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電力系統において、短絡比（またはSCR）とは、系統内の発電機が接続されている場所での線路-線路-線路-地絡（3LG）故障時の短絡皮相電力（SCMVA）と、発電機自体の定格出力（GMW）との比です。
送電網から供給できる電力は場所によって異なるため、多くの場合、例えば相互接続点（POI）などの場所が示されます。
SCR は、系統のシステム強度 (有効電力と無効電力の注入と消費の変化に対処する能力) を定量化するために使用されます。[ 1 ]簡単に言うと、SCR が高いということは、特定の発電機が系統への接続点で利用可能な電力のごく一部を占めていることを示しており、したがって発電機の問題が系統に大きな影響を与えることはありません。[ 2 ] SCMVA は、3LG 故障前の電圧と故障後に流れる電流の積として定義されます (この最悪の組み合わせは実際には発生しませんが、回路の容量の有用な推定値を提供します)。SCMVA は短絡レベル( SCL ) とも呼ばれますが、[ 3 ] SCL という用語は短絡電流のみを指す場合もあります。[ 4 ]
グリッド強度（システム強度とも呼ばれる）という用語は、グリッドの位置付近の小さな変化に対するグリッドの回復力（「グリッド剛性」）を表すために使用されます。[ 5 ]発電機側から見ると、システム強度は、発電機の電流注入が変化するにつれて発電機の端子で発生する電圧の変化に関連しています。したがって、システム強度の定量化は、これらの端子から観測されるシステムの等価（テブナン）電気インピーダンスを求めることによって行うことができます（強度は抵抗に反比例します[ 6 ] ）。SCRとそのバリエーションは、通常または偶発的な条件下でこのインピーダンスを計算する便利な方法を提供します（これらの推定値は、実際の短絡状態を目的としたものではありません）。[ 1 ]
強固なグリッドは、電源が同期するための信頼できる基準を提供します。[ 5 ]非常に安定したシステムでは、特定の発電機によって注入される電力の変動によって電圧が変化しないため、制御が簡単になります。[ 7 ]同期発電機が支配的な従来のグリッドでは、SCRが3.0を超える強固なグリッドは、望ましい電圧安定性と有効電力予備力を持ちます。[ 4 ]弱いグリッド（SCR値が2.0から3.0の間[ 8 ] ）は、電圧不安定性と制御の問題を示す可能性があります。[ 5 ] SCRが2.0未満のグリッドは非常に弱いです。[ 8 ]
グリッドの強度は、電力システムの運用に不可欠な過電流能力においても重要です。弱いグリッドでは過電流能力が不足している（SCRが低い）ため、次のような多くの問題が発生します。[ 9 ]
インバータベースのリソース（IBR）の普及率が高いと短絡レベルが低下します。一般的な同期発電機は、比較的長い時間（数分）にわたって2～5 [ 9 ] puという大きな過電流を供給できますが、IBRのコンポーネントの制限により、過電流制限は2 [ 9 ] pu未満（通常1.1～1.2 pu）になります。[ 4 ]
上記の元のSCR定義は、主に同期発電のシステムを対象としていたため[ 1 ] 、グリッド強度の過大評価を避けるために、複数の隣接するIBRを持つグリッド向けに、加重短絡比（WSCR）、複合短絡比（CSCR）、等価回路短絡比（ESCR）、相互作用係数付き短絡比（SCRIF）などの複数の代替指標が提案されている[ 10 ] [ 4 ]（IBRは動作を同期するためにグリッド強度に依存しており、過電流容量はあまりない[ 5 ]）。
ヘンダーソンらは、IBRの場合、SCRとシステム強度は実際には分離されていると主張し、グリッド強度インピーダンスという新しい指標を提案している。[ 4 ]
再生可能エネルギーの普及が進むにつれて、系統の安定性が重要な懸念事項となる。なぜなら、系統の安定性によって、電圧などの系統変数が外乱に対してどれだけ敏感になるかが決まるからである。[ 11 ] SCR値が低いということは、接続されている機器が利用可能な故障電流に対して大きいことを示し、電圧不安定のリスクが高まる。[ 11 ]
HVDCやFACTSデバイスなどのパワーエレクトロニクスアプリケーションは、グリッドの弱い部分に接続すると、特に困難な課題に直面します。たとえば、電流源コンバータベースのHVDCシステムでは、SCR値が1に近づくと、電圧源コンバータやコンデンサ転流コンバータなどの代替コンバータトポロジが必要になる場合があります。[ 11 ]このような対策を講じないと、SCR値が低い状態が過電圧、低周波共振、制御システムの不安定性につながる可能性があります。[ 11 ]
風力発電所は、主要な負荷中心地から離れた、送電網接続が弱い地域に設置されることが多い。このような場所に大量の風力発電を導入すると、電圧安定性の問題が生じる可能性がある。[ 11 ]タービンメーカーは、標準コントローラ設定の最小SCR要件を指定することがある。SCRが低い環境での運転には、追加の解析、制御の再調整、またはSTATCOMなどの動的無効電力補償装置の設置が必要になる場合がある。[ 11 ]
21世紀初頭にERCOTで発生したある事例は、風力発電における弱い系統の状態がもたらす実際的な影響を示している。2本の69kV送電線で接続された風力発電所（WPP）は、両方の送電線が稼働しているときは正常に動作し、SCRは約4であった。1本の送電線が停止すると、SCRは約2以下に低下し、POIのフェーザ測定ユニットは持続的な電圧振動を記録した。[ 8 ]調査の結果、系統の状態がより強い場合に調整された発電所の電圧コントローラが、SCRが低下した環境に対して過剰なゲインを持っていたことが判明した。コントローラは、系統インピーダンスの上昇によって増幅された電圧偏差に対して過剰に反応し、不安定化フィードバックループを生成した。この事象はその後、動的シミュレーションで再現された。[ 8 ]
SCRは、電力系統上の各地点で計算できます。SCRが高い系統は、強固な系統または電力システムと呼ばれます。SCRが低い電力システム（系統）は、系統電圧の不安定性に対して脆弱です。そのため、そのような系統は、弱系統または弱電力システムと呼ばれます。
同期コンデンサを設置することで、系統の強度を高めることができます。[ 12 ]コンデンサは同期電圧源として機能し、過渡リアクタンスとサブ過渡リアクタンスをサポートし、慣性応答と故障電流寄与も提供します。
静止型同期補償器は、 SCR比を向上させるためにも使用できるが、電流源は蓄電放電と熱条件によって制限される。
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