JPH01157230A - 交流発電機の並列運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流発電機の並列運転方法、侍に１台または
２台の同期発電機と複数台の誘導発電機との組み合わせ
より成る交流発電機の並列運転方法に関するものである
。

〔従来技術とその問題点〕

工場、ビルなどにおいては、使用する電力のピークを補
い負荷平準化（ピークカット）により電力料金の軽減を
図るため、あるいは系統停電時の非常用電源として、デ
ィーゼルエンジン、ガスエンジンなどの回転機を用いた
交流発電機で発電を行う発電装置を設置し、電力系統と
連系させている。

このような発電装置においては、エンジン故障等を含む
トラブルにより交流発電機がダウンした場合には、安定
な電力供給ができない。例えば交流発電機が１台の同期
発電機より成る場合に、エンジントラブルによりこの同
期発電機がダウンすると発電装置からの電力供給は停止
してしまう。

従って同期発電機が電力系統と連系されているときには
、ダウン時に同期発電機の供給電力に相当する電力が電
力系統より流入し、ピーク電力が大きくなってしまい契
約電力をオーバーすることにもなりかねない。また、電
力系統が故障して同期発電機が単独運転に入っている場
合に、同期発電機がダウンすると、非常用発電装置とし
ての機能も果たし得ない。このように１台の同期発電機
のみを運転する方法は、安定な電力供給の面からは最も
危険性が大きい。

このような危険性を避けるために、複数台の小容量同期
発電機を並列運転する方法がある。このような並列運転
方法によれば、各小容量同期発電機は、通常運転時には
各単機容量より小さい出力で、例えば８０〜９０％負荷
で運転し、少なくとも１台の同期発電機のトラブル時に
、残りの正常な同期発電機をその出力を増大して、例え
ば単機容量の１００％出力とすることで、負荷への安定
電力供給、契約電力超過への防止を図っている。しかし
、この並列運転方法にも次のような問題点がある。

系統との連系時に、電力系統は無限大のパワーがあるか
ら、系統が健全であれば、系統側の極めて大きな同期化
電流により各同期発電機の脱調の危険性がないが、系統
が停電してこれら同期発電機が電力系統から解列され、
同期発電機同士の並列運転となった場合には、ガバナ特
性のばらつきや、負荷変動に対するガバナの感応度の違
いにより常に脱調等の危険が付きまとう。例えば、ある
原因で１つの同期発電機の発生電力の位相が進めば、他
の同期発電機との間に同期化電流が流れ、位相差を解消
しようとするが、ガバナ特性の感応度の違い等により乱
調ＯＩｕｎｔｉｎｇ　）を起こし、並列運転不能に陥る
。あるいはまた、１台の同期発電機が脱調した場合に、
他の同期発電機が過負荷となって、次々とダウンし並列
運転不能に陥る。

本発明の目的は、上述のような問題点を解決した交流発
電機の並列運転方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、電力系統に連系し得る、２台以下の小容量同
期発電機と複数台の小容量誘導発電機とより成る交流発
電機の並列運転方法であって、通常時は、前記同期発電
機および前記複数の誘導発電機を、各単機の負担電力は
その容量と同等またはその容量より小さい出力で並列運
転し、前記同期発電機および誘導発電機のうちの少なく
とも１台がダウンした時または単機大容量の誘導発電機
の起動大電流の発生時等は、残りの同期発電機および誘
導発電機をそれぞれ出力を増大させて並列運転すること
により、 負荷へ安定して電力を供給することを特徴としている。

〔作用〕

小容量同期発電機を、２台の並列運転の場合を除き、複
数台設置して並列運転する方法は、前述したように電力
系統と連系されているときは安定した運転が可能である
が、系統から解列されて、同期発電機同士の並列運転に
なった場合には、脱調等の危険性がある。

