JP2014090548A - 電力供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】様々な出力の発電機に対する負荷運転試験にも対応することができ、且つ、上記発電機で発電した電力を変換する際の変換効率を向上させることにより変換時の電力消費量を軽減することが可能な電力供給方法を提供する。
【解決手段】電力供給方法は、電力供給システムX1において、インバータ24Aの負荷容量(500kW)以下の負荷運転試験のときは、インバータ24Aだけでディーゼル発電機関21A〜21Cに負荷が付与される。また、インバータ24Aの負荷容量を超える負荷運転試験のときは、インバータ24Aだけでは不足する分の負荷が電力供給システムX2のインバータ34Aからディーゼル発電機関21A〜21Cに付与される。
【選択図】図1
【解決手段】電力供給方法は、電力供給システムX1において、インバータ24Aの負荷容量(500kW)以下の負荷運転試験のときは、インバータ24Aだけでディーゼル発電機関21A〜21Cに負荷が付与される。また、インバータ24Aの負荷容量を超える負荷運転試験のときは、インバータ24Aだけでは不足する分の負荷が電力供給システムX2のインバータ34Aからディーゼル発電機関21A〜21Cに付与される。
【選択図】図1
Description
本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に連結された発電機に対して段階的に負荷を付与して運転する負荷運転試験が行われたときに上記発電機で発電された電力を変換して予め定められた負荷系統に供給する電力供給方法に関する。
内燃機関を用いた発電設備として、従来より、ディーゼルエンジン(以下「エンジン」と略称する。)と同期電動機などの発電機とが連結されたディーゼル発電機関が知られている。ディーゼル発電機関は、主として、工場設備やオフィスビルにおけるコージェネレーションシステムに組み込まれていたり、或いは、船内電源用として船舶に搭載されている。この種のディーゼル発電機関の工場試験の一つに負荷運転試験がある。この負荷運転試験の試験方法は、日本工業規格(JISF4306,JISB8014)や日本海事協会の船級規則、国際規格(ISO8528,ISO3046)などに定められており、これらの定めによると、上記発電機に対して段階的に負荷を付与して運転試験する必要がある。例えば、上記発電機の定格出力の100%負荷、75%負荷、50%負荷、25%負荷、0%、25%負荷、50%負荷、75%負荷、100%負荷、110%負荷、100%負荷の順に負荷を付与して一定時間ずつ連続して運転試験が行われる。
従来、上記負荷運転試験では、特許文献1に記載されるように、電解液に接する電極の位置を上下方向へ移動させることにより抵抗値を無段階的に変化させることができる液体抵抗器によって、段階的な負荷が上記発電機に付与される。また、特許文献2及び3には、上記液体抵抗器を使用せずに、任意の条件でエンジンや発電機の運転試験を行うとともに、運転試験中の発電機の出力をインバーターによって所定の電力に変換して負荷設備に回生することができる電力回生システムが開示されている。
しかしながら、上記液体抵抗器によって負荷を付与する方法では、一定負荷での運転試験中に液体抵抗器の発熱によって液体の量や温度が変化するため、負荷を一定に維持することが困難である。また、上記負荷運転試験中に発電された電力が液体抵抗器で熱として無駄に消費されるので、省エネルギーの観点及び環境規制の観点からも好ましくない。そのため、近年、上記負荷運転試験の試験設備を、上記液体抵抗器を用いた設備から特許文献2及び3に記載の電力回生システムを用いた設備に切り替える傾向にある。
ところで、エンジンの製造業者は、単一出力のエンジンだけを製造しているのではなく、例えば、機関出力が数百kW〜数千kWまでの様々なエンジンを製造している。一般に、上記負荷運転試験は、製造業者の製造設備内に設けられた運転試験場などで行われるが、この運転試験場の試験設備は、様々な出力のエンジンの試験に対応できるように、最大出力のエンジンに基づいて整えられている。そのため、上記液体抵抗器を用いた従来の試験設備から特許文献2又は3に記載の新たな設備(電力回生システム)に切り替える場合は、その試験設備で試験される最大出力のディーゼル発電機関に適用できる大容量のインバーターを設ける必要がある。しかしながら、最大出力のディーゼル発電機関は、中型のディーゼル発電機関に比べて出荷量が少なく、必然的にその試験頻度も少ない。それにも関わらず、大容量のインバーターを設けるとなると、膨大な設備費が必要となるだけでなく、インバーターを有効に利用することができないという問題がある。また、インバータの出力許容量に対する負荷電流の比率が低い場合は、インバータの変換効率が低くなるため、インバータの電力消費量が大きくなり、高い省電力効果を得ることができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、様々な出力の発電機に対する負荷運転試験にも対応することができ、且つ、上記発電機で発電した電力を変換する際の変換効率を向上させることにより変換時の電力消費量を軽減することが可能な電力供給方法を提供することにある。
