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はじめに
この記事の目的は、電気設備の安全性、設計、設置、試験に関するAS/NZS 3000配線規則の要件を満たすように、地絡ループインピーダンスとも呼ばれる故障ループインピーダンスについて理解を深めることです。
フォルト・ループ・インピーダンスは、手計算でもソフトウェアでも計算できます。Cable Pro Webソフトウェアは、フォルト・ループ・インピーダンスを正確に計算することができます。
本書はそれを提供する：
- 故障ループインピーダンスの背後にある理論的背景は、設計や計算に必要な人々の理解を深めることにつながる。
- オーストラリアおよびニュージーランド規格AS/NZS 3000:2018の要求事項を満たすためのプロセスと手順を実行するための実践的なガイド。
- 障害ループインピーダンスが、アースケーブルのサイズを計算するために Cable Pro Web ソフトウェアでどのように使用されるかについての情報。
故障ループインピーダンスの理論的背景
MENシステムの地絡ループは、以下のコンポーネントで構成される：
- 保護接地導体（PE）は、主接地端子/接続またはバーと MEN 接続を含む。
- 主中性端子と変圧器の中性点間の中性導体（N）からなる中性帰線経路。
- トランス巻線を通る経路。
- 故障点までの有効導体（A）。
地絡ループは通常、以下の2つの部分から構成されると考えられている：
- 基準点の上流または「外部」の導体。
- 基準点から回路の下流、または「内部」にある導体。
図2は、アクティブ・アース短絡の地絡ループを示している。故障の瞬間に電流は地絡ループを流れ、その電流の大きさは、個々の素子のインピーダンスの合計から得られる全経路インピーダンス（Zs）によって制限される。
オーストラリア規格の要求事項
AS/NZS 3000配線規則は、オーストラリアおよびニュージーランド全土に適用され、オーストラリア全州およびニュージーランドの法律の全部または一部を参照している。したがって、これらの地域におけるすべての電気回路の設計および設置は、この規格の最低要件を満たす必要があります。
AS/NZS 3000に記載されている基本的な安全要件は、活線部品との「間接的な接触」から人を保護することである。電源の自動切断は、この要件を満たす最も一般的な方法です。しかし、それだけではありません。
配線規則に準拠するためには、電気設備の各回路は、電気設備内の任意の場所で、活線と保護アース導体またはその他の露出した導電部分との間に無視できるインピーダンスの短絡が発生した場合に、指定時間内に電源の自動切断が行われるように設計されていなければならない。
活対地絡が発生したときに AS/NZS 3000 のこの要件を満たすには、これが重要な点ですが、故障ループ経路（すべての導体、接続、接点、および変圧器巻線から構成される）の合計インピーダンスが、保護装置が規定時間内に確実に動作するために十分な電流が流れるように十分に低くなければなりません。
したがって、実際の全地絡ループインピーダンス（Zs）と最大許容地絡ループインピーダンスZmaxを求める必要がある。
実際の故障ループインピーダンス（Zs）の計算
地絡ループインピーダンスの総和（Zs）は、図2に示す地絡ループインピーダンス電流経路の回路構成要素すべてのインピーダンスの総和にほぼ等しい。
つまり、総断層ループインピーダンスは以下のようになる：
内部インピーダンス（Zint）は次のように計算される：
Cable Pro が使用している地絡ループ経路の導体のインピーダンスを決定する正確な方法は、AS/NZS 3008.1 - Electrical Installations - Selection of Cables に記載されている抵抗とリアクタンスのデータを使用することです。
外部インピーダンス(Zext)の計算には、AS/NZS 3000の「保護装置の位置で公称相電圧の少なくとも80%が利用可能である」というルールが使用されます。
最大許容故障ループインピーダンス（Zmax）の計算
実際の故障ループインピーダンス（Zs）は、故障中に回路保護装置が確実にトリップするように、許容される最大値よりも低くする必要があります。
最大許容故障ループインピーダンス（Zmax）は、保護装置の定格に基づいて以下のように計算されます：
どこで
Ia= 保護装置の自動動作を保証する電流
Zmax= 最大地絡ループインピーダンス。
サーキットブレーカのIaは、以下のように平均トリップ電流である：
- タイプB = 4（代表値）×定格電流
- タイプC = 7.5（代表値）×定格電流
- タイプD = 12.5（代表値）×定格電流
- ヒューズのIaは AS 60269.1 の適切な平均値である。
実際のトリップ倍率値は異なる場合があり、Cable Pro ソフトウェアでは、この値は実際の保護デバイス設定に合わせて変更されます。
実際の全インピーダンス（Zs）に対する地絡ループ・インピーダンスの最大値（Zmax）は、適切なアース・ケーブルのサイズを決定するために使用することができる（以下で説明）。
アースケーブルのサイズの計算方法
アースケーブルの太さは、十分でなければならない：
- 適切な地絡ループインピーダンス（Zs）。
- 少なくとも関連する回路保護のトリップ時間（断熱式）に等しい時間の間、地絡電流の見込みに対して十分な通電容量があること。
- 十分な機械的強度。
アースケーブルのサイズの選択は、以下のどちらかから決定される：
(a)AS/NZS 3000:2018の表5.1には、最大アクティブケーブルサイズ（または並列回路がある場合はその合計）に対する保守的なアースケーブルサイズが記載されている。
(b)計算による- この場合、保護装置の詳細を知る必要がある。アースケーブルのサイズを計算する場合は、適切な地絡ループインピーダンスを確保する必要がある。