そこで、小容量発電機の並列運転であっても、１〜２台
の発電機を同期発電機とし他の発電機を誘導発電機とし
、同期発電機を誘導発電機の励磁用電源に兼用して並列
運転すれば、同期発電機の並列運転における問題点は解
消される。その理由は、誘導発電機は−Ｓ　（すべり）
に比例した出力電力が得られるが、その発生電圧は同期
発電機の発生電圧に等しく原動機（エンジン）の速度に
は関係がなく、かつ誘導発電機の発生電圧の周波数は同
期発電機の発生電圧の周波数に等しくエンジンの速度に
は関係がない、すなわち自ら電圧や周波数を持たないの
で、なんら電力擾乱の要因がないからである。換言すれ
ば、同期発電機がパイロットジェネレータとなり、他の
誘導発電機はこのパイロットジェネレータに従順に追従
するからである。

一方、本発明によれば、同期発電機および各誘導発電機
は、通常時には各単機の負担電力はその容量と同等また
はその容量より小さい出力で運転し、少なくとも１台の
発電機がダウンした時には、残りの同期発電機および誘
導発電機をそれらの出力を増大させて並列運転する。

従って発電機のトラブル時にも、負荷への安定電力供給
、契約電力超過の防止が可能となる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を説明するための図である
。本実施例では、１台の同期発電機（ＳＧ）１と３台の
誘導発電機（ＩＧ）２．３．４とを並列運転する場合に
ついて説明する。これら同期発電機１と誘導発電機２．
３．４より成る交流発電機は、遮断器５を介して電力系
統に連系される。６．７．８は発電装置側に接続された
負荷を示し、９，１０は電力系統に接続された負荷を示
している。

しゃ断器５が開放されている状態を想定すると、各誘導
発電機は励磁電流を必要とするが、この励磁電流は同期
発電機１から供給される。誘導発電機の欠点は、進み負
荷にしか電力供給ができず、遅れ負荷に対しては電力を
供給できない、すなわち遅れ無効電力を供給できないこ
とである。従って同期発電機１は誘導発電機に遅れ無効
電力を供給し、かつ負荷の要求する遅れ無効電力を分担
供給しなければならない。

同期発電機がこのような無効電力を供給できるようにす
るためには、その容量を大きくしなければならず、さら
に過渡的な負荷変動により要求される無効電力までも供
給しようとすれば、その容量が極めて大きくなり各発電
機を小容量として並列運転をしようとする本発明の趣旨
にも反することとなる。そこで、本実施例では、各誘導
発電機２．３．４に力率改善用コンデンサ１１．１２．
１３をそれぞれ設け、力率を約１００％にして、遅れ無
効電力を供給しなくてもよいようにしている。また、負
荷の力率改善用としても電力用コンデンサ１４を設置し
ており、負荷の力率も約１００％となるようにして、同
期発電機１が遅れ無効電力を供給しなくてもよいように
している。このような力率改善用コンデンサを設けるに
あたっては、これらコンデンサによるキャパシタンスに
よって、同期発電機ｌから進み力率の電流が流れ、電機
子反作用によるフエランチ効果によって同期発電機の出
力電圧が高くならないように留意する必要がある。また
誘導発電機の自己励磁現象が発生しないように留意する
必要があることはいうまでもない。

さて、例えば発電機総容量を７２０　ｋ　Ｗとする場合
には、 同期発電機 ２３０ｋＶＡ　　（力率８０％）　　−・−１８０ｋＷ
ｘ　１台誘導発電機 １８０ｋＷＸ３台 のように選定することで、エンジン容量は１８０ｋＷ相
当のものですべてよい。この関係を第１表に示す。

第１表 以上のような単機容量を有する各発電機を容量の７５％
、すなわち１３５に−を出力するように運転する。この
場合に発電機総出力は５４０ｋＷである。このとき、ト
ラブルにより１台の誘導発電機２がダウンしたとする。

このとき、他の発電機である同期発電機１および誘導発
電機３，４が単機容量の１００％出力、すなわちそれぞ
れ１８０に−の電力を出力すれば総出力は５４０に−と
なり、引き続いて負荷に安定して電力を補完して供給す
ることができる。

