瞬時停電時の系統電圧

質問

はじめまして。
ある工場で主任技術者をしているものです。
たびたび起こる問題で、系統の事故（落雷等）による系統電圧の低下があります。私の工場では、小さいですが、常用自家用発電設備（系統連系）があり、売電も行っていますが、系統電圧が低下した場合に、発電設備があるのにもかかわらず、発電端の電圧まで下がってしまいます。
”系統に瞬時停電が起こると、発電機の誘導起電力と系統電圧の差により、発電機から過渡的に多量の遅れ無効電流が流れ出て、発電機の力率が悪くなり、かつ発電機が過負荷になる。”ことはなんとなく理解できるのですが、そもそもなぜ、発電端の電圧まで下がってしまうのでしょうか？事故時でも、発電機の電圧がそのまま母線電圧とならないのでしょうか。
計算式でもよいので、詳しい理由をどなたか教えてください！

回答No.3

mr_s · ベストアンサー

teckbb2003さんの求めておられる回答とは違うかもしれませんが、参考程度に。

%インピーダンスをご存知かと思います。

%インピーダンスは「電圧降下がどれだけあるか」なので、
事故点までの%インピーダンス（自所発電機～事故点までの%インピーダンス）
に発電機内部から事故点までの電圧降下を対応させると、
自所発電機の%インピーダンスが発電機内部で減る電圧に対応します。

仮に
発電機～母線～送電線～事故点の系統として

発電機の%インピーダンスが18(%)
事故点までの%インピーダンスが2(%)
発電機の発生する電圧が100(V)
事故点の電圧が0(V)になったとすると

(18(%)＋2(%))：18(%)＝100(V)：x(V)
発電機内部での電圧降下xは90(V)
（発電端での電圧は100－90＝10(V)）となります。

発電機容量が大きくなれば（＝%インピーダンスが小さくなれば）
発電端電圧が残るようになり、事故点が自所に近いほど
発電端電圧は事故点電圧に近くなります。

直角三角形を書いて、縦に電圧、横に%インピーダンスを対応させると分かりやすいかと思います。

分かりにくい説明で申し訳ないです

お礼

ご回答ありがとうございます。
他の方の回答と合わせて、ほぼ私の疑問は解決できたと思います。
インピーダンスマップでは計算できるのですが、なかなか現実と結びつかなく、苦労していました。
また何かわからないことがあったら是非回答をお願いします。

回答No.2

Flying_Pig

大体、私の認識と同じですが、私は以下のようにイメージしてます。
先ず、チョットだけ言葉について
私の周りでは以下のように言葉を分けてつかっています。
瞬低：瞬時電圧低下
　　　系統に事故、落雷があり、その区画が
　　　分離されるまでの電圧の低下、事故点が
　　　遠いほど、系等のインピーダンス等により
　　　電圧低下度は少なくなります。
停電：変電所、配電所もしくは自分のところまで
　　　の区間の遮断器もしくはＰＡＳ開放による電力の
　　　供給ストップ

以下のことから商用の電圧が落ちると自家発の発電端まで落ちるとイメージしてます。
通常系統連系時に電圧は系統に支配されて系統連系中に電圧を上げ下げしても、力率しか変わらず電圧は変わらない。
系統側にしても電圧の回復は事故点の分離によるもの。

系統に影響を与えるほど常用自家発の無効電力容量が大きければ話は少々ちがってくると思いますが、事故が起これば、電圧は多少は落ちると思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
私の考え方が概ね合っていたというところで少し安心しました。
系統の事故点までのインピーダンス分と発電機の内部インピーダンスに発電機の誘導起電力が分圧されるので、事故点まで近ければ、近いほど内部インピーダンスでの電圧低下の割合が大きくなるので電圧低下が大きくなることが分りました。
また、系統が大きければ大きいほど、少々電圧を上げ下げしても系統の電圧を上げるほどの無効電力を供給できないので発電機自体の力率しか変わらないということも理解できました。
貴重な回答をありがとうございました。

回答No.1

foobar

系統と自家発電機が直接繋がっている場合には、
系統の容量が自家発電機に比べて非常に大きいため
自家発電機の容量程度では系統の電圧を維持できないかと思います。
(大きな無効電力が発電機から出ると、発電機の内部インピーダンスのため、
発電機の端子電圧も下がってしまうかと。)

お礼

回答ありがとうござます。
foobarさんの回答を踏まえて次のように考え直したのですが、
１．系統の電圧低下時には、系統－発電機電機子間の電位差が非常に大きく広がり、それが同期リアクタンス分の電圧降下となるため、多量の９０度遅れの無効電流を供給してしまう。
２．この無効電力により、系統の電圧はほんのわずか（どのくらいかわかりませんが・・・）復旧するかもしれないが、瞬時電圧低下の場合は系統側の電圧の復旧の方が早い。
３．長期にわたって電圧低下が起こった場合は、「電圧低下が起こった瞬間に流れ出る遅れ無効電力」＋「ＡＶＲ動作による追加で供給する遅れ無効電力」でも、系統の電圧を完全に復旧できるほどの無効電力が供給できず、遅れ力率負荷の負荷電流が過大となり、トリップする。（普通は所内母線の２７が働き、受電側の系統連系用遮断器が開放され、所内系統のみを背負って発電機の自立運転に入り電圧が復旧するので、このようなことはありませんが・・・）
ということでいいのでしょうか？