瞬時電圧低下

瞬時電圧低下についてですが、雷などによる大電流が流れての電圧低下するパターンと高負荷設備起動時の大電流による電圧低下があると知りました。
そもそもなぜ、大電流が流れると電圧が低下してしまうのでしょうか？
素人の質問ですいませんが、どなたか教えてください。

No.1 回答者： chiezo2005 回答日時： 2008/02/24 18:55

乾電池に豆電球をつないで点灯させる。

別の電線で乾電池のプラスとマイナスをショートさせると
豆電球は消えます。
（ほんとに実験するときはマンガン乾電池でやってくださいね。
ニッケル水素電池などでやると危険です。）

これはショートした電線に大電流が流れたからです。

No.2 ベストアンサー 回答者： yasu99 回答日時： 2008/02/24 21:49

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3799109.htmlでの続編ととらえて回答します。
＞雷などによる大電流が流れての電圧低下するパターン
●送電線に落雷があって地絡事故（送電線からアークホーンを経由してアークにより鉄塔から地面に雷電流が流れる）があった場合、これを感知して変電所側で遮断（送電停止）します。これで地絡のアークは消滅します。この後すぐに送電を再開します。この間数サイクルの短時間です（高速再閉路といいます）。
判りやすい図解があったので、ここを参照してください。
http://www.tepco.co.jp/kanagawa/setsubi/gijyutsu …

＞高負荷設備起動時の大電流による電圧低下があると知りました。
大電流が流れると線路抵抗で電圧降下が無視できなくなります。
http://www.asahi-net.or.jp/~qq3y-nkdo/feet/kairo …
このＵＲＬで、Ｒ１とＲ３が線路抵抗、Ｒ２が負荷とみると、Ｖ１＋Ｖ３が電圧降下です。
少し専門的になりますが、実際には電動機の起動電流は電圧とは大きく位相がずれるので、インピーダンス降下に比較すれば電圧降下は小さいです。

No.3 回答者： yamame17gou 回答日時： 2008/02/24 22:36

エネルギー供給容量は無限大では無いことにお気付き下さい。

瞬時の息つぎ現象は様々なものにも共通して起きます。
水道の蛇口の水の出方も何処かの使用状態の影響での変動を見たことがある筈です。

No.4 回答者： yuta2 回答日時： 2008/02/25 10:48

簡単に

電力Ｐ＝電流Ｉ×電圧Ｖ

発電される電力Ｐが一定ならば、電圧Ｖは電流Ｉによって変化しますよね。電流が大きくなればなるほど電圧は小さくなり、急激に大電流が流れる状態が起これば電力会社の電圧調整が追いつかなくなり電圧が低下してしまいます。

No.5 回答者： tosibo-ff 回答日時： 2008/02/25 22:32

私の良く分かっている後者について説明します。

いくら太い送電線でも少しは抵抗があります。そこでオームの法則　E=IR　(ここでEは電圧、Iは電流、Rは抵抗）つまり電圧は電流×抵抗ということで大電流が流れた瞬間その分だけ電圧が低くなります。電力会社ではそのことが分かっているのでできるだけ電圧が低下しないように常にコンピューターシステムで監視修正しているのですが、巨大なシステムなので瞬時電圧が下がることは避けられないのです。

No.6 回答者： yasu99 回答日時： 2008/02/26 01:03

＃２です。

誤解がないように補足説明しておきます。

前者（雷）の場合は、大電流ということではなく地絡事故であって、送電系でのまばたき程度の非常に短い時間の停電です。これが下流の配電系へそして需要家へと影響を及ぼすのです。
つまり、瞬時電圧低下＝数サイクルの停電　と言えます。

後者（大電流）の場合は、電動機起動時なんかに大電流が流れますが、これが柱上変圧器から引き込み線、屋内配線からコンセント口までの間の線路抵抗による電圧降下が無視できなくなり、コンセント口の電圧が所定の１００Vを大きく下回るという現象です。
どんなに大電流であっても（ただし過電流遮断器が動作しない範囲で）、柱上変圧器の送り出し電圧はほとんど影響を受けません（一次側の６千ボルトが変動しないからです）。

No.7 回答者： fuchsia 回答日時： 2008/03/01 00:17

#6について僭越ながら・・・

純粋な地絡（アース）で瞬時電圧低下になることはありません。
瞬時電圧低下を伴うのは必ず短絡（ショート）の時です。

「純粋な」と言うのは
１線地絡（３相のうち１相がアース・他２相は健全）の場合には
瞬時電圧低下を伴わないということです。

２線地絡および３線地絡の場合は、電気的には短絡と同じ
（地面を経由して短絡する）なので瞬時電圧低下を伴います。

なぜ１線地絡のときに電圧低下を伴わないのかは、
ベクトル図を書くと分かるのですが割愛します。

No.8 回答者： yasu99 回答日時： 2008/03/01 15:14

＃７での指摘があったので、もう少し詳しく申し上げます。

送電線路に落雷があると、＃２でも述べたように送電線と鉄塔（対地）の間でアークが発生します（これは地絡です）。
で、雷電流が流れ終わった後も空気の絶縁破壊により送電電圧によるアークは消えません（これを続流といいます）。
地絡検出と同時に変電所送り出し側で遮断器が動作して遮断します。
これによりアークは消滅します。このあと直ぐに遮断器を再投入して送電電圧を復活させます。
この間、１秒にも満たない短時間の停電です。
この動作を高速再閉路といい、この停電を瞬時電圧低下といいます。

このサイトで更新ボタンをクリックして図解プロセスを参照願います。
http://www.tepco.co.jp/kanagawa/setsubi/gijyutsu …

No.9 回答者： sou_tarou 回答日時： 2008/03/02 11:24

参考までに

瞬時電圧低下の定義に，「電力系統を構成する送電線などへの落雷などにより故障が発生した場合，故障点を保護リレーで検出し，遮断器でそれを電力系統から除去するまでの間，故障点を中心に電圧が低下する現象」

瞬時電圧低下対策専門委員会：「瞬時電圧低下対策」, 電気共同研究会第46巻第3号, pp.15-16(1990).

となっています。
例え瞬時でも停電した場合はこの定義から外れると思います。
また、参考ＵＲＬの説明では「受電電圧が低下することが…」
となっていて停電するとはかかれていません。
さらに参考ＵＲＬの図は２回線送電となっており、１回線で地絡事故が発生から事故遮断までの間、もう１回線は接続されたままなので停電しているわけでは無いと思います。

www.sanyodenki.co.jp/techrepo/18j/c.pdf
↑このＵＲＬの「発生メカニズム」の項目も参考に

最後に、直接接地系と非接地系では地絡時のベクトルが違ってくると思います。接地系を指定せずに地絡のときに電圧低下するとかしないとかの議論はすれ違うと思います。

参考URL：http://www.tepco.co.jp/kanagawa/setsubi/gijyutsu …

No.10 回答者： yasu99 回答日時： 2008/03/02 17:06

＃９の回答の通りですね。

で、ご質問のなぜ大電流が流れると電圧低下になるのかですが、＃９でのURLに専門的に書かれています。
送電線は接地系ですので、雷の地絡電流により鉄塔電位が送電線の対地電圧以上に上昇したとき、鉄塔側から電線にアークが発生（逆フラッシュオーオーバ）することになり、これにより線間電圧は小さくなるということで、電圧低下になるということですね。