同期機37【電験3種 機械】商用電源への並列と突入電流！平成21年 A問題4 完全解説

今回は平成21年度 機械科目 A問題4を解説します。同期発電機を商用電源に並列する条件と、位相差による突入電流を問う穴埋め問題です。

電圧の大きさ・周波数・位相を一致させます。位相差180°のとき突入電流が最大になります。

問題文と選択肢

　同期発電機を商用電源（電力系統）に遮断器を介して接続するためには，同期発電機の(ア)の大きさ，(イ)及び位相が商用電源のそれらと一致していなければならない。これらの条件が一つでも満足されていなければ，遮断器を投入したときに過大な電流が流れることがあり，同期発電機が損傷する。

　仮に，(ア)の大きさ，(イ)が一致したとしても，位相が異なる場合には位相差による電流が生じる。同期発電機が無負荷のとき，この電流が最大となるのは位相差が(ウ)〔°〕のときである。

　同期発電機の(ア)の大きさ，(イ)及び位相を商用電源のそれらと一致させるには，(エ)及び調速装置を用いて調整する。空白箇所（ア）〜（エ）に当てはまる語句又は数値の組合せとして正しいものを一つ選べ。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）
(1)	インピーダンス	周波数	60	誘導電圧調整器
(2)	電圧	回転速度	60	電圧調整装置
(3)	電圧	周波数	60	誘導電圧調整器
(4)	インピーダンス	回転速度	180	電圧調整装置
(5)	電圧	周波数	180	電圧調整装置

出題のポイント：電圧・周波数・位相を一致させてから並列する

同期発電機を系統へ並列する前に、発電機電圧の大きさ・周波数・位相を系統側と一致させます。実務では相順も確認します。電圧は励磁・電圧調整装置、周波数と位相は調速装置で合わせます。電圧と周波数が同じでも位相差があれば電圧差が生じ、遮断器投入時に大電流が流れます。

ポイント解説：位相差180°では両電圧の差が2Eとなる

商用電源への並列（同期化）は電圧の大きさ・周波数・位相を一致させます。電圧・周波数が一致しても位相が異なれば突入電流が生じ、無負荷では位相差180°で最大になります。電圧の大きさ調整には電圧調整装置を用います。

$$I=\frac{E\sqrt{2(1-\cos\theta)}}{x_d’}\ \xrightarrow{\ \theta=180^\circ\ }\ \frac{2E}{x_d’}\ (\text{最大})$$

問題の解説：並列条件と調整装置の4空欄を埋める

STEP1　（ア）（イ）一致させる量

電圧（ア）の大きさ、周波数（イ）及び位相を一致させます。

STEP2　（ウ）突入電流が最大の位相差

無負荷で突入電流が最大となるのは位相差180（ウ）°。

STEP3　（エ）調整装置

電圧の大きさは電圧調整装置（エ）と調速装置で調整。よって組合せは(5)。

答え：(5)

まとめ

（ア）	電圧
（イ）	周波数
（ウ）	180
（エ）	電圧調整装置
答え	(5)

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