電圧サージについて話すとき、ほとんどの人はすぐに雷を思い浮かべます。そしてそれは正しいです。直撃雷や近くでの電磁パルスでさえ、マイクロ秒で数百万ボルトの電圧が電力線に流れる可能性があります。
しかし、空に雲がない場合はどうでしょうか？
電力システムの分野では、過電圧（電圧が通常の動作限界を超えること）は、単なる自然現象ではありません。実際、最も被害の大きい電圧スパイクの一部は、グリッド自体の
内部
から発生しています。
あなたがエンジニア、請負業者、または施設管理者であれば、これらの「内部」の脅威を理解することは、機器を保護するために不可欠です。知っておくべきことは次のとおりです。1. 過電圧とは正確には何ですか？根本的に、過電圧とは、デバイスの
絶縁定格を超えるあらゆる電圧のことです。電気機器は、通常の動作電圧（例：220V、10kV、110kV）に加えて、過渡現象に対する安全マージンを考慮して設計されています。電圧がこのマージンを超えてスパイクすると、絶縁はもはや電気を保持できなくなります。これにより、フラッシュオーバー（アーク放電）または
絶縁破壊
（材料が故障して導電性になる）が発生します。その結果は？焼損した変圧器、破壊された開閉装置、そして壊滅的なシステム障害です。
- 2. 外部対内部：過電圧の二つの顔過電圧は、その発生源によって分類されます。
- 外部（雷）：大気放電によって引き起こされます。高速（マイクロ秒）で壊滅的（非常に高いピーク）です。
内部（開閉/共振）：
グリッド自体の運用によって生成されます。これらは雷ほど「派手」ではないことが多いですが、はるかに長く持続し、同じくらい多くの損害を引き起こす可能性があります。
内部過電圧の4つの主なタイプを詳しく見ていきましょう。
電圧が上昇し、高止まりします。その大きさは落雷ほど極端ではないかもしれませんが、持続時間は長く、時間の経過とともに絶縁にストレスを与えます。A. 開閉サージ
- 原因：これは最も一般的な内部脅威です。回路ブレーカーが開閉するたびに、またはラインが通電/非通電になるたびに、電気的な「ショック」が過渡波を発生させます。
- 原因：無負荷変圧器の開放、コンデンサバンクの切り替え、または長距離送電線の通電。
リスク：
電圧が上昇し、高止まりします。その大きさは落雷ほど極端ではないかもしれませんが、持続時間は長く、時間の経過とともに絶縁にストレスを与えます。B. フェロ共振
- 原因：これは機械の「幽霊」です。鉄心を持つ誘導機器（変圧器や計器用変圧器など）が、容量性要素（長距離ケーブルやコンデンサバンクなど）と相互作用するときに発生します。リスク：特定の条件下で、システムはベルのように「鳴り響き」ます。電圧と電流が異常な周波数で振動し、持続的な過電圧につながります。短いサージとは異なり、
フェロ共振は数分または数時間持続する可能性があり
電圧が上昇し、高止まりします。その大きさは落雷ほど極端ではないかもしれませんが、持続時間は長く、時間の経過とともに絶縁にストレスを与えます。C. 電源周波数過電圧
- 原因：グリッドの定常状態の運用における突然の変化。
- 原因：相対地短絡が発生した場合、または大規模な発電機が突然停止した場合（負荷解放）。
リスク：
電圧が上昇し、高止まりします。その大きさは落雷ほど極端ではないかもしれませんが、持続時間は長く、時間の経過とともに絶縁にストレスを与えます。D. 雷（外部）
- 原因：直撃雷または電磁誘導。
リスク：
非常に短い時間（マイクロ秒）での極めて高いピーク電圧。絶縁の絶対的な絶縁破壊限界をテストします。
- 4. 持続時間が考えるよりも重要な理由絶縁システムにとって、すべての過電圧が同じように作られているわけではありません。
- 雷：高いピーク、短い持続時間。ノックアウトパンチです。
開閉/フェロ共振：
低いピーク、長い持続時間。ゆっくりとした、容赦のない打撃です。
ケーブルは、基本絶縁レベル（BIL）のおかげで、マイクロ秒の落雷に耐えるかもしれませんが、フェロ共振状態が持続すると、持続的な過電圧によって発生する熱が最終的に絶縁材料を破壊します。
- 5. グリッドはどのように対抗するかグリッドを保護するには、多層的なアプローチが必要です。
- 雷保護：サージアレスタ（酸化金属バリスタ）と堅牢な接地システム。
- 開閉制御：ブレーカーに挿入抵抗器を使用し、電気的な「ショック」を緩和するために制御された開閉技術を使用します。
- 共振緩和：システム設計中に不利なパラメータの組み合わせを避け、「中性点抵抗接地」を使用して振動を減衰させます。
絶縁協調：
ケーブルや機器の絶縁強度が、予想される過電圧レベルと一致していることを確認します。
要約
晴れた日に機器が故障したときは、天気のせいにするのはやめましょう。開閉操作、負荷の変化、共振の可能性を見てください。
過電圧は、空が晴れていても嵐でも、常に脅威です。信頼性の鍵は、単に雷を止めることではなく、グリッド自体の電気的ダイナミクスを管理することです。「健全なグリッドは単に電力を運ぶだけでなく、自身のエネルギーを管理します。過電圧を理解することは、次の停電を防ぐための第一歩です。」
