ガバナ運転とは？ ガバナフリー運転とは？

質問

ガバナ(調速機)運転とは、回転数を一定に保つ運転ですよね？

で、ガバナフリー運転も負荷の変動に合わせて回転数を一定に保つ運転ですよね？

どちらも調速運転ですよね？　なにが「フリー」なんですか？？
わかりません・・。

回答No.7

teppou · ベストアンサー

No.6 teppou です。回答文の校正中に回答ボタンを押してしまいました。ほぼ同じ内容ですが、再回答します。
　ご理解については、その通りでよいと思います。。
　しかし、制御工学はもっと奥深いものでして、ほんの表面的理解であることを認識しておいてください。

　東京電力のサイトを添付しておきます。このサイトの17ページにでている、ガバナフリー、LFC、ELDが三層構造に当たります。
　LFC、ELDのそれぞれを検索すると、より詳しい説明のサイトもヒットしますが、制御工学の基礎知識がないと難しいかもしれません。
　http://www.re-policy.jp/keito/2/030912_09.pdf
　三層の制御と書きましたが、各層が行うことは制御の意味合いが違っているのです。ですがこれ以上は、ここには書ききれません。
　ガバナ制御のような制御方式を比例制御といいますが、比例制御には原理的な欠点があり、その欠点を補うための方式とだけ書いておきます。これ以上は制御工学の勉強をしてください。

お礼

ご回答ありがとうございました。
とても参考になりました。
制御についてはまた勉強してみます。

回答No.6

teppou

No.5 teppou です。お礼コメントに回答します。
　ご理解の状況は、その通りです。
　しかし、制御工学はもっと奥深いものでして、本の表免停理解であることを認識しておいてください。

　東京電力のサイトを添付しておきます。このサイトの17ページにでている、ガバナフリー、LFC、ELDが三層構造に当たります。
　LFC、ELDのそれぞれを検索すると、より詳しい説明のサイトもヒットしますが、制御工学の基礎知識がないと難しいかもしれません。
　http://www.re-policy.jp/keito/2/030912_09.pdf
　三層の制御と書きましたが、各層が行うことは制御の意味合いが違っているのですが、ここには書ききれません。
　ガバナ制御のような制御方式を比例制御といいますが、比例制御には原理的な欠点があり、その欠点を補うための方式とだけ書いておきます。これ以上は制御工学の勉強をしてください。

回答No.5

teppou

No.4 teppou です。お礼コメント中の疑問に回答します。
　ガバナ運転とガバナフリー運転はガバナで制御するという点では同じことです。
　ガバナ運転は電力会社の発電設備に限らず、市中の工事現場などで使われている移動式発電機や、その他のエンジンで駆動するいろいろな設備で普通に使われています。
　小規模の装置ではガバナだけで制御しているのが一般的で、小型発電機などは周波数変動が10パーセントを超える設備も普通です。こういう場合はガバナフリー運転なのですが、あえてフリーという意味がないので、たんにガバナ運転と表現しています。
　ガバナ運転は応答が早いのですが、比較的大きな変動に対しては、精密な制御ができません。
　電力会社の発電設備は極めて高い周波数安定性が求められますので、三層（三段階）の回転数制御を同時に行っており、短時間の小変動に対してはガバナのみ対応していますので、その部分をガバナフリー運転と表現しているわけです。

お礼

こういう整理で合ってますでしょうか？

１）ガバナとは、負荷変動などにより変動する発電機の回転数を本来の回転数に維持しようとする働きをする調速機である。

２)ガナバ運転とは、ガバナの機能を使った運転状態であり、電力会社等の大型発電機に限らず、一般的な発電機は、このガバナ運転を行っている。

３）ガバナ運転は応答は早いが、比較的大きな変動に対して精密な制御は難しい。

４）電力会社の発電設備は極めて高い周波数安定性が求められるため、ガバナ運転だけでは精度を確保することができないため、三段階の回転数制御を同時に行っている。

５）このうち短時間の小変動に対してはガバナのみが対応しているので、この時の運転状態を「ガバナフリー運転」と呼んでいる。

※「ガバナフリー運転」というと、なんだか「ガバナ機能を使っていない運転」という意味に受け取ってしまい、理解できませんでした。
他の回答者様が言われていたように「フリー」の意味合いが難しいですね・・・。