(1) 本発明は、内燃機関に連結された第1発電機に対して段階的に負荷を付与して運転する負荷運転試験が行われたときに上記第1発電機で発電された電力を変換して予め定められた負荷系統に供給する第1電力供給装置と、負荷容量が上記負荷運転試験時に上記第1発電機に要求される最大負荷よりも小さい第1負荷に設定され、上記第1発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与する第1負荷手段と、所定の負荷を上記第1発電機に付与する第2負荷手段と、を備えた電力供給システムに適用される電力供給方法である。この電力供給方法は、上記負荷運転試験時に上記第1発電機に要求される要求負荷が上記第1負荷以下の場合は、上記第1負荷手段だけで上記第1発電機に上記要求負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記要求負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する第1手順と、上記要求負荷が上記第1負荷よりも大きい場合は、上記第1負荷手段で上記第1発電機に上記第1負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記第1負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記要求負荷に対する不足分の第2負荷を上記第2負荷手段で上記第1発電機に付与する第2手順と、を含む。ここで、上記内燃機関は、単体の内燃機関のみならず、複数の内燃機関を含む概念である。また、上記第1発電機は、単体の発電機のみならず、複数の発電機を含む概念である。したがって、上記電力供給システムとしては、単体の内燃機関に連結された一つ又は複数の発電機からなる発電機関や、複数の内燃機関に連結された一つ又は複数の発電機からなる発電機関を含む。
この電力供給方法によれば、上記第1負荷以下の負荷運転試験のときは、上記第1負荷手段だけで上記第1発電機に負荷が付与され、上記第1負荷を超える負荷運転試験のときは、上記第1負荷手段だけでは不足する上記第2負荷が上記第2負荷手段から付与される。これにより、上記電力供給システムにおいて上記第1負荷を超える負荷運転試験が必要な発電機が試験対象の場合でも、不足する負荷が上記第2負荷手段から補われる。その結果、様々な出力の発電機に対して負荷運転試験を行うことができる。また、上記第1電力供給装置として、最大出力の発電機に対応する大容量のものを設ける必要がなく、比較的小さい容量のものでも対応できるため、試験対象の発電機の出力に関わらず上記第1電力供給装置の変換効率が向上する。これにより、上記第1電力供給装置における消費電力が減少する。
(2) 上記第2負荷手段は、抵抗器を含むものである。この場合、上記第2手順は、上記要求負荷が上記第1負荷よりも大きい場合は、上記第1負荷手段で上記第1発電機に上記第1負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記第1負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第2負荷に対応する電力を上記抵抗器で熱に変換する。
これにより、上記第1負荷手段では十分な負荷を付与できない大容量の発電機に対して負荷運転試験を行う場合でも、既存設備として試験設備に存在していた液体抵抗器などの抵抗器を流用又は兼用することで、上記第1負荷を超える部分についても負荷運転試験が可能となる。
(3) 上記電力供給システムは、他の内燃機関に連結された他の第2発電機に対して上記負荷運転試験が行われたときに上記第2発電機で発電された電力を変換して上記負荷系統に供給する第2電力供給装置を更に備えている。また、上記第2負荷手段は、上記負荷運転試験時に上記第2発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与するものである。また、上記第2手順は、上記第2電力供給装置が無負荷である場合に上記第1発電機の二次側と上記第2電力供給装置の一次側とを接続して並列電路を形成する第3手順を含んでいる。この場合、上記第2手順は、上記負荷運転試験時に上記第1発電機に要求される要求負荷が上記第1負荷よりも大きい場合は、上記第1負荷手段で上記第1発電機に上記第1負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記第1負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第2負荷手段で上記第1発電機に上記並列電路を介して上記第2負荷を付与しつつ上記第2電力供給装置から上記第2負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する。
これにより、上記第1発電機とは別の上記第2発電機に対応する上記第2電力供給装置が設けられている場合であって、この第2電力供給装置が無負荷の場合は、上記第1発電機の二次側と上記第2電力供給装置の一次側とが接続されて並列電路が形成されるので、上記第1負荷手段だけでは負荷が不足する場合は、上記第2負荷手段から上記並列電路を通じて上記第1発電機に負荷を付与することができる。このように、使用してない第2電力供給装置を利用することができるので、上記第1負荷を超える部分についても負荷運転試験が可能となり、且つ、試験設備の稼働率が上がる。
本発明によれば、様々な出力の発電機に対する負荷運転試験にも対応することができ、且つ、試験設備における電力消費量を減少させることが可能となる。
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
[試験設備X]
