発電機のドループ制御について

質問

系統へ、並列・解列する運転をする、発電機に、

ドループ制御を用いる目的・理由を、御教示願います。

必要性が、理解できません。

4% というのも、分かりません。

回答No.4

tabackin

三度、tabackinです。お答えします。

>50HZ時点で発電出力は、100%
>52HZ時点で発電出力は、0%になるという事でしょうか？
そうです。

>ドループ4%は、0%～4%のスパンがあるという事ですか？
違います。
kingofkamaさんが詳しくご回答していただているとおり
ドループは制御域を示す固定設定値です。
（例：4％と言えば、100～104％）
0％とすると制御域がないことになりますので、ありえません。
私の知る限り、大きい発電所では４％か５％のどちらかです。

＞50HZ～52HZまでは、制御範囲で、この回転数を逸脱すると、
＞過速度等抑制の為、ガバナが燃料を絞りにいくという考え方は
＞間違いでしょうか？
少し違います。
ガバナは、周波数上昇の初期より絞り込みます。
原因が系統周波数によるため、ガバナが絞り込んでも回転数は
低下しません。
ガバナは絞り続けるわけではなく、ある運転点で落ち着きます。
このとき周波数と出力の関係を決定づけるものが　ドループ　です。
ドループ4％の例で言えば、51Hzでは50％出力、
52Hzでは0％出力（解列）となるわけです。
kingofkamaさんが書かれているとおり、系統の周波数をすべての
発電機で調整し系統崩壊を防ごうというのが、ドループの考えです。

＞ドループを、－側に設定する事は通常ありえない事なんでしょうか？
ありえません。

＞ドループ制御は、並列時も負荷運転時も働いていると
＞考えてはいけませんか？
ＯＫです。
すみません　「並列時」＝「負荷運転時」と理解していました。
おっしゃる「並列時」とは、まさに遮断機投入時のことなのですね。

＞周波数の上下限の振れが、ドループ制御のスパンを超えた場合は、
＞タービンの過速度や、ガバナの急閉により、
＞シンクロ速度から外れる事が起きるのでしょうか？
ドループ制御の範囲逸脱では、発電機出力が０％となり
解列するだけなので、同期はずれなどは起こりません。
しかし、周波数が大きく変化するほどの系統じょう乱であれば
脱調となる発電機もあるかも知れません。

＞発電電力の電力制御(目標値)のフィードバック制御は、
＞無視されて、発電負荷の変動が起きるのでしょうか？
そうです。

ご回答になったでしょうか？

回答No.3

kingofkama

ドループ制御は発電機間の制御装置の信号のやり取りなしで、負荷分担をする為に持たせます。ドループは回転数と出力を関係付けるものです。落ちた（あがった）回転数分だけ出力を増加（減少）する仕組みです。
その理由は繋がっている系統をみんなで支えようとする為のものです。系統の負荷が重くなると周波数が低下します。その際にはドループ比に見合った分だけ出力を出す事によって系統が崩壊するのを支えます。（４％だった場合、周波数低下が４％した場合、無負荷のものが、自然と全負荷出してしまうようになっています。）また、負荷が軽くなって周波数が上昇した場合も自然と出力を絞るので、系統を維持する働きがあります。
ですが、今は工場などで系統連系している小さな発電機は系統連系している際はドループを働かせないようにしていたりします。（系統の影響を受けないためです。逆に言うと系統に貢献してないのですが）ですが、小さな発電機だけで並列運転する際にはドループは必要です。通常はドループ制御の上に電力・回転数制御をかぶせたりします。電力・回転数制御は垂下特性線を上げ下げする（比はそのままで、無負荷もしくは全負荷の回転数設定を上げ下げする。）と思ってもらってもよいかと思います。

回答No.2

tabackin

＞ドループ制御は、周波数を系統へ合わせる制御と
　理解してもよろしいのでしょうか。

違います。
発電機単体ではなく、系統全体で考えてください。
需要が大きく減り、すべての発電機の運転をそのままとしていると、
系統全体の周波数が上昇してしまいます。

そこで発電機はドループに従い、出力を下げ需要と供給のバランスを維持するように制御されます。
よって、50Hzでは出力100％でも、
50Hz×1.04＝52Hzとなった時点では、出力０％となります。

