いきなり大きなテーマのご質問ですね！ 短絡電流計算を行って、いま工場で使用している電気設備、これから発電機などの設備を増設する場合、これから新しい工場を建設する場合などに『それらの電気設備の短絡電流に対する保護装置の遮断能力が、短絡電流の値に対して適合しているかどうか』を評価するために、下記のようなテーマについての検討が必要です。
- 適用規格について理解する。
- 電気機器や保護装置の定格、性能、能力について理解する。
- 電気設備の特長、使用するソフトウェアの機能を理解して、系統のモデリングを行う。
- 使用するソフトウェアによる計算結果と保護装置の能力を基に、正しい評価を行う。
- 正しい評価に基づき、有効な （実施可能な） 対策を検討する。
これらの点を踏まえ、ここでは、（株）エルテクス設計殿からご提供頂いた、第29回 etap ユーザー会で用いた説明資料『IEC規格による短絡電流計算の留意点と解析評価』を基に、『電力解析シミュレータ etap を用いた場合の、IEC 60909 に基づく短絡電流計算を行う場合の計算手法』について説明します。 添付ファイル File No. SCC-IEC909-UG29 -4.pdf をご参照下さい。 
A. 適用規格 etap は、下記のような機能と特徴を持っています。 添付ファイル File No. SCC-IEC909-UG29 -4.pdf と併せてご参照下さい。
- IEC 60909（工場配電）、IEC 61363（船舶関連）、ANCI/IEEE C37、ロシアのGOST規格に適合した短絡電流計算に対応している。 => See 添付ファイル (Page 1/13) の右下の画面
- IEC規格に完全に準拠した計算を行う。 => See (Page 2/13) の左上の画面
- それぞれの計算に必要なデータを入力することにより、3相短絡、線間短絡、2線地絡、1線地絡計算を同時に行う。 => See (Page 2/13) の右下の画面
- IEC規格に基づいて遮断器やヒューズなど保護装置の遮断責務を評価するために、下記の短絡電流値を求める。 => See (Page 2/13) の左上および右上の画面
- 初期対称実効値 (I”k) Initial Symmetrical Short-Circuit Current
- ピーク値 (ip) Peak Short-Circuit Current
- 遮断電流値 (Ib) Short-Circuit Breaking Current
- 定常電流値 (Ik) Steady-State Short-Circuit Current
- 直流分 (idc) DC Component
- 熱等価短絡電流値 (Ith) Thermal Equivalent Short-Circuit Current
B. IEC 60909による短絡電流計算手法 IEC 60909による短絡電流計算は、下記の手順で計算します。 添付ファイル File No. SCC-IEC909-UG29 -4.pdf と併せてご参照下さい。 (B-1) 最初に、初期対称実効値 (I”k) を計算します。 => See (Page 3/13) の左下および右下の画面 初期対称実効値 (I”k) の計算は、手計算で短絡電流計算を行う方法と同じです。 事故点の電圧 Un と事故点から見た合成インピーダンス Zk の割り算で求めます。 I”k = ｃ・Un /（√3・Zk） ここで、ｃ は電圧係数 IEC による短絡電流計算結果と手計算による計算結果が一致しないというコメントを度々受けることがあります。 その主な理由として下記の3 点が考えられます。 IECによる計算では、
- 電圧係数 Voltage Factor (c) を適用している。 => See (Page 4/13) の左上および右上の画面
- 誘導電動機の短絡インピーダンスの値をかなり小さ目の値としている。 => See (Page 5/13) 左上の画面
- 発電機および変圧器のインピーダンス補正係数を適用している。 => See (Page 5/13) の右上の画面
Near to Generator とFar From Generator の規定と、短絡電流の交流分の減衰については、(Page 5/13) 右下 ～ (Page 6/13) 右上の画面をご参照下さい。 (B-2) 次に、初期対称実効値 (I”k) をベースに、ピーク値 (ip) を計算します。=> See (Page 6/13) 右下 ～ (Page 7/13) 左上の画面
- ip の計算式 => See (Page 6/13) 左下の画面 （係数κによって ip の値が変わります）
- X/R比を求める方法 （方法A, B, C） => See (Page 6/13) 右下 ～ (Page 7/13) 左上の画面
(B-3) 初期対称実効値 (I”k) をベースに、遮断電流値 (Ib) を計算する。=> See (Page 7/13) 右上 ～ (Page 8/13) 左下の画面
- 遮断電流値（対称値）Ib symは、Far From Generator の場合は減衰せず、Near to Generator の場合は減衰します。=> See (Page 7/13) 右上の画面
- Ib sym の計算式の計算式は、 (Page 7/13) 左下の画面による。係数μおよび係数 q の値によって、同期機および誘導機からの寄与電流の減衰が変わります。
- 遮断電流値（非対称値）Ib asymは、『 Ib asym = √( Ib sym2 + Idc2) 』より計算します。
(B-4) 直流分 (Idc) を計算する。 => Idc の計算式は、(Page 8/13) 右下の図による。 (B-5) 定常電流値 (Ik) を計算する。 => Ik の計算式は、(Page 9/13) 左上および右上の画面による。 係数λが関係します。 (B-6) 熱等価短絡電流値 (Ith) を計算する。 => Ith の計算式は、(Page 9/13) 左下および右下の画面による。係数 m および n が関係します。 C. 短絡電流計算を行う場合の系統モデリングの留意点 etapなどのソフトウェアを用いて計算を行う場合は、電気設備の特徴、保護装置の定格・性能・能力、そのソフトウェアの機能と特徴、関連法規などを理解して系統のモデリングを行うことが必要です。 添付ファイル File No. SCC-IEC909-UG29 -4.pdf の (Page 10/13) に、系統モデリングの留意点についてまとめた。 この回答でご不明の点がありましたら、追加質問等をお待ちしています。