まず、図1を参照して、本発明の電力供給方法が適用される試験設備Xについて説明する。試験設備Xは、ディーゼルエンジン19(本発明の内燃機関の一例、以下「エンジン19」と略称する。)と、発電機20(本発明の第1発電機及び第2発電機の一例)と、からなるディーゼル発電機関21(21A〜21F)に対して負荷運転試験を行うことができる設備であり、図1に示されるように、3台のディーゼル発電機関21A〜21Cが発電した電力を後述の負荷設備Zに供給するための電力供給システムX1と、3台のディーゼル発電機関21C〜21Eが発電した電力を負荷設備Zに供給するための電力供給システムX2と、並列切替盤50と、を備えている。
まず、図1を参照して、本発明の電力供給方法が適用される試験設備Xについて説明する。試験設備Xは、ディーゼルエンジン19(本発明の内燃機関の一例、以下「エンジン19」と略称する。)と、発電機20(本発明の第1発電機及び第2発電機の一例)と、からなるディーゼル発電機関21(21A〜21F)に対して負荷運転試験を行うことができる設備であり、図1に示されるように、3台のディーゼル発電機関21A〜21Cが発電した電力を後述の負荷設備Zに供給するための電力供給システムX1と、3台のディーゼル発電機関21C〜21Eが発電した電力を負荷設備Zに供給するための電力供給システムX2と、並列切替盤50と、を備えている。
ここで、上記負荷運転試験とは、ディーゼル発電機関21の発電機20に対して段階的に負荷を付与してディーゼル発電機関21を駆動させる運転試験のことであり、ディーゼル発電機関21の主要性能とその実用における信頼性・耐久性を確認するために行われる。なお、上記負荷運転試験の方法については、日本工業規格(JISF4306,JISB8014)や日本海事協会の船級規則、国際規格(ISO8528,ISO3046)などに定められている。
[電力供給システムX1]
図1に示されるように、電力供給システムX1は、3台のディーゼル発電機関21(21A〜21C)と、変換盤22と、電力回収装置24と、3台の水抵抗器25(25A〜25B)と、を備えている。なお、ディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20が本発明の第1発電機に相当する。
図1に示されるように、電力供給システムX1は、3台のディーゼル発電機関21(21A〜21C)と、変換盤22と、電力回収装置24と、3台の水抵抗器25(25A〜25B)と、を備えている。なお、ディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20が本発明の第1発電機に相当する。
ディーゼル発電機関21は、エンジン19の出力軸に同期電動機などの発電機20が連結されて構成されている。エンジン19は、船舶やコージェネレーションシステム、常用又は非常用発電設備などにおいて発電機20に回転力を供給する駆動源として使用されるものであり、例えば、機関出力が数百kW〜数千kWのディーゼルエンジンである。なお、本実施形態では、内燃機関の一例としてディーゼルエンジン19を例示するが、これに限られず、ディーゼルエンジン19に代えてガスエンジンやガスタービンなどを用いることもできる。
3台のディーゼル発電機関21A〜21Cそれぞれの発電機20は電路26A〜26Cによって変換盤22に接続されている。各電路26A〜26Cには、水抵抗器25(本発明の第2負荷手段、抵抗器の一例)が設けられている。水抵抗器25は、ディーゼル発電機関21の発電機20に所定の負荷を付与するものである。この水抵抗器25は、電解液中で電極の位置を上下方向へ移動させることにより、電極と電解液との接触面積を変更させて、電極間の抵抗値を無段階的に変化させることができる。これにより、水抵抗器25から発電機20に対して任意の負荷を付与することができる。
図2に示されるように、変換盤22は、3台のディーゼル発電機関21それぞれに対応して、3つのコンバータ27(27A〜27C)と、3つの調整レバー30(30A〜30C)と、3つの電力計31(31A〜31C)とを備えている。調整レバー30は、コンバータ27の負荷電力量を調整する用途として使用される。また、電力計31は、コンバータ27の負荷電力を計測して表示するものである。調整レバー30が操作されることによって、コンバータ27に内蔵された電力制御部(不図示)に電力設定用の信号が送られて、その信号に応じた電力量となるようにコンバータ27の負荷電力量が設定される。これにより、調整レバー30の操作量に応じた負荷電力量の設定が可能となる。本実施形態では、オペレータは、電力計31の数値(電力量)を確認しながらコンバータ27の負荷電力量を調整する。なお、コンバータ27の前記電力制御部は、コンバータ27の最大負荷電力を制限する機能を備えている。
コンバータ27は、変換盤22の内部に設けられている。コンバータ27は、発電機20で発電された交流の電力を直流に変換するものである。それぞれのコンバータ27の二次側の端子は電力回収装置24に接続されており、コンバータ27で変換された直流電力が電力回収装置24に入力される。本実施形態では、負荷容量が197kWのコンバータ27が用いられている。
図2に示されるように、電力回収装置24は、インバータ24Aと、インバータ24Aからの信号を受けて点灯される表示ランプ24Dと、インバータ24Aにおける出力電力を表示するための表示部24Eとを備えている。インバータ24Aの内部には、直流を交流に変換するインバータ回路(不図示)と、入力された電力に応じたインバータ回路の出力を自動的に増減する電力制御部(不図示)とが設けられている。コンバータ27で直流に変換された電力はインバータ24Aに入力される。インバータ24Aは、コンバータ27から入力された直流の電力を上記インバータ回路で交流に変換して、後述の負荷設備Zに供給する。本実施形態では、負荷容量が500kWのインバータ24Aが用いられている。なお、インバータ24Aによって、本発明の第1電力供給装置及び本発明の第1負荷手段が実現されている。
