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発電所から需要家に電力が供給される間に、 複数の発電所、複数の発電機の電気が...

sji********さん

2006/8/1601:03:07

発電所から需要家に電力が供給される間に、
複数の発電所、複数の発電機の電気が中経所、変電所などを経て
混合されて供給されていますが、
それら複数の発電施設間の交流の位相はどのようにあわせられているのですか?
それとも各所バラバラの位相で発電された電気を、変電所で整合を取るなどして需要家に供給しているのでしょうか?

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sph********さん

編集あり2006/8/1607:53:40

発電機は勝手に同期します.

止まっている発電機を既にある電線につなぐと,モーターとなって電線の交流と同じ位相で空転を始めます.
ここで蒸気圧や水圧を上げてトルクを加えれば発電を開始します.

トルクを加えると回転数が上がろうとします.
そうすると他の発電所でトルクを下げて全体の発電量(=需要)は変わりません.
つまり,その発電機が電力需要の 1/10 を発電すると他の発電所がトルクを1割抑えて需要と同じ発電量を維持します.

トルクを加えるのをサボると全体の回転数が落ちようとしますが,その分,他の発電所でトルクを増して回転数を維持します.
発電機はトルクを加えるのをサボっても,電線につながっていればモーターとなって同じ位相で空転を続けます.

つまり,位相を合わせようとするというより,位相をずらそうとしても原理的に無理なのです.
位相を進めようとトルクを増しても,他の発電所がサボるので進められないし,位相を遅らせようとサボってもモーター状態で同じ位相で回されるし・・・
どんなにトルクを加えても,トルクが電力に変わるだけで1つの発電機だけの位相が進んでしまうことはありません.
http://www.uja.jp/contents/diary/2001/2001-09-29.html
http://d.hatena.ne.jp/kurobe3463/20051224/

質問した人からのコメント

2006/8/17 20:35:52

大変参考になりました。

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hir********さん

編集あり2006/8/1617:49:20

交流の発電や変電所による送電ネットワークですから、
「交流の位相を同期させないといけない」という点は、
他の皆さんの回答に書かれている通りです。

発電所のほうは、周波数や位相を合わせるように、
発電機の回転数や回転のタイミングを制御するようになっています。
電力需要の増減に合わせて、水車の水量やタービンの蒸気の量なども
変わるわけです。

質問文のように、バラバラの位相で発電、、というわけでもないです。
位相が合っているほうが、発電機もちゃんと回るはずなので。
(発電機の構造は同期発電機なので、勝手に同期という解釈でも可)

まあ、周波数については、日本の交流の周波数は安定していて、
けっこう優秀だそうです。
昔は、交流の同期モーターを使った電気時計も家庭で使われましたが、
停電しない限り、なかなか狂いませんでした。
(電力需要が増えて、負荷が重くなると、発電機の回転数が減って、
周波数が低いほうにズレる恐れ、または、その逆が起きる恐れがあります)

複雑な送電網や多数の変電所を経由して、
電気の需要がある消費地の各所に送られると、
消費するほうは、電気のスイッチを入れたり切ったり、
負荷や位相(力率)が複雑に変動していますから、
その影響で、電力の位相が変動することがあります。

変電所で位相を合わせる部分について、補足しておきます。
いろいろ探せますが、参考URLのようなのが説明の例です。

>2.調相装置
>(2―1)調相装置の種類
>(2-2)電力用コンデンサ
>(2-3)分路リアクトル
>(2-4)同期調相機
>(2-5)静止形無効電力補償装置

コンデンサやコイル(リアクトル)を変電所で入れたり切ったり、
同期電動機(調相機)を変電所で回していたり、
(同期電動機は、回路の進相や遅相をさせるように制御できます)、
現在は半導体技術が進歩したので、静止型の補償装置も使うわけです。

もっと検索したり、専門書を図書館や本屋で探してみましょう。
http://www1.bbiq.jp/atosan/index.files/dennkenn/6henndenn.html

kk0********さん

2006/8/1611:50:29

すべて同期されています。
確かに単独の発電機は系統と関係無い移送での運転はできますが、系統に接続する際に同期を取ってから接続します。

sab********さん

編集あり2006/8/1601:18:57

すべて同期させられています。

発電所が発電機を併入(並列)する場合、系統の周波数に同期させてから行います。
位相がずれた状態で併入させると位相のズレを修復させるために無理な力が加わり
発電機が故障することがあります。

基本的に発電所の発電機は「同期発電機」を使用していますので、同期させねば系列
に乗せることはできません。
また、発電は系統の位相から発電機がズレようズレようとする力が電力に変わると
教えられましたが、と言うことは系統の位相と同期していなければ発電そのものが
できないと言うことですね。

変電所、中継所(開閉所と呼びます)も同様に位相を合わせてからでないと系統に入れることはできません。
が、どこかしら系統は繋がっていますので、位相は常に同じ状態になっています。

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