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停電までの流れ
- 想定以上の電力消費や故障により発電所が停止すると、他の発電所に負荷がかかり停止する可能性がある。
- 余力が無い発電所では回転速度低下により緊急停止が発生し、他の発電所も同様に停止する。
- 回転を伴わない発電所では出力が僅かであるため、停止の影響は限定的と思われる。
- 自然環境・エネルギー
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質問者が選んだベストアンサー
> 交流のタイミングの維持はどのように行われているのでしょうか 発電所の発電機は，同期発電機と言われる発電機が使われています。 同期発電機は同期する性質，すなわち 別の発電機と並列に接続すると，同じ回転速度で回る性質を持っています。 もし，ひとつの発電機が周辺の発電機よりも先に進んで回ろうとすると， その発電機に電気的な負荷が集中し，軸が重くなります。 そのため回転速度が下がって，周辺の発電機と同じになろうとします。 この性質を「同期」(シンクロ)と呼びます。 コンピュータやGPSなどがない昔から，発電機が接続されて運転できたのは， この同期発電機の性質のためです。 >想定以上の電力が消費されたり、故障で突然発電所が停止し電力不足に陥った場合、 >発電所や変電所、送電網などではどのようなことが起こるのでしょうか? 簡単のため，送電線の容量制限，電力会社間の融通制限がないとします。 ある系統内で電力が不足すると， つながっている系統全体で周波数が低下していきます。 通常時，60Hz系は九州・中国・四国・関西・北陸・中部が系統連係しています。 例えば関西で電力が足りなくなると，関西だけでなく九州，中部まで周波数が 60Hzから59.9Hz,59.8Hzと下がっていきます。 周波数が下がり，発電機の回転速度が下がると，火力タービンの軸に異常振動が起こります。 このため運転し続けることができなくなり，火力発電所が切り離されます。 電力が不足しているときに発電所が切り離されてしまうので， あとは将棋倒しのように，周波数低下と発電所停止が連鎖的に起きます。 下手すると西日本全体が停電してしまいます。 こうならないようにするため，まず，電力会社間で融通制限します。 関西が電力不足となったとして，周りの電力会社は，援助できる範囲までは援助します。 しかし，関西の電力不足がそれ以上深刻なら， 自社管内まで被害が及ぶのを防ぐため，周りの電力会社は関西を見放さざるを得ません。 すなわち，関西への連係線を切り離してしまいます。 関西としては，周りから助けてもらってなんとかやっていたところで， 連係線を切られてしまえば，あとはイチコロです。 仕方がないので，人工的に強制停電させます。 中央給電指令所の中のコンピュータで乱数を発生させ， その「あたりくじ」をひいた地区を強制的に停電させます。 すなわち，関西で電力が不足した場合， 関西管内のどこか「運の悪い地区」を突発的に停電させることで， それ以外の地区を守る，予定になっています。
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- FT56F001
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>電力が不足すると負荷が上がって、周波数が下がるというのは理解出来るのですが、 >多少周波数が下がっても運転続行というのは無理なのですね。 多分，水力発電機や昔のタービン発電機は，多少周波数が下がっても運転可能だと思います。 しかし，現代のタービン発電機は，高速回転に耐える極限的な設計なので， 0.5Hzも周波数が下がると運転できない仕様になっています。 >質問で書いた、太陽光やNAS電池など、これらは多分直流で発電(蓄電)していると思うのですが、 >これらも負荷がかかるとやはり周波数が下がる?のでしょうか。 >交流に変換しているのだとは思いますが。 はい，直流で発電し，インバータで交流に直します。 インバータの周波数は，接続する交流電源の周波数にあわせて制御します。 インバータの周波数そのものは，どうにでも制御できます。 太陽電池だけの単独系統なら，負荷が増えても周波数を変える必要はありません。 しかし，商用電源に接続する太陽電池なら，周波数を商用電源に合わせるために， 商用電源と同じだけ周波数を下げることになります。
お礼
回答ありがとうございました。 新たな疑問にもお答え頂き本当にありがとうございました。
- ytrewq
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西日本の場合、60Hzの電力会社は全て同じ周波数で動いています。全体として系統の規模が大きく、どこかの電力会社で電力不足が生じても、他電力から電力が融通されます。したがって、多少の事故でもすぐに発電機がトリップするほどの周波数低下は起こりません。 しかし、送電線や発電機が事故や故障で突然とまったとき、特定の送電線に電流が集中し、その送電線が容量を超えてトリップしたりすると危険です。 大容量の送電線がトリップすると、大容量の発電や負荷が脱落することになり周波数が乱高下し、発電機が周波数に追従できなくなって停止し、大停電に至ります。 電力の周波数維持はいくつかのレベルがあります。 まず、秒単位では各発電機が調速機とよばれる装置で周波数を検知し、周波数が下がれば出力を上げ、周波数が上がれば出力を下げるという操作を自動的に行ってバランスをとります。 分単位では電力会社の本社などにある中央給電指令所の自動周波数制御システム(AFC)が周波数の変化や需給の短期予測に基づいて特定の発電機に指令し、発電機出力を調整します。 急激な変動の場合には中央給電指令所の需給制御担当者が判断して、発電所に指令をだします。 また、1日の昼や夜の需要変動に対しては、DSS(日間起動停止）対応の火力発電や揚水発電などの発電予定を毎日作成し、これに基づいて発電機を運転しています。 需要予測や発電所の長期点検計画なども広い意味の周波数維持といえます。
