発電機同期不良が招く3つの重大な結果

必要なすべてのパラメータがネットワークのものと完全に一致しない場合、発電機は電力系統に電力を供給できません。特に、2台以上の交流発電機が連携して負荷に電力を供給する必要がある場合、発電機同期を適切に行うことがより重要になります。

また、適切な同期なしでは、健全な電力系統に悪影響を及ぼし、発電機、原動機、変圧器、その他の電力系統部品を劣化させる機械的・電気的過渡現象が生じます。

以下、不適切な同期により発電機に生じる結果について議論します。

位相角の不整合

2つの異なる電源の周波数を合わせるだけでは損傷を防げません。最適な発電機性能には位相角の一致も必要です。適切な位相角一致がないと、固定子磁束角とロータ角に大きな差が生じます。

この差は、巨大な電力系統からの引張力の結果としてグリッド電源と同期する際に高い過渡トルクを生みます。その結果、周波数差の場合と比較して、発電機巻線とロータ質量の更なる劣化を招きます。

加えて、電気系統と不適切な位相角で同期すると、高い過渡電圧が生じ、設備の絶縁を損傷する恐れがあります。信頼できるエンジニアが職場に赴き、発電機オーバーホールで他の問題を診断する必要が生じるかもしれません。同時に、発電機も適切な同期を支援し、設備を元の状態に戻します。

電圧大きさの不整合

同期時のパラメータ一致において、大きさもその一つです。大きさは発電機の励磁を変えることで変動します。低い大きさは低励磁、高い大きさは高励磁を意味します。

流入電圧大きさが運転中の電圧より著しく高い場合、発電機から高い無効電力が流れ、固定子巻線に高い機械的力がかかり、発電機シャフトを損傷します。一方、電圧大きさが低い場合は、励磁界が弱いことを意味します。

しかし、大電流では発電機巻線が深刻な損傷を受けやすくなります。さらに、こうした状況では滑り保護動作が起こり得て、発電を妨げます。総じて、不適切な電圧大きさは発電機に相当な悪影響を及ぼします。

発電機ブランドによっては、特定ブランドの専門知識を持つプロフェッショナルによるメンテナンスが必要です。例えば、シーメンスやカミンズの発電機修理。これにより、同期プロセスの正確な実施や損傷部品のチェックが保証されます。

周波数の不整合

同じ周波数で運転している発電機群に発電機を連系する場合、発電機群の回転力は単独の発電機と比較して巨大であることは知られています。

発電機が電力系統に連系されると、発電機の周波数または速度は発電機群によって制御されます。例えば、電力系統が新しい発電機を同期回転状態に押し込みます。

したがって、遮断器投入後に、増加電圧またはロータ速度の周波数が電力系統の周波数から逸脱する（不適切な一致）と、電力系統からの巨大な回転力が発電機を引き込みます。その結果、ロータと原動機回転トルクに突然の減速または加速が生じる可能性があります。これは原動機回転トルクの瞬間的な変動により、発電機シャフトへの回転質量力を増大させ、ロータとシャフトボディを損傷させる可能性があります。

さらに、高トルクは発電機変圧器巻線と発電機自体に過大電流を流す可能性があり、巻線に深刻な損傷をもたらす恐れがあります。

したがって、別の交流発電機、発電機、または母線のパラメータと適切に発電機同期を行い、システムを正常に稼働させることが極めて重要です。

そうでなければ、不適切な発電機同期が発生した場合、設備性能の低下や故障部品の発見時には、発電機巻き替えを検討する必要があるかもしれません。