発電機並列運転時の逆電力

質問

教えてください。
負荷は切り離した状態で非常用発電機２台を立ち上げ、
発電機同士を並列させ運転確認中、
ガバナを「減」操作していたところ、
発電機保護の逆電力継電器が動作しました。
無負荷の状態で発電機同士の並列運転だけですが
なぜガバナを「減」操作すること逆電力がはたらいたのでしょうか？
どなたか回答お願いします。

回答No.4

hosinohito · ベストアンサー

逆電力継電器が働いた状態について厳密に確認したいのですが
１．２台の非常用同期発電機を並列運転した。
２．【片方の】発電機のガバナを減操作した。
　　【＝片方の発電機の＃７－６５操作スイッチだけを減操作した】
３．【減操作した発電機の方の】逆電力継電器が動作した。

上記で特に【　】の内容は、この状態だったのでしょうか。
以下はこの状態だったと仮定した場合の回答ですが

　２台の同期発電機が並行運転しているとき、一方の周波数（回転数）が微少増加すると、２台の同期発電機の起電力に位相差を生じ、それの合成起電力によって両機間に電流が流れます。
　これを有効横流又は同期化電流と言います。
この電流は、周波数の高い（回転数の高い）同期発電機が発電し、周波数の低い（回転数の低い）同期発電機は受電するという、有効電力を授受する作用をもたらします。

　上記の内容を完全に理解するためには、２台の発電機が並列運転状態でのベクトル図を書けば簡単なのですが、ここＯＫＷａｖｅではできないので、下記の参考書を本屋で立ち読みされることをお奨めします。

［１］直流機・同期機　（最新高級電験講座　第７巻）
　　　　著　者　　室　町　康　蔵
　　　　発行所　株式会社　電気書院
　　　２０１ページ～２０２ページ　の
　　　　「７．２．２　同期化電流（有効横流）」
　　　（２０１ページの第７．４図とその解説）

［２］水力発電　（電気学会大学講座）　
　　　　発行所　財団法人　電気学会
　　　　発売元　株式会社オーム社書店
　　　２５５ページ～２５６ページ　の　
　　　　「６．１１　並行運転」
　　　（２５５ページの第６．２５図と、
　　　　２５６ページの解説）

［３］水力発電所　（最新高級電験講座　第１１巻）
　　　　著　者　千葉　幸
　　　　発行所　株式会社　電気書院
　　　２５２ページ～２５４ページ　の
　　　　「８．３　並行運転」の
　　　　「８．３．３　位相の相違する場合の作用」と
　　　　「８．３．４　周波数の相等しくない場合の作用」
　　　（２５２ページの第８．２９図とその解説）

上記の３冊は同じ内容が書いてあるので、すべてを読む必要はなく、
どれか１冊読めば十分と思います。

ご質問についてですが、

（１）ガバナを減操作したことにより、その発電機の回転数が下がり位相差によって同期化電流が流れた。
（２）同期化電流により、減操作した方の発電機は有効電流を受ける「電動機化」の状態となった。
（３）減操作した側の発電機は通常の発電とは逆の電力（潮流）方向となったため、逆電力継電器が動作した。

と思われます。
本件は、最初に発電機が無負荷であったため、ガバナを減操作すると逆電力継電器が動作しやすい状態でしたね。

　蛇足ですが
「周波数の高い（回転数の高い）同期発電機が発電し、周波数の低い（回転数の低い）同期発電機は受電するという、有効電力を授受する作用」
は、ガバナがそれを調整して行っているわけではありません。
あくまで２台の発電機間で自然に生じる作用（同期化力）です。

　電力会社の送電線には、たくさんの同期発電機が並列に接続して運転していますが、すべて同じ周波数で運転しているのはこの同期化力が働いているからです。
ガバナなどの制御装置が調整しているからではありません。

　誤解を招きやすいので、さらに付け加えますが、電力会社の送配電線周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚに保たれているのは、周波数調整のための発電所が制御しているからです。
（誤解している人をたまに見かけるので、老婆心ながら付け加えました。）

お礼

回答ありがとうございます。
状況はhoshinohitoさんの言う通りでした。
紹介して頂いた参考書で勉強したいと思います。
親切にありがとうございます。

回答No.3

super

無負荷という状況が原因をわかりにくくしています。
仮に合計１０００ＫＷの負荷がかかっている並行運転の状態から単独運転に切り替える時の操作を考えて見ましょう。
50%対50%で負荷がかかった状態で、いきなりACBなどで電路を切断する事はしません。ガバナを操作する（回転力を下げる）事で負担している電力を５００→３００→１００→０ＫＷと限りなくゼロにして、その瞬間に負荷から切り離します。そうする事で他方の発電機の運転にも悪影響がないからです。
ところで０ＫＷになっても電路から遮断しないでガバナを操作し続けるとどうなるでしょう？　０→－５０→－１００と電力を供給するのが役目の発電機が逆に電力を消費してしまいます。
これを防止する為の逆電力遮断器が動作するのは当然の事です。

無負荷からのガバナ操作では、それが前ぶれなくいきなり発生したという事になります。逆電力遮断機は一定の限度を超えたら動作します。

お礼

回答ありがとうございます。
発電機がモーターになって逆電力がでたみたいですね。

回答No.2

lumiheart

憶測に過ぎませんが
発電機Ａと発電機Ｂが同期運転していて、発電機Ａのみ電圧を下げると本来なら
発電機Ｂの出力もそれに同期して下がらなければならない
しかし、Ｂの出力電圧が下がらなかった為、発電機Ａはモータリング運転になった

と、言う状況であったなれば

推定原因
１　主機Ｂで従機Ａと言う構成になっていて、本来ならＢの電圧を変えるとＡが追従する
　　しかし、今回は従機Ａを強制的に下げた

２　主機Ａ、従機Ｂと言う構成ではあったが
　　従機のガバナが外部追従モードに切り替えてなかった

３　主機と従機の同期許容誤差が小さく設定してあった
　　（逆電力検出整定値が小さい）

４　主機と従機の同期調整器の不動作帯が大きく設定してあった
　　例えば、主機と従機の誤差が１Ｖ以上で従機がガバナ動作するように設定してあって
　　（０．９Ｖまでは従機はガバナ動作しない）
　　しかし、逆電力検出整定値は０．８Ｖだった

お礼

回答ありがとうございます。
参考になりました。

回答No.1

mermaid2004

●　並列運転中の発電機の回転数は如何ですか
●　例えば　３０００回転/分としましょう
●　ガバナーを減にすれば、単独運転では　３０００回転を切る回転数と成ると思います。
●　この場合はガバナーを減にした側も３０００回転を維持しようとし、モーターと成り別の発電機より電力が供給され、、逆電力となります。
●何故　３０００回転を維持しようとするか
●別の発電機（通常運転側）が３０００回転/分で５０ＨＺで発電すれば、ガバナー減側はこの周波数の影響を受け、３０００回転/分を維持しようと働き、誘導モーター、若しくは同期モーターとして機能します。
●モーターとして機能すれば、逆に電力を供給されます。

まとめ　ガバナー減でモーターと成り、別の発電機より電力の供給を受け、逆電力となります。

お礼

回答ありがとうございます。
やはり発電機からの電力供給による逆電力ですか。
勉強になりました。