＞ドループ制御は、並列時だけ使用されるものと考えて
　問題はないでしょうか。

問題ありません。
電力系統の周波数が変動することは望ましくなく、±0.2Hz程度に抑えることが目標とされています。
具体的には、工場での不良品発生や高速タービンの共振などのおそれがあるのです。
通常は、計画的に不経済な発電機から出力の上げ下げをしてますので
ドループ制御は、系統異常時のものとお考えください。

nadesicooさん判りましたか？
判り難ければまた補足要求してください。

補足

tabackin 様
いつも、ご丁寧な回答ありがとうございます。
恐縮ですが、改めましてご教示願います。

〉50HZでは出力100%でも、50HZ*1.04=52HZとなった時点では、出力0%となります。

上記ですが、ドループ4%と仮定して、
ドループ0%で、50HZ
ドループ4%で、52HZ
50HZ時点で発電出力は、100%
52HZ時点で発電出力は、0%になるという事でしょうか？
仮に、100000KW出力の発電機(定格負荷)が、負荷運転中に、50HZの時点では、定格負荷100000KW出力し、52HZの時点で、減負荷し発電出力が0KWになるというのは理解できません(私の理解不足による見解です)
又、ドループ4%は、0%～4%のスパンがあるという事ですか？
50HZ～52HZまでは、制御範囲で、この回転数を逸脱すると、過速度等抑制の為、
ガバナが燃料を絞りにいくという考え方は間違いでしょうか？

ドループを、－側に設定する事は通常ありえない事なんでしょうか？
系統負荷が低い場合、系統周波数が低下50HZ以下の時に、シンクロ速度到達にて
同期投入をした場合、位相・周波数・電圧を同期メーターが合わせ並列させますが、
その時、仮にですが、系統周波数が、49HZだった場合、発電機側は、50HZから下げる必要が
あると思います(回転数を下げる)この時、ドループが－側に1%でも設定されていれば
－1%～＋4%の範囲に入っている為、並列に支障はきたさないと思うのですが？

>ドループ制御は、系統異常時のもの・並列時のみの使用←問題ない。
上記ですが、ドループ制御は、並列時のみの使用で系統異常時に制御されるという概念が
理解できません。通常運転時(系統へ繋がっている状態)は、周波数は系統へ支配されて
いる為、系統負荷により、発電機の周波数も変化しますが、その事象はドループ制御によって
もたらされているものではないのでしょうか？
つまり、ドループ制御は、並列時も負荷運転時も働いていると考えてはいけませんか？

又、系統異常により、周波数の上下限の振れが、ドループ制御のスパンを超えた場合は、
タービンの過速度や、ガバナの急閉により、シンクロ速度から外れる事が起きるのでしょうか？
上記に係わるのですが、発電電力の電力制御(目標値)のフィードバック制御は、無視されて、発電負荷の変動が起きるのでしょうか？
ご教示願います。

回答No.1

tabackin

ドループ　＝　速度調定率　です。

電力系統は、需要＝供給のバランスを維持しています。
需要＞供給となれば、周波数は低下し、その逆も然りです。
需要＜供給となり、周波数が上昇した際は、供給（発電機の出力）を減らせばバランスを維持できることになります。

つまり周波数と発電機出力の相関関係を示すのが”ドループ”です。
４％というのは、　５０Ｈｚ～５２Ｈｚ（＝50×104％）までの範囲で
出力を１００％～０％で自動調整する設定です。
よって、ドループが小さいほど周波数安定に寄与することになります。

補足

tabackinさん

ご丁寧なご回答ありがとうございます。

補足質問させて下さい。

ドループ制御は、周波数を系統へ合わせる制御と理解してもよろしいのでしょうか。

通常は、並列し初期負荷を取った発電機は、系統へ支配される為、

発電機は、ただ、系統へ繋がっている状態で、自ら周波数を制御する必要は無いと思うのですが、

発電出力の制御だけで良い。

ドループですが、
０％～４％で、５０ＨＺ～５２ＨＺ。
で、出力は、４％の時が最高になるという理解でよろしいでしょうか。

また、ドループ制御は、並列時だけ使用されるものと考えて問題はないでしょうか。

通常、系統へ繋がって状態では、ドループ制御は必要ないと思うのですが、前述での考えに基づいて思います。

乱筆で申し訳ありませんが、

改めまして、ご教示願います。