既存電力系統に発電設備を設置する場合の影響

Question

工場の電力系統に関する質問です。
電力会社からの買電だけの系統に、
新たに発電設備を設置した場合の
電圧上昇を計算する方法を教えて
下さい。
シミュレーションする必要がある
かもしれませんが、簡易計算でき
ないでしょうか？

Accepted Answer

回答(3)さんが、式をつかって、電圧の変化を求める方法をご提示下さいました。
要点を捉えていれば、手計算も可能です。

その説明にもありますが、発電機を繋いだら、電圧が上がる場合だけではなく、
電圧が低下する場合もあります。
同期発電機であれば、励磁電流を変化させることによって、無効電力の大きさ及び
誘導性／容量性を調整できます。したがって、一定電圧を保つような制御方法を
導入することも可能なのです。
なお、一定電圧を保つ制御を行う場合は、諸条件の組み合わせによって、発電機
の最大電力を供給できない場合もあります。

最初の回答にも書きましたが、商用電源に発電機を並列に繋いで運転するには、
系統連系を申し込む必要があり、その際に発電設備の特性やその制御方法も
知らせる必要があります。発電機を繋いだ場合の電圧変化だけでなく、始動
停止などの方法、異常が起きた際の保護方式など、細かく技術的な内容をやり
取りする必要が生じます。専門家の支援を得ることが必須だと思います。
回答(2)さんがご提示の、発電機メーカーにサポートを依頼するのも、有効な
方法と思います。

発電設備系統連系サービス要綱
http://www.tepco.co.jp/renewable_energy/pdf/outline_17030106.pdf

同期機による無効電力制御
https://www.jeea.or.jp/course/contents/04104/

Answer

昭和の時代に技術士や電験の資格勉強で多少かじりましたので、古い記憶を
思い出し、電圧変動のみにつき記載してみます、参考になれば・・・・・！！

◎　受電系統に流れる電力による電圧降下は次式であったような・・・・。

ｅ　＝　ＰＲ　＋　ＱＸ　　（ＰＵ、または　％）　の電圧降下！

今回は、次のように想定し、受電電圧も７７ｋＶ特高受電と想定する。
　　　工場電力　Ｐ＋ｊＱ（今回Ｐ＝８ＭＷ　Ｑ＝６ＭＶＡ、受電力率８０％）
　　　受電点Ｚ　Ｒ＋ｊＸ（％　通常１０ＭＶＡベース）
　　
　　７７ｋＶで、Ｚ＝１＋ｊ５　と想定し・・・・。
　（特高系は電線100ｓｑ以上でＲ小でＸ大、発電機内部ＺもＸで、５倍想定）
　＊（工場受電点の系統Ｚは電力会社に問い合わせれば教えてくれるハズ！！）

これで　ｅ　＝　ＰＲ　＋　ＱＸ　　を計算すれば、
　　　　　　　＝8／10　×１　＋　6／10  ×５
　　　　　　　＝　３．８％　　・・・・７７ｋＶの３．８％電圧降下します。

Ｐ半分自家発で補給すれば（８ＭＷ　→　４ＭＷ　　４ＭＷ：自家発）
　　　　　ｅ　＝　ＰＲ　＋　ＱＸ　　に代入し計算すれば、
　　　　　　　＝4／10　×１　＋　6／10  ×５
　　　　　　　＝　３．４％　　・・・・７７ｋＶの３．４％電圧降下します。
　　
◎　以上のように系統点Ｚは　Ｘ（リアクタンス）が数倍大きく、有効電力に
　よる電圧変動は多くはなく、むしろ無効電力の変動が支配的となります。
　　このため電圧変動の吸収は無効電力調整にて対応が多い、今回同期発電機
　であれば、電圧上昇を進相運転（弱界磁電流化）で吸収することになります。
　（太陽光のＰＣＳ等は雲等による変動が非常に大きく、別方式による・・？）

蛇足：記載事項が多少とも分かりますでしょうか？　内容的には多岐の知識・
　　　理解が必要で、これより簡単記載は難しいかと！！！！・・・・。
　　　　（なにせ記憶が古いので、多少の思い違い等は勘弁願いますネ！！）
　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・以上参考になれば幸いです！！！

Answer

発電機メーカに相談する以外の手段は無い
https://www.khi.co.jp/energy/gas_turbines/cogeneration.html
https://www.mhi.com/jp/products/energy/engine_power_plant_list.html
http://www.meidensha.co.jp/products/energy/prod_04/prod_04_05/index.html
https://www.yanmar.com/jp/energy/normal_generator/

＞シミュレーションする必要がある
同じ容量の発電機があったとして
Ａ社の発電機はＯＫでも、Ｂ社の発電機がＯＫとは限らない
メーカによって制御装置も違うし

Answer

商用電源に発電機を並列につないで運転するには、「系統連系規程」という技術規定にもとづき、所要の保護装置などを設備したうえで、電力会社と契約を結ぶ必要があります。
勝手に発電機をつないではいけません。

純技術的には、トランスの％インピーダンス、トランスから発電機までを接続するケーブルのインピーダンスなどの基礎データに加え、発電機の種類、基本特性、運転制御方法などを明確にすれば、電圧変化を計算できます。

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