今年の4月にスペインで大停電があり、いろんなインフラが停まってしまって大変だったそうです.
その原因が「無効電力」だったという動画を目にしました. →こちら
力率悪化→無効電力増加→コンデンサON→力率改善→無効電力減少
みたいな電力系統の理屈を電気屋なら知っているでしょう.
しかしひら的には、発電所や変電所でやってるこの制御がそんなに難しいものだとは思ってなかったのだけど、、、
どうやら、再生エネルギーのインバーターが「軽い電力源」になっていて、電力系統が力率悪化に対して脆弱化しているのが背景事情なんだとか.
要するに、力率制御の応答速度をもっと早めないと太陽光発電所の軽さに対応できないってことで、日本でも起きる可能性がある事故だなぁ.力率制御の応答速度を早めるのが可能なのかどうかは知らなーい.
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無効電力や力率改善を説明するポエム:
下図は、
発電所→送電線→負荷
という電力の流れですが、負荷がなんでコイルなんだよという疑問はごもっとも.工場とかで巨大モーターを回すとモーターはコイルなので需要家の負荷がコイル過多になっちゃう場面が無効電力問題の発端です.
↓ところがもう少し微細に眺めると、これでもコイルには結構な電流が流れているんです.simulationによると実効値で3Aぐらいです.この3Aが無効電流です.
↓コイル電流だけでなくコイルの両端電圧も描くと、両者は位相が90度ズレています.つまり電圧電流の関係がsin/cosの関係ですから、電力=電圧x電流=sinxcos=0ということになってエネルギー消費はゼロになってしまいます.自転車の空回り状態です.
↓コイルの電力消費はゼロだけど、送電線は抵抗ですから発熱します.simによると100Wぐらいの熱損失です.これが無効電力です.無効電流のせいで送電線だけでなくいろんな場所で発熱するわ燃費が悪化するわでロクでもありません.無効電流は悪だ!
↓そこで力率改善コンデンサをON!
コイル電流とコンデンサ電流をplotすると、ちょうど両者が逆位相で同じ電流になりました.つまり、打ち消しあって送電線に流れる電流をゼロに出来るんですねぇ.便利だ.結果として、送電線の熱損失はほぼゼロになり、それだけじゃなくて発電機の損失も少なくなって超ラッキー.力率改善コンデンサのおかげで無効電力を最小にできました.という力率改善制御をどこの国の送電網でもやっているのですが、スペインではそれにしくじった.しくじった原因は再エネ発電だった、というオチかなと.
再エネ発電が増えると力率改善制御が難しくなるポエム:
原子力とか火力発電所は巨大な発電機が回っているので、回転エネルギーが力率変動への再初期の対応力になっています.一瞬耐えるぐらいの主体的能力を持っている.
ところが、再エネはインバーターなので、耐える気がまるでない、あっという間に逝ってしまうような主体性のない供給源なんです.来ているACに合わせてチビチビと電力を打ち返すような仕組みですからねぇ.よわぴ~ww
再エネ=電力系統不安定化、とは10年前から云われていて、たしか九州電力が「再エネ買取拒否宣言」したよ. →これ
雰囲気的には不安定化するのに同意なんだけど、具体的に「無効電力でとどめを刺される」とは失笑を禁じ得ない.あははー
しかしながら再エネ原因なら日本で起きても不思議じゃないし、土地が安くて太陽光比率が多くなりがちな地方の電力系統はより危ないんじゃなかろうか?
太陽光はほどほどに.