しかしながら、このように負荷を各単機発電機容量以下
になるように運転していても、例えば単機大容量の誘導
電動機の起動時等のように、急峻大負荷が発生する可能
性がある。このような場合には、各誘導発電機の燃料噴
射を急速に増大、即ち回転速度を増大させて、発電機総
合出力以上の負荷に耐えることが可能である。即ち、同
期発電機だけの場合は、そのガバナ特性で決まる負荷耐
量しかなく、一般に発電機の発電機容量以下に負荷を設
定しなければならなかった。しかし、本発明は誘導発電
機を一時的に回転数を上昇させるだけで過負荷耐量が増
大し、決して同期発電機のようにエンジンストップ等の
トラブルは発生しない。

したがって、このように同期発電機と誘導発電機の組合
わせ発電機システムは、発電機の容量の１００％または
それ以上の電力を供給することができるようにしたもの
である。

以上の実施例では、力率改善用コンデンサで誘導発電機
および負荷の力率を約１００％とすることによって、同
期発電機１は遅れ無効電力を供給しなくてもよいように
している。同期発電機１は、２３０”　−４８０”　＝
　１４３ｋＶａｒの無効電力を供給できる能力はあるも
のの、過渡的な負荷変動があって１４３ｋＶａｒ以上の
無効電力が要求される場合には、供給不能となる。従っ
て、このような場合には、負荷に対する安定な電力供給
は不可能となる。

以上のような過渡的な負荷変動による遅れ無効電力の供
給を可能とするためには、１台の同期発電機１は、系統
停電時においても無効電力供給用発電機としての機能を
具備させておかなければならない。具体的に無効電力供
給用同期発電機とは、力率特性が極端に悪い発電機（通
常の同期発電機では力率は８０％前後）とすることで無
効負荷供給を可能とするものである。

以下に無効電力供給用同期発電機を用いた場合の具体例
を示す。前記の例と同様に発電機総容量を７２０に−と
する場合、 同期発電機 ５００ｋＶＡ　（力率３５％）　　・・−１８０ｋＷ　
１台誘導発電機 １８０ｋＷ　ｘ　３台 のように選定することで、エンジン容量は１８０ｋＷ相
当のものですべてよい。この関係を第２表に示す。

第２表 以上の例では、同期発電機１の無効電力供給は、Ｅ荷１
：百０　”　＝　４６７ｋＶａｒ　マチ可能トナリ、過
ｓ的な変動負荷に対する無効電力を、系統からの流入骨
ととともに効率的に供給することができる。

以上の実施例では、同期発電機１台の場合について説明
したが、同期発電機を２台とした場合には、１台の同期
発電機がダウンした場合にも残りの同期発電機が働くの
で、システムの信頼性をさらに向上させることができる
。なお、各発電機の単機容量および並列運転台数は、発
電機総容量、通常運転時の発電機総出力、補完すべきダ
ウン発電機数、無効電力供給量などの条件に従って個々
に決定されるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、２台以下の小容
量の同期発電機と複数台の小容量の誘導発電機とを、通
常時には各単機の負担電力はその容量と同等またはそれ
以下の出力で並列運転し、少なくとも１台の発電機ダウ
ン時または誘導電動機の大起動電流発生時等には残りの
同期発電機および誘導発電機の出力を増大させて運転す
ることで、負荷への安定電力供給、契約電力超過の防止
を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための図である
。 １・・・・・同期発電機 ２．３．４・・・誘導発電機 ５・・・・・遮断器 ６〜ｌＯ・・・負荷 ！１〜１４・・・力率改善用コンデンサ代理人　弁理士
　　岩　佐　　義　幸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力系統に連系し得る、２台以下の小容量同期発
   電機と複数台の小容量誘導発電機とより成る交流発電機
   の並列運転方法であって、 通常時は、前記同期発電機および前記複数の誘導発電機
   を、各単機の負担電力はその容量と同等またはその容量
   より小さい出力で並列運転し、前記同期発電機および誘
   導発電機のうちの少なくとも１台がダウンした時または
   単機大容量の誘導発電機の起動大電流の発生時等は、残
   りの同期発電機および誘導発電機をそれぞれ出力を増大
   させて並列運転することにより、 負荷へ安定して電力を供給することを特徴とする交流発
   電機の並列運転方法。