三相発電機の並列運転に関する説明

三相発電機の並列運転では、発電機を系統に接続して形成される回路において突入電流が発生しないことが求められます。以下の条件を満たす必要があります。(1) 発電機の電圧は大きさも位相も同じであること。(2) 周波数も同じであること。(3) 位相順序が完全に同じであること。

これらの条件が満たされているかどうかを確認するには、電圧計を使用して電圧をチェックできます。並列運転のために直接接続またはクロス構成で接続する方法は、「近似ステップ法」と呼ばれます。この場合、並列接続のための「自己ステップ法」もあり、次のように説明します。1. ステップメーターを使用してテストジェネレータを並列に接続します。

（１）直接接続方式、

（２）クロス接続方式

（３）ステップメーターを使用して試験用発電機を系統に接続します。実際の発電機では、位相順序が正しいことを確認した上で並列接続装置を設置し、並列運転方式を検討します。操作は簡単だが複雑な自動制御装置を採用し、操作ボタンのみを使用する方式もあれば、「同期パネル」上のステップメーター（同期指示器とも呼ばれる）を使用して並列運転の投入タイミングを見つける方式もあります。「同期パネル」には、同期発電機と系統の電圧と周波数を監視するための電圧計と周波数計がそれぞれ２つずつあります。ステップメーターを使用して同期発電機を並列運転に接続する原理は、基本的にライト方式と同じで、ステップメーターを使用して同期発電機と系統間の周波数差と位相差を示しますが、位相順序が正しい必要があります。実際の製造現場では、位相順序の問題は通常設置時に考慮され、実験室では、位相順序計を使用して位相順序を測定し、系統の位相順序と一致させることができます。一般的に使用されるステップメーターは、その原理によって電気式と電磁式に分けられます。配線方法や使用方法が若干異なります。

2. 同期発電機を自己ステップ計を使用して並列接続します。上記の並列接続方法の利点は、新しく接続された発電機と他の発電機が衝撃を受けないか、ごくわずかしか影響を受けないことです。ただし、手動操作は時間がかかります。もちろん、自動制御装置を使用すれば、新しい発電機を系統に接続して運転できるため、多少はましです。しかし、装置は比較的複雑です。系統の特定のユニットで事故が発生し、突然運転が停止し、別のユニットを起動して系統に並列接続する必要がある場合、この系統の電圧と周波数が連続的に変化するため、正確なステップの条件を満たすことが困難です。状況も非常に緊急です。そのため、発電機の並列運転を実現するために「自己ステップ方式」が採用されています。その方法は以下のとおりです。「まず、発電機の励磁回路を、励磁回路の抵抗値の約10倍の抵抗器で短絡します。発電機の回転速度が同期速度（発電機と系統の周波数差が5%）に達したら、まず並列スイッチを閉じ、次に励磁を追加します。モーターの「自己ステップ効果」を利用して、迅速に同期させることができます。」

3. 発電機系統連系後の電力調整

同期発電機が系統に接続された後、有効電力と無効電力を変更する必要が生じることがよくあります。発電機の出力有効電力を増加させるには、電力バランスの原理に従って、元のモータの入力電力を増加させるだけで済みます。直流モータの理論によれば、速度が変わらない場合、直流モータの出力電力を増加させるには、直流モータの励磁電流を減らすか、直流モータの電機子電圧を上げる必要があります。

有効電力が一定の場合、系統連系同期発電機の無効電力を変更するには、次の式に従う。

P2 = mUIaCOSΦ = 定数および P2 = m(UE0)/Xs*sinδ = 定数 両方の式は必ず満たされる。

IaCOSΦ = 定数

E0sinδ = 定数

フェーザ図の解析から、有効電力が変化しない場合、発電機の無効電力を調整する方法は、発電機の励磁電流を変更することである。

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