第1種電気主任技術者 1次機械第1種電気主任技術者 1次法規第1種電気主任技術者2次試験 電力・管理第1種電気主任技術者2次試験 機械・制御エネルギー管理士(電気) 電気の基礎技術士一次試験 共通科目数学技術士一次試験 共通科目物理技術士一次試験 共通科目化学技術士一次試験 基礎科目技術士一次試験 電気電子部門専門科目技術士一次試験 適性科目技術士二次筆記試験 必須科目技術士二次筆記試験 選択科目 発送配変電技術士二次筆記試験 選択科目 電気応用技術士二次筆記試験 選択科目 電子応用技術士二次筆記試験 選択科目 情報通信技術士二次筆記試験 選択科目 電気設備

資格取得体験記
第3種電気主任技術者(電験3種)第2種電気主任技術者(電験2種)第1種電気主任技術者(電験1種)技術士1次試験(電気電子部門)技術士2次試験(電気電子部門)筆記試験技術士2次試験(電気電子部門)口頭試験技術士2次試験(総合技術監理部門)筆記試験技術士2次試験(総合技術監理部門)口頭試験建築設備士第1次試験建築設備士第2次試験エネルギー管理士(電気)エネルギー管理士(新制度)第2種電気工事士

関連サイト
電気☆入門掲示板

ご利用規約
当ウェブサイトご利用にあたって電気☆入門掲示板ご利用にあたって

当サイト運営者
管理人自己紹介管理人へメール

Copyright (C) DENKIMAN. All Rights Reserved.
inserted by FC2 system