お礼
回答ありがとうございました。 周波数を監視して調整したり、もっと大規模に調整している場所もあるのですね。 どうやって合わせているのか気になっていたので、とても参考になりました。 質問で書いた、太陽光やNAS電池など、これらは多分直流で発電(蓄電)していると思うのですが、これらも負荷がかかるとやはり周波数が下がる?のでしょうか。 交流に変換しているのだとは思いますが。
- f-uga
- ベストアンサー率37% (168/445)
大学で電気電子工学を学んでいる者です。 落雷を例に説明したいのですが、専門的になり過ぎるので簡単に説明させて頂きます。 雷雲や落雷によって、送電線を流れる電圧が急激に増減すると、送電線の先にある配送電設備が故障します。これらの故障を防ぐために回線を遮断するので、一時的に停電になります。または、送配電設備の故障により長時間の停電が発生します。 雷以外にも、真夏の電力需要が高い時には、消費地に多くの電力を送る必要があります。 しかし、変/送/配電設備には「定格」と言って、個々の機器が扱うことのできる電気の大きさの許容範囲が定められています。その定格を越えた電気を扱うと、機器は故障してしまいます。それを防ぐため、または故障が原因で停電が発生します。 停電の原因は変/送/配電設備の異常によるものが大多数です。停電と発電所は関係はありません。 以上を踏まえて考えると、太陽光発電や圧電素子を用いた発電方式だからといって、停電する/しないは関係ありません。要点となるのは変/送/配電設備なのですから。 交流のタイミングの維持の仕方ですか（汗）。それは、50Hz,60Hzの維持の仕方って事ですか？ 私は電気電子工学を学び始めて今年で7年目になりますが、考えたこともありませんし、そのような文献を見たことも、講義を聞いたこともありません。 説明するとしたら、 周波数は、電気の流れる方向が1秒間に何回変化しているのかで決まり、50Hzのドイツ製発電機は1秒間に50回転させ、60Hzのアメリカ製発電機は1秒間に60回転させているから。 としかお答えができません（汗）
お礼
回答ありがとうございました。 質問文が分かりにくかったら申し訳ありません。 電力消費が想定より増えて発電所が100%以上で稼働するような状態から停電に陥るケース、または電力が95%使用されているときに、10%の電力をまかなっていた大型の発電所がトラブルで緊急停止したような、電力が不足するを質問しました。 60Hzなどの維持はANo.4さんが回答してくださいましたので理解出来ました。 他にならって同期したり、大まかな調整は中央でもしているようです。
- nekonynan
- ベストアンサー率31% (1565/4897)
いやー惜しい 負荷がかかり過ぎると、発電所のターピンに負荷がかかり過ぎ、場合のよっては壊れる恐れがあります。したがつて壊れる前に自動停止させるプログラムが組んであり自動停止します。 発電所が止まると他の発電所に負荷か掛かり連続的に数多くの発電所が停止します。この停止は発電量と消費電力のバランスが改善されるまで起こります 交流のタイミングの維持の例 http://www.ekouhou.net/%E3%82%B5%E3%83%B3%E3%83%97%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B0%E5%90%8C%E6%9C%9F%E6%96%B9%E5%BC%8F/disp-B,3446337.html 他にもネットワーク同期、従属同期など色々あります。
お礼
回答ありがとうございました。 想像で書いたのに、ちょっとは近かったようです(笑) 負荷で自動停止するということは60Hzが59...と落ちる前にもう止まってしまうという感じでしょうか。
- ikyuu
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大容量発電所が事故停止した場合、急激に供給量不足が生じますので、健全な発電所も周波数低下により機器保護の為自動停止します。 これを防止するため、大容量発電所が停止した場合、それに見合う負荷(需要家)の電源供給を停止するシステムとなっています。 停止される負荷は可哀そうですが、全体を停電させるよりは早急に復旧出来るようこのようなシステムが構成されています。
お礼
回答ありがとうございました。 発電所の停止だけでも影響するのですね。 予想外に停止した話は、供給的に危なかったことを思うと http://kaden.watch.impress.co.jp/docs/news/20110719_461548.html これを思い出しますが、この時もどこかの工場などが緊急停止していたのでしょうね。 参考になりました。
お礼
回答ありがとうございました。 同期発電機というのですか。シンプルで安全そうですね。 どうやっていたか前から不思議だったので。 ひょっとして、発電所の人が電話で合図していたのかなとかw 電力が不足すると負荷が上がって、周波数が下がるというのは理解出来るのですが、多少周波数が下がっても運転続行というのは無理なのですね。 もっとも無理をしたところで、一瞬だけピークを越えたとかではないケースが多そうなので、停電が避けられる気はしませんが。 あまり下がると家電が壊れそうですね…。 質問で書いた、太陽光やNAS電池など、これらは多分直流で発電(蓄電)していると思うのですが、これらも負荷がかかるとやはり周波数が下がる?のでしょうか。 交流に変換しているのだとは思いますが。