負荷設備Zへ電力を供給する準備が完了すると、電力回収装置24は、運転準備が完了し、表示ランプ24Eが点灯して、運転状態になる。オペレータによって変換盤22の3つの調整レバー30(30A〜30C)が各コンバータ27(27A〜27C)の負荷電力量を増加させる方向に操作されると、コンバータ27からインバータ24Aへの入力が増加する。これにより、インバータ24Aは、その入力電力に対応して自動的に出力を増加させる。一方、オペレータによって変換盤22の3つの調整レバー30(30A〜30C)が各コンバータ27(27A〜27C)の負荷電力量を減少させる方向に操作されると、コンバータ27からインバータ24Aへの入力が減少する。これにより、インバータ24Aは、その入力電力に対応して自動的に出力を減少させる。本実施形態では、オペレータは、表示部24Eの数値(出力電力)を確認しながら変換盤22の3つの調整レバー30を操作する。なお、インバータ24Aの前記電力制御部は、インバータ24Aの最大出力電力を制限する機能を備えている。
[電力供給システムX2]
図1に示されるように、電力供給システムX2は、上述の電力供給システムX1と同じ構成であり、3台のディーゼル発電機関21(21D〜21F)と、変換盤32(図2参照)と、電力回収装置34(図2参照)と、3台の水抵抗器25(25D〜25F)と、を備えている。3台のディーゼル発電機関21D〜21Fそれぞれの発電機20は、電路26D〜26Fによって変換盤32に接続されている。変換盤32は、電力供給システムX1の変換盤22と同じ構成であり、3つのコンバータ37(37A〜37C)と、3つの調整レバー40(40A〜40C)と、3つの電力計41(41A〜41C)とを備えている。また、電力回収装置34は、電力供給システムX1の電力回収装置24と同じ構成であり、インバータ34Aと、表示ランプ34Dと、表示部34Eとを備えている。電力供給システムX2においても、コンバータ37は負荷容量が197kWのものが用いられ、インバータ34Aは負荷容量が500kWのものが用いられている。電力供給システムX2は、上述の電力供給システムX1と同じ構成であるため、ここでは詳細な説明は省略する。なお、インバータ34Aによって、本発明の第2電力供給装置及び本発明の第2負荷手段が実現されている。また、ディーゼル発電機関21D〜21Fの発電機20が本発明の第2発電機に相当する。
図1に示されるように、電力供給システムX2は、上述の電力供給システムX1と同じ構成であり、3台のディーゼル発電機関21(21D〜21F)と、変換盤32(図2参照)と、電力回収装置34(図2参照)と、3台の水抵抗器25(25D〜25F)と、を備えている。3台のディーゼル発電機関21D〜21Fそれぞれの発電機20は、電路26D〜26Fによって変換盤32に接続されている。変換盤32は、電力供給システムX1の変換盤22と同じ構成であり、3つのコンバータ37(37A〜37C)と、3つの調整レバー40(40A〜40C)と、3つの電力計41(41A〜41C)とを備えている。また、電力回収装置34は、電力供給システムX1の電力回収装置24と同じ構成であり、インバータ34Aと、表示ランプ34Dと、表示部34Eとを備えている。電力供給システムX2においても、コンバータ37は負荷容量が197kWのものが用いられ、インバータ34Aは負荷容量が500kWのものが用いられている。電力供給システムX2は、上述の電力供給システムX1と同じ構成であるため、ここでは詳細な説明は省略する。なお、インバータ34Aによって、本発明の第2電力供給装置及び本発明の第2負荷手段が実現されている。また、ディーゼル発電機関21D〜21Fの発電機20が本発明の第2発電機に相当する。
電力回収装置24,34の二次側には、交流変圧器43が設けられている。電力回収装置24,34において変換された440Vの交流は、交流変圧器43によって6600Vまで昇圧される。交流変換器43によって昇圧された6600Vの交流は、遮断機44を介して負荷設備Zへの給電電路42に供給される。なお、給電電路42には、例えば、常用又は非常用の自家発電設備で発電された交流が供給されており、また、電力会社から供給される商用電力が供給されている。
[並列切替盤50]
図1に示されるように、並列切替盤50は、電力供給システムX1と電力供給システムX2との間に設けられている。並列切替盤50は、電力供給システムX1が備えるディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20の二次側にある電路26A〜26Cと、電力供給システムX2が備えるインバータ34Aの一次側にある電路26D〜26Fとの間を接続して、電路26A〜26Cそれぞれと電路26D〜26Fそれぞれとの間に並列電路を形成するものである。つまり、並列切替盤50によって、電力供給システムX1の電路26A〜26Cと電力供給システムX2の電路26D〜26Fとが接続される。並列切替盤50には、4つの電磁接触器51〜54が設けられている。電磁接触器51は、電路26Aと電路26Dとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器52は、電路26Bと電路26Eとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器53は、電路26Cと電路26Fとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器54は、電路26Aと電路26Bとの間を導通又は遮断するものである。これらの電磁接触器51〜54は、電力回収装置24,34に設けられた不図示の切替スイッチが操作されることによって、電磁接触器51〜54の接点が動作する。
