交流発電機を守る：包括的な故障保護戦略

交流発電機の保護

前回の記事では変圧器と送電線の保護について説明しました。現代の電力システムは発電機、変圧器、母線、送電線など多くの構成要素からなり、いずれも早晩発生しうる故障から保護する必要があります。保護リレーを用いてシステムの異常を検出することは非常に有益です。感度の高いリレーなら容易に検出可能です。発電機で最も深刻かつ即時の対応が必要な故障は固定子巻線故障です。発電機保護の基本システムは差動リレー方式であり、差動測定の性質上、他の保護システムより高感度で信頼性が高いです。

特に大型の発電機は台数が少ないものの、個別コストが他の機器より高額です。したがって、これら全ての機器を損傷故障から守ることが望まれます。発電機で発生しうる故障について説明します。

交流発電機を守る：包括的な故障保護戦略

原動機の故障：

原動機への入力が失われると、発電機は同期電動機として動作し、電源から電流を引き出します。この状態を「逆潮流運転」と呼びます。

励磁装置の故障：

励磁装置の故障は極めて稀ですが、発生しても発電機自体を損傷させることはありません。励磁なしで運転しても、故障発電機は手動で切り離せばよく、自動分離システムは必須ではありません。

過電流：

この故障は主に巻線絶縁の部分的破損や、電力系統の過負荷によって生じます。現代では発電機巻線のインピーダンスが高いため、端子短絡にも一定時間耐えられ、手動で切り離し可能です。過電流継電器を用いると、系統外部の一時的なトラブルで発電機が母線から切り離され、消費者への電力供給継続性を損なう恐れがあります。

過速度：

過速度の主原因は、発電機から大負荷が突然切り離されることです。対策として、駆動軸に機械式遠心装置を取り付け、危険な過速度時に原動機の主弁をトリップさせます。

過電圧：

現代の励磁システムは過電圧を出さないよう設計されていますが、原動機の過速度によって過電圧が生じることがあります。過速度の原因は大負荷の突然喪失です。発電機回転軸に機械的な装置を設ければ制御可能です。

不平衡負荷：

不平衡負荷とは、発電機の各相電流が異なる状態です。対地故障や相間故障で発生します。放置すると巻線焼損や機械的固定部の損傷を招きます。

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