かしこ
>その原因が「無効電力」だったという動画を目にしました
返信削除ああ、私も朝この動画見つけて、解説書こうとしてたのですが、
(さっき、書きかけてて、昼飯食って戻って来た(笑)
先を越されてしまった・・・
ちょっと補足。
ちなみにこの動画の、2:53 辺りで、
・励磁電流を調整することによって、無効電力を供給・吸収できる
って言うのが、こないだ言ってた、
・同期発電機の「並列運転」での、位相合わせ
の話です。
※パワエレ系は、また専門用語が違いますが、言っていることは同じです。
今回の問題は、「超単純化すれば」↑ みたいな話ですが、ホントはもっと「奥が深い話」です。
※そもそも、電力系統は 1:1じゃないので、発電:受電 の関係も、
N:N になるワケで、これらを総称して「電力ネットワーク(電力系統)」と言いますが、その挙動は「非常に複雑」です。
実は、「電力ネットワーク」の挙動を研究するダケの学問もあって「潮流解析」と、呼ばれています。(学生時代に、隣の研究室でこれやってた(笑)
>日本でも起きる可能性がある事故
日本では、過去に「電力系統」の事故が多かったために、逆にこの辺りの研究が進んでいるので、あまりこういう事故は聞きません。
※構造的に、「事故が起きにくい」ようにもなっている。
もはや、この話はこのコメント欄で書き切れる話ではない(笑)ので、
時間があったら、ブログで記事作って解説します。
>位相合わせ
削除便利な発電機です
森雪 「発電機、臨界です!」
沖田 「古代、系統にコンデンサを接続せよ」
古代 「えっコンデンサですか?」
沖田 「復唱はどうしたぁ」
ちなみに、↑ のシミュレーションで言うと、
返信削除・送電線がLで、負荷がR
です。で、ここには無いけど、
・発電所が複数、L経由で負荷Rにつながっていて
・(発電所の位相があって無いので)負荷R端の電圧が上がった
(これも、ここには無いですが、実際は伝送路は「分布定数回路」なので、「タイミングによっては」そうなる)
と言う話です。
※なので、「発電側」で、補正しないと「異常電圧」が発生する。
太陽光発電は(大半中国製だし)そういう「補正回路」が、入って無かった?のではないかと言われている。
LR逆なのか、誤解だったニャン
削除この辺見ると、そう簡単ではない模様・・・
削除https://repos.env.go.jp/web/dat/report/h25k/h25k_chpt8-3.pdf
※力率100%が良い、と言うワケでも無いんだな。
奥が深すぎるわ。
発電所のホームページを見ると、
削除・何月何日何時何分時点の、端点(測定点)の無効電力状態
とかの、レポート出してます。
※ふつーの人は、それ見ても「ワケわかめ」ですが。
監視してないと、いきなり「停電」とかになるからなー。
スゲーな。ここにも載ってたわ
削除https://qiita.com/BLITZ1127/items/f931c5e98f8fe9ffb821
MATLAB/Simulinkで電力系統の潮流解析を行う
ご家庭のインバータが送電網を相手取って位相を操作しようとする遠大な計画
削除↑中華さんちゃんとやってくれますか
>中華さんちゃんとやってくれますか
削除逆に、
・wifi経由で遠隔操作されて、送電網の破壊のお手伝い
をされるのがオチ・・・・(笑・・・えないよ。)
↑恐怖のポエムじゃぁ
削除>wifi経由で遠隔操作されて、送電網の破壊のお手伝い
削除というか、おそらく中国は、ココまで見越して、
・ソーラーパネルのコントローラに、イロイロ仕込んでた
のだろうな。超限戦にも程があるわ。まさに「トロイの木馬」
>力率100%が良い
削除「伝送路は、L性」なので、発電側は、
・少し位相を進めて送る(Cを入れる)
ことで、負荷R端で「位相が合うように」する、のが正解らしい。
※これが、発電側で「ネットワーク化」してるので、個別調整が必要(しかも、本来は「需要に合わせて」調整が必要)らしい。
※この辺が「太陽光発電」だと、対応しずらいところらしい。
確かに、「その為だけ」に、「巨大なコンデンサ」置いとく意味ないもんね。しかも「調整可能な奴」とか(笑)
>ココまで見越して
削除やれば系統のかく乱ぐらいできちゃうでしょう
ポエムじゃない
送電網にスパイ防止法
>巨大なコンデンサ
ジャンク屋でも見たことない、たぶん
どくしゃ
削除そのための日米商事3Fです
オイルコン
削除10uF10000V
神奈川県人
返信削除不思議なのが家庭向けは太陽光発電がメインで、風力発電についての補助とかがほとんど無いみたいです。
設置してからの発電量は多くはないですが、夜間でもできる強みはあると思うのですが、なぜ普及させないのでしょうか?
北海道室蘭の辺りで海岸近くの山の稜線に沿って風力がブン回っていました
削除やっぱ土地が広いかどうかですかね?
大丈夫か・・・
返信削除https://news.yahoo.co.jp/articles/381f5693a2af90a319620ae3d5cc354c09d2ea1e
E8系でトラブル、新幹線一時運転見合わせ
昨日も点検で遅れてたみたい
削除お祓いしてもらいましょう >東北新幹線