図1に示されるように、並列切替盤50は、電力供給システムX1と電力供給システムX2との間に設けられている。並列切替盤50は、電力供給システムX1が備えるディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20の二次側にある電路26A〜26Cと、電力供給システムX2が備えるインバータ34Aの一次側にある電路26D〜26Fとの間を接続して、電路26A〜26Cそれぞれと電路26D〜26Fそれぞれとの間に並列電路を形成するものである。つまり、並列切替盤50によって、電力供給システムX1の電路26A〜26Cと電力供給システムX2の電路26D〜26Fとが接続される。並列切替盤50には、4つの電磁接触器51〜54が設けられている。電磁接触器51は、電路26Aと電路26Dとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器52は、電路26Bと電路26Eとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器53は、電路26Cと電路26Fとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器54は、電路26Aと電路26Bとの間を導通又は遮断するものである。これらの電磁接触器51〜54は、電力回収装置24,34に設けられた不図示の切替スイッチが操作されることによって、電磁接触器51〜54の接点が動作する。
[電力供給方法]
次に、図3乃至図7を参照して、上記負荷運転試験が行われたときに発電される電力を負荷設備Zに供給する電力供給方法について説明する。ここで、図3は、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台を1セットとして、これらのディーゼル機関それぞれに対して同時に25%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。図4は、同様にして50%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図、図5は、同様にして75%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。また、図6は、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台と、ディーゼル機関21D〜21Fの3台の2セットに対して、各ディーゼル機関それぞれに同時に25%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図、図7は、同様にして、50%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。なお、以下においては、ディーゼル発電機関21の定格出力が600kWとして説明する。
次に、図3乃至図7を参照して、上記負荷運転試験が行われたときに発電される電力を負荷設備Zに供給する電力供給方法について説明する。ここで、図3は、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台を1セットとして、これらのディーゼル機関それぞれに対して同時に25%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。図4は、同様にして50%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図、図5は、同様にして75%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。また、図6は、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台と、ディーゼル機関21D〜21Fの3台の2セットに対して、各ディーゼル機関それぞれに同時に25%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図、図7は、同様にして、50%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。なお、以下においては、ディーゼル発電機関21の定格出力が600kWとして説明する。
まず、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台に対して25%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図3に示されるように、ディーゼル発電機関21の定格出力が600kWなので、25%負荷は150kWであり、ディーゼル発電機関21が3台あるので、合計450kWの負荷を付与する必要がある。つまり、ディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求される要求負荷は450kWである。このときの要求負荷450kWは、インバータ24Aの負荷容量500kW以下である。この場合は、オペレータは、電力回収装置24のインバータ24Aだけで3台のディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求負荷450kWを付与する。具体的には、オペレータは、変換盤22の調整レバー30A〜30Cを操作して、インバータ24Aの出力が450kWになるまで増加させる。これにより、負荷設備Zに対してインバータ24Aから450kWの電力が供給されることになる。つまり、25%の負荷運転試験時にディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20に要求される要求負荷(450kW)がインバータ24Aの負荷容量500kW以下である場合は、オペレータは、インバータ24Aだけでディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20に上記要求負荷(450kW)を付与しつつインバータ24Aから上記要求負荷(450kW)に対応する電力を負荷設備Zに供給する。このような供給手順が、本発明の電力供給方法の第1手順に相当する。