※ちなみに電力会社の発電設備が行っている三段階とは、どういうものでしょうか？
名称だけでかまいませんのでご教示ください。

回答No.4

teppou

ガバナとは、回転数を一定に保つ装置です。
　ガバナフリー運転とは、ガバナだけに回転数を保たせる、ガバナの使い方です。
　電力会社で周波数の安定や、電力供給の安定のための方式は、三層構造になっていて、ガバナによる安定化も、その層の一つです。
　三層構造のそれぞれは、変動の周期に対応しており、数秒から数分間の変動に対しては、ガバナが対応し、それより長い変動に対しては、他の二方式が対応するようになっています。（計測値によりコンピュータが判断制御する方式です。）
　数秒から数分間の変動に対して、ガバナの能力にまかせてあるというような意味で、ガバナフリーの制御というようです。
　なお、周波数変動は、プラス・マイナス0.2ヘルツ内に収まるようになっているそうですが、実際には0.1ヘルツ以内に収まっているそうです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

ということは、呼び名が違うだけで、実質やってることはどちらも同じ運転ということでしょうか？？

回答No.3

sirasak

ガバナ(調速機)運転とは、回転数をきっちり一定に保つ運転。
交流の発電機でガバナ（調速制御）運転して負荷の変動に合わせて回転数を一定に保つ運転をしても、きっちり50や60Hzなど一定に出来ない数Hzの変動が出来てしまうことがあることをフリー（自由に変動している）と言って、ガバナフリー運転していると表示しているように思います。

フリーと言う言葉は専門家しか分からない変な英語と思います。
日本語で言うなら確実に制御できないことなので、
微量変動調速運転とか不完全調速運転とでも表示したほうが分かりやすいのでは？　　私見です。

https://okwave.jp/qa/q3684365.html
英語名governor-free operation
ガバナとは、回転機の調速機のことをいい、回転機の入力を調整して回転速度を一定に保つための制御装置であるが、ここでは発電用水車や蒸気タービンの調速機を指している。ガバナ・フリー運転とは、このガバナ動作に負荷制限器（ロード・リミッター）による制限を設けず、周波数の変動に対して自由にガバナを応動させて運転する状態を意味する。ガバナ・フリーの状態では、周波数が低下（発電機の回転が低下）した場合は、回転機の出力が増加し、周波数が上昇（発電機の回転が上昇）した場合は、出力が減少するよう自動制御されるので、電力系統の周波数の安定維持に効果を発揮する。ガバナ・フリーは、数十秒から数分程度の短い変動周期の負荷調整を分担し、調整容量としては系統容量の３％程度以上を保有することが望ましいとされている。
出典）「電気事業事典」電気事業講座2008 別巻　((株)エネルギーフォーラム 発行)
https://denkiworking.com/%e3%82%ac%e3%83%90%e3%83%8a%e3%83%95%e3%83%aa%e3%83%bc%e9%81%8b%e8%bb%a2/

お礼

ご回答ありがとうございます。

ガバナ運転とは、回転速度を一定に保つ運転だと理解します。で、ガバナフリーもやはり負荷変動に応動させるものの結果的に歯回転数を一定に保つ運転だと理解します。
やっぱり、この違いがわかりません。。

回答No.2

N5200model05

では、こういう説明ではどうでしょうか。
ガバナが働いていると、系統が進もうと遅れようと、発電機の機械的な「回転速度」だけを一定に保ちます。ガバナによる運転では、回転速度は常に一定です。
ガバナフリーでは、系統の周波数が変動すると、回転速度がそれに応じて変わります。ですから、回転速度は一定ではありません。

なお、ここで言う周波数の変動は、１Ｈｚ未満程度のごくわずかなものです。

お礼

「発電機の回転速度＝系統周波数」という認識ですが、そうすると、発電機は常に50Hz一定で運転されるのが理想だと考えます。
なので、いつもガバナ運転で50Hzを保っておけばよく、ガバナフリーにする意味が分かりません・・。

回答No.1

N5200model05

正直、自信が十分とは言えませんが、自分の理解です。

まず「ガバナ」は、発電機の回転速度を一定にする装置です。ですので、ガバナが働いていると、発電機は何が何でも５０Ｈｚの電力しか作りません。（同期発電機で東日本の場合。）
一方で、負荷の状態などによっては、むしろ系統の周波数がふらつきます。ですので、ガバナが働いて一定速であると、逆に位相が進んだり後れたりするわけですね。で、たとえば系統が遅れたら、発電機は定速を維持するよりも、むしろ発電機の速度を「速めて」、系統を引っ張るようにしてやった方が、周波数のふらつきを抑えられる理屈です。ですので、ガバナの制御を切り離して、系統の周波数に応じた出力制御を行うのが「ガバナフリー」ということだと。

言い方を変えると、発電機の機械的な回転速度を一定に保とうとするのが「ガバナ」で、系統の周波数を一定に保とうとするのが「ガバナフリー」という理解でどうでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。

ガバナが働いてなにがなんでも５０Hzを保つ場合も、系統にガバナフリーでつながって運転する場合もけっきょく50Hzの回転数になるわけなので、これらがどうちがうのか・・・わかりません。。