発電機は通常、電力を系統に供給しますが、何らかの事情により電力を受け取ると電動機として稼働します。
この記事では発電機のモータリングとは何かについて解説しています。
発電機のモータリングとは
発電機のモータリングとは、発電機が他の電源から電力の供給を受けて、電動機として回転する現象のことを言います。
通常の蒸気タービン発電機の場合、高温高圧の蒸気がガバナを通って蒸気タービンに供給され、蒸気の熱落差により、発電機が仕事をして電力を系統に送ります。
これが、ボイラー等の事情により供給する蒸気量が不足すると、発電を行うだけの熱落差が得られなくなり、逆に発電機が電力を受け取り電動機として稼働します。
発電機と電動機は回転するか回転させられるかが違うだけで、構造は同じなのでモータリングが発生しても問題ありませんが、蒸気タービン側で通常とは逆の動きとなるため、様々な問題が発生します。
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発電機のモータリングの問題点
発電機のモータリングが発生すると次のような問題が発生します。
- 蒸気タービンの振動、羽根への応力発生。
- 復水器側での過昇温。
蒸気タービンは蒸気のエネルギーを発電機へ効率よく伝達できるよう羽根の形状が設計されているため、回される側になると通常とは逆の方向へ応力を受けることとなり、変形などが起こる可能性があります。
また、復水タービンの場合、仕事を終えた蒸気は復水器により冷却されて凝縮しますが、モータリングが発生すると、仕事をしていない主蒸気がそのまま復水器に供給されることとなります。
通常、復水器は設計温度として、そのような状態を想定していないので、復水器側が過昇温となり、圧力の上昇や材料許容温度の超過が発生する可能性があります。
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発電機のモータリング対策
発電機のモータリング対策としては次のようなものがあります。
逆電力継電器を入れる
発電機と系統との間に逆電力継電器を設置し、逆電力が発生した場合に系統と切り離します。
この場合、蒸気タービン側と発電機側の機会損失の合計値を想定し、どの程度の電力を受け取るとモータリングが発生するのかを検討する必要があります。
ガバナの無負荷連続時間を設ける
蒸気タービン側で無負荷状態のガバナ開度から、系統に接続された状態で、それ以下の開度で運転する状態が一定時間以上経過すれば、異常として系統と切り離すような機構を設けます。
こうすることで、蒸気が供給されない状態で発電機がモータリングする事態を防止することが出来ます。
まとめ
- 発電機のモータリングは発電機が電動機として稼働すること。
- モータリングが発生すると、蒸気タービン側で機器のトラブルとなる。
- モータリングの防止には逆電力継電器やガバナの設定が必要。
発電機のモータリングはめったに起こることではなく、起こっても見た目上分かりにくいので、どのような状態で発電機が回転していればモータリングと言えるのかを把握しておく必要があります。