次に、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台に対する負荷を50%まで増加させて上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図4に示されるように、ディーゼル発電機関21の定格出力が600kWなので、50%負荷は300kWであり、これが3台あるので、合計900kWの負荷を付与する必要がある。つまり、ディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求される要求負荷は900kWである。このときの要求負荷900kWは、インバータ24Aの負荷容量500kWよりも大きい。この場合、インバータ24Aだけでは十分な負荷を付与することができない。したがって、オペレータは、まず、電力回収装置24のインバータ24Aから3台のディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求負荷の一部である500kWを付与する。具体的には、オペレータは、変換盤22の調整レバー30A〜30Cを再び操作して、インバータ24Aの出力が450kWから500kWになるまで増加させる。これにより、負荷設備Zに対してインバータ24Aから500kWの電力が供給されることになる。続いて、オペレータは、要求負荷900kWに対する不足分である400kWの負荷を発電供給システムX2のインバータ34Aからディーゼル発電機関21A〜21Cに付与する。具体的には、オペレータは、電力供給システムX2において負荷運転試験が行われておらずインバータ34Aが無負荷であることを確認した後に、電力回収装置24に設けられた図示しない切り替えスイッチを操作して、電磁接触器51〜53を動作させて、電路26Aと電路26D、電路26Bと電路26E、電路26Cと電路27Dを導通させる。これにより、電路26A〜26Cそれぞれと電路26D〜26Fそれぞれとの間に並列電路が形成される。そして、オペレータは、発電供給システムX2の変換盤32の調整レバー40A〜40Cを操作して、電力回収装置34のインバータ34Aの出力が400kWになるまで増加させる。これにより、負荷設備Zに対してインバータ34Aから400kWの電力が供給されることになる。以上により、インバータ24A及びインバータ34Aから合わせて900kWの負荷がディーゼル発電機関21A〜21Cに対して付与されることになる。つまり、50%の負荷運転試験時にディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20に要求される要求負荷(900kW)がインバータ24Aの負荷容量500kWよりも大きい場合は、オペレータは、インバータ24Aでディーゼル発電機関21A〜21Cの発電機20に負荷500kWを付与しつつインバータ24Aから負荷500kWに対応する電力を負荷設備Zに供給し、上記要求負荷(900kW)に対する不足分の負荷(400kW)を発電供給システムX2のインバータ34Aからディーゼル発電機関21A〜21Cに付与する。このような供給手順が、本発明の電力供給方法の第2手順に相当する。
なお、後述するように、水抵抗器25でも不足分の負荷400kWを発生させることができるが、水抵抗器25では電力が熱となって無駄に消費されることになるので、インバータ34Aが使用されていない場合は、水抵抗器25よりも電力を有効活用できるインバータ34Aを優先して使用することが好ましい。
次に、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台に対する負荷を75%まで増加させて上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図5に示されるように、ディーゼル発電機関21の定格出力が600kWなので、75%負荷は450kWであり、これが3台あるので、合計1350kWの負荷を付与する必要がある。つまり、ディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求される要求負荷は1350kWである。このときの要求負荷1350kWは、インバータ24Aの負荷容量500kWよりも大きい。この場合、インバータ24Aだけでは十分な負荷を付与することができない。したがって、オペレータは、インバータ24Aから3台のディーゼル発電機関21A〜21Cに対する500kWの負荷を維持したままにして、発電供給システムX2のインバータ34Aからディーゼル発電機関21A〜21Cに対する負荷を500kWまで増加させる。具体的には、オペレータは、変換盤32の調整レバー40A〜40Cを再び操作して、インバータ34Aの出力が400kWから500kWになるまで増加させる。これにより、インバータ24A及びインバータ34Aから合わせて1000kWの負荷がディーゼル発電機関21A〜21Cに付与される。続いて、オペレータは、要求負荷1350kWに対する不足分である350kWの負荷を発電供給システムX1の水抵抗器25A〜25Cで発生させる。
