大電力用遮断器による負荷変動の吸収方法

質問

大電力用遮断器による負荷変動の吸収方法
大電力の３相交流で遮断機（スイッチ）が使われていると聞きます。多分２時側の
保護のためだと思うのですが、発電機も大きな負荷変動によって不安定な動作に
なるような気がします。４つ質問があります。

１．遮断機の主な用途は二次側の保護（ヒューズの働き）で正しいですか。

２．電源を落とさずに送り側を変更することにも使われるのですか。

３．電源の負荷変動をどうやって緩和または吸収しているのですか。

４．遮断速度は大体どれくらいですか（何ミリ秒、何マイクロ秒・・・？）

ちなみに私は弱電関係者で強電技術は全く素人です。大電流または大電力を遮断するというのは
どういう風にするのか興味があって質問させて頂きました。よろしくお願いします。

回答No.1

ninoue · ベストアンサー

1. 遮断器の主な用途
　地絡、短絡、過負荷などの異常状態発生時、過大電流が流れて負荷や発電機、変圧器、送配電線等が故障するのを防ぐためと思われます。

2. 電源を落とさずに送り側を変更するためにも使われると思われます。
　発電機や送配電系統を投入したり、切り離したりするのにも使われます。

3. 電源の負荷変動の緩和または吸収
　電源は負荷に対応して電力を供給するわけですから、負荷変動に対する電源の挙動、応答と考える方が良いと思われます。

　まず大きくは各電力会社で季節気温曜日等から負荷予測をして各発電所に運転/停止指令、発電容量の指令を出します。
(中央給電指令所)

各発電所はその特性に応じてベースロード負荷:一定発電出力を担う原子力発電所、大容量高効率火力発電所等と、負荷変動に対応して出力制御される水力発電所、ガスタービン発電所、中小火力発電所等に分かれるようです。

　より短時間の負荷変動、大容量負荷の投入、地絡発生時の負荷遮断等の場合にはmsオーダーで負荷が急変し、自動制御系での水力や蒸気やガスの絞込み、拡大も暫くは応答出来ませんので、その間は系統に繋がっている発電機やタービンのイナーシャで対応する事になります。
　例えば負荷が急に投入された場合、タービンの駆動力よりも負荷電流急増のため発電機の必要駆動力が急増し、タービン-発電機系は速度を少し落としながら電力を供給し続ける形になります。

　この速度低下がmsオーダー以上継続することを自動制御系で検出すると、タービン等の駆動力を増す(減らす)ように働かせ、一定周波数を保つように系統全体で制御されているはずです。

　なお、この速度変動でどの程度駆動力を変化させるか、各発電機間で変動負荷にスムースに分担対応するかは規則的に対応するようにされています。
"発電機　ドループ制御" 等で調べて下さい。

4. 遮断器の遮断速度
　機械的な動作が伴いますのでmsオーダー、電源1cycle以内程度のようです。
"SF6ガス高圧遮断器" "真空遮断器"　等で調べて下さい。