送配電工学

配電方式

　変電所から各家庭や工場など需要家まで電力を配ることを配電と呼びます。いわゆる電柱と電線のことです。こういった配電にはいくつかの方式が存在します。まず、何本の電線を用いるか、単相か三相などといった方式の違いを電気方式と呼び、どのように線路を引いていくのかといった方式の違いを系統方式と呼びます。

高圧配電系統

　6.6kV配電線では一般に電気方式として三相３線式が用いられます。すなわち、U相、V相、W相の三相で位相は120°ずつずれています。

　また、系統方式については、負荷の分布に応じて幹線から分岐線を引き出していく樹枝状式と、線路が環状になっている環状式と２つに分けられます。

樹枝状式では①建設費が安い、②需要家が増えた際にも追加で線路を引きやすいという利点がありますが、事故時に切断するとそこから先は事故が終息するまで停電が継続することになり信頼性は低い、という欠点があります。一方で環状式では一般に変電所の反対側に常時開放の開閉器が設置されています。事故時にはこの開閉器を投入し、反対側から送電することで停電範囲を最低限に抑えることができます。しかし、保護方式が複雑になるとともに建設費もかさみます。

低圧配電系統

　一方で、低圧配電系統では様々な電気方式が存在します。オーソドックスなところでは次の様です。

・単相２線式

・単相３線式

・三相３線式

・三相４線式

・三相５線式

単相２線式

　単相２線式は最も単純な方式です。かつてはこの方式も採用されていましたが、現在では見ることはできません。

単相３線式

　単相３線式は変圧器の巻線の中間から一本線を引き出します。この線は接地しているため、残りの２本の対地線圧は+100 Vとー100 Vとなります。したがって、100 Vと200 Vの両方の負荷が接続できることになります。しかし、負荷が不平衡な場合には、負荷電圧が不平衡となる、中性線が断線した場合にはさらに大きな負荷電圧の不平衡が生じる、中性線と電圧線が短絡すると残りの一本の負荷電圧が異常上昇するなどの欠点があります。これを避けるために末端にバランサと呼ばれる装置を挿入することでこの負荷の不平衡を低減する措置が施されます。