水抵抗器25A〜25Cは、電解液を貯める貯水槽と、この貯水槽の電解液に挿入される電極と、この電極を上下方向へ移動させる移動機構とから構成されている。水抵抗器25A〜25Cの近傍には、水抵抗器25A〜25Cの電極を上下方向へ移動させるための操作盤が設けられている。オペレータによって上記操作盤に設けられた操作部が操作されると、モーターなどの駆動部に駆動信号が送られて、この駆動部が水抵抗器25A〜25Cの電極に動力を伝える。オペレータは、上記操作部を操作して、上記電極を電解液の水面下に下げることにより、350kWの負荷を発電供給システムX1の水抵抗器25A〜25Cで発生させる。これにより、インバータ24A、インバータ34A及び水抵抗器25から合わせて1350kWの負荷がディーゼル発電機関21A〜21Cに対して付与されることになる。なお、インバータ24A及びインバータ34Aによる1000kWの電力は負荷設備Zに対して供給されることになるが、水抵抗器25における350kWの電力は熱として消費される。
なお、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台に対して75%よりも大きい負荷を付与する場合は、インバータ24A及びインバータ34Aからはこれ以上の負荷を付与できないため、水抵抗器25の負荷を増加させて不足する負荷を補う必要がある。
次に、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台と、ディーゼル発電機関21D〜21Fの3台の2セットに対して25%負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図6に示されるように、ディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求される要求負荷は25%負荷で450kWである。また、ディーゼル発電機関21D〜21Fに対して要求される要求負荷は25%負荷で450kWである。したがって、オペレータは、上述の操作方法と同様にして、電力供給システムX1では、電力回収装置24のインバータ24Aだけで3台のディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求負荷450kWを付与し、電力供給システムX2では、電力回収装置34のインバータ34Aだけで3台のディーゼル発電機関21D〜21Fに対して要求負荷450kWを付与する。このとき、インバータ24Aから負荷設備Zに対して450kWの電力が供給され、インバータ34Aから負荷設備Zに対して450kWの電力が供給される。
次に、ディーゼル発電機関21A〜21Cの3台と、ディーゼル発電機関21D〜21Fの3台の2セットに対する負荷を50%まで増加させて上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図7に示されるように、ディーゼル発電機関21A〜21Cに対して要求される要求負荷は50%負荷で900kWであり、この要求負荷900kWは、インバータ24Aの負荷容量500kWよりも大きい。この場合、インバータ24Aだけでは十分な負荷を付与することができない。一方、並列してディーゼル発電機関21D〜21Fに対しても50%負荷の負荷運転試験が行われているので、電力供給システムX2のインバータ34Aからディーゼル発電機関21A〜21Cに対して負荷を付与することができない。この場合、オペレータは、インバータ24Aの出力が450kWから500kWになるまで増加させた後に、要求負荷900kWに対する不足分である400kWの負荷を発電供給システムX1の水抵抗器25A〜25Cで発生させる。電力供給システムX2においても、同様にして、オペレータは、インバータ34Aの出力が450kWから500kWになるまで増加させた後に、要求負荷900kWに対する不足分である400kWの負荷を発電供給システムX2の水抵抗器25D〜25Fで発生させる。これにより、インバータ24A及びインバータ34Aによる合計1000kWの電力は負荷設備Zに対して供給されることになるが、水抵抗器25における合計800kWの電力は熱として消費される。
なお、ディーゼル発電機関21A〜21C、及びディーゼル発電機関21D〜21Fに対して50%よりも大きい負荷を掛ける場合は、インバータ24A及びインバータ34Aからはこれ以上の負荷を付与できないため、水抵抗器25の負荷を増加させて不足する負荷を補う必要がある。
次に、図8を参照して、試験設備Xの電力供給システムX1でディーゼル発電機関21Aを常用発電機として運転させたときの動作状態を説明する。負荷設備Zの負荷が大きくなり、電力不足が生じる場合は、電力供給システムX1においてディーゼル発電機関21Aを緊急手段として常用発電機として運転させることができる。この場合、ディーゼル発電機関21Aのコンバータ27Aは197kWの容量しかないので、十分な電力を負荷設備Zに供給することはできない。この場合、オペレータは、電力回収装置24に設けられた図示しない切替スイッチを操作して、電磁接触器54を動作させて、電路26Aと電路26Bを導通させる。これにより、コンバータ27Aとコンバータ27Bが並列接続されるため、ディーゼル発電機関21Aでは、合計394kWの電力を供給できるようになる。
上述したように、本実施形態に係る電力供給方法は、電力供給システムX1において、インバータ24Aの負荷容量(500kW)以下の負荷運転試験のときは、インバータ24Aだけでディーゼル発電機関21A〜21Cに負荷が付与される。また、インバータ24Aの負荷容量を超える負荷運転試験のときは、インバータ24Aだけでは付与できない不足分の負荷が電力供給システムX2のインバータ34Aからディーゼル発電機関21A〜21Cに付与される。このように、電力供給システムX1において上記負荷容量を超える負荷運転試験が必要な場合でも、不足する負荷がインバータ34Aから補われる。その結果、様々な出力の発電機20に対しても負荷運転試験を行うことができる。また、インバーター24Aとして、大出力の発電機に対応する大容量のものを設ける必要がなく、比較的小さい容量のものでも大出力の発電機の負荷運転試験が可能となる。このため、インバータ24Aの負荷容量に対する出力の比率が大きくなり、インバータ24Aの変換効率が向上して、インバータ24Aにおける消費電力が減少する。また、使用されていないインバータ34Aを使用することができるので、試験設備Xの稼働率を上げることができる。また、インバータ24A及びインバータ34Aでも十分な負荷を付与できない場合は、水抵抗器25で負荷を発生させることができ、負荷運転試験を安定に継続できる。
なお、上述の実施形態では、複数台のディーゼル発電機関21を備えた電力供給システムX1,X2に対して適用される電力供給方法について説明したが、電力供給システムX1,X2それぞれが一つのディーゼル発電機関を備えた構成にも本発明の電力供給方法を適用することが可能である。
X:試験設備
X1:電力供給システム
X2:電力供給システム
Z:負荷設備
19:ディーゼルエンジン
20:発電機
21:ディーゼル発電機関
22,32:変換盤
24,34:電力回収装置
24A,34A:インバータ
25:水抵抗器
50:並列切替盤
X1:電力供給システム
X2:電力供給システム
Z:負荷設備
19:ディーゼルエンジン
20:発電機
21:ディーゼル発電機関
22,32:変換盤
24,34:電力回収装置
24A,34A:インバータ
25:水抵抗器
50:並列切替盤
Claims (3)
- 内燃機関に連結された第1発電機に対して段階的に負荷を付与して運転する負荷運転試験が行われたときに上記第1発電機で発電された電力を変換して予め定められた負荷系統に供給する第1電力供給装置と、
負荷容量が上記負荷運転試験時に上記第1発電機に要求される最大負荷よりも小さい第1負荷に設定され、上記第1発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与する第1負荷手段と、
所定の負荷を上記第1発電機に付与する第2負荷手段と、を備えた電力供給システムに適用される電力供給方法であって、
上記負荷運転試験時に上記第1発電機に要求される要求負荷が上記第1負荷以下の場合は、上記第1負荷手段だけで上記第1発電機に上記要求負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記要求負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する第1手順と、
上記要求負荷が上記第1負荷よりも大きい場合は、上記第1負荷手段で上記第1発電機に上記第1負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記第1負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記要求負荷に対する不足分の第2負荷を上記第2負荷手段で上記第1発電機に付与する第2手順と、を含む電力供給方法。 - 上記第2負荷手段は、抵抗器を含むものであり、
上記第2手順は、上記要求負荷が上記第1負荷よりも大きい場合は、上記第1負荷手段で上記第1発電機に上記第1負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記第1負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第2負荷に対応する電力を上記抵抗器で熱に変換する請求項1に記載の電力供給方法。 - 上記電力供給システムは、
他の内燃機関に連結された他の第2発電機に対して上記負荷運転試験が行われたときに上記第2発電機で発電された電力を変換して上記負荷系統に供給する第2電力供給装置を更に備えており、
上記第2負荷手段は、上記負荷運転試験時に上記第2発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与するものであって、
上記第2手順は、上記第2電力供給装置が無負荷である場合に上記第1発電機の二次側と上記第2電力供給装置の一次側とを接続して並列電路を形成する第3手順を含み、上記負荷運転試験時に上記第1発電機に要求される要求負荷が上記第1負荷よりも大きい場合は、上記第1負荷手段で上記第1発電機に上記第1負荷を付与しつつ上記第1電力供給装置から上記第1負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第2負荷手段で上記第1発電機に上記並列電路を介して上記第2負荷を付与しつつ上記第2電力供給装置から上記第2負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する請求項1又は2に記載の電力供給方法。
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- 2012-10-29 JP JP2012238172A patent/JP2014090548A/ja active Pending
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