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電力系統連系リレー整定に関する技術の紹介

概要

自家用発電設備やコージェネレーション等の分散型電源を電力会社の電力系統(以後、電力系統)に連系して運用する場合、電力容量に応じた、特別高圧電線路、スポットネットワーク配電線、高圧配電線、低圧配電線の区分と逆潮流の有無に応じて規定された、連系要件を満たす設備や系統連系保護リレーの設置が必要です。
この系統連系保護の整定(設定のこと)は、系統連系規程で規定された整定範囲があるものの、整定が不適正であれば、電力系統の事故によるもらい停電や不要な系統解列(発電機が系統と切り離されること。運転変動を伴う)が発生することから、電力系統や自系の系統の特長を知って適正な値にする必要があります。弊社は、保護システムの検討において豊富な経験を有しており、最適な整定の提案が可能です。

系統連系保護システムと具体的な検討事項

図1に、電力系統の構成と系統連系保護リレーの設置例を示します。系統連系規程には、保護対象毎に、検出リレーが示されています。
図1 電力系統構成と系統連係保護リレーの例
図1 電力系統構成と系統連係保護リレーの例
また、系統連系規程には、

  • 保護リレー整定の条件として事故を検出するために適正に動作しなければならないことを規定した動作責務
  • 同一事故で不要な誤動作を防止するため動作してはならない不動作責務 
が示されています。

しかし、動作責務と不動作責務は相反する関係にあり両方を満足することは困難なケースが多く、また、発電機の励磁方式や負荷状態など系統の条件も考慮して、連系保護リレーの整定を決定しなければならず、整定検討には豊富な経験と知識が必要となる理由がここにあると言えます。

例えば、系統連系規程には、「短絡方向リレーの動作責務は連系系統内任意の地点での二相短絡事故時に検出し遮断する」とあります。一方、「不動作責務は連系系統以外の区間における事故点に不要動作しない」とあります。

しかし、図1においての自系統の短絡事故(事故点A)では、発電機は電力会社の電力系統から速やかに切り離れて(解列と言います)単独運転に移行し、安定に運転継続する必要がありますが、他需要家の短絡事故(事故点B)では、他需要家が事故を遮断すれば、発電機は電力系統から切り離れる必要はありません。問題は、短絡方向リレーには電力会社内の情報を組み込むことはできないため、事故点の判別は外部事故か内部事故しかできず、事故点Aでも事故点Bでも動作してしまいます。
このため、事故点Bが遮断されるまで解列しないタイマーを持たせる必要がありますが、タイマーが長すぎると発電機は不安定となりトリップしてしまいます。

図2に短絡リレー整定における考慮事項を示します。図2のように、整定は事故の影響評価や、解列後の発電機の負荷量の勘案などを行い決定する必要があります。こうした知識は、電力会社やメーカでは持ち得ない実態があり、真に適正な整定はユーザーが決定するものだと考えています。
図2 外部事故保護リレー整定における考慮事項
図2 外部事故保護リレー整定における考慮事項
発電機の運転や負荷の動特性など様々な知識を有する出光エンジニアリングは、ユーザーの立場に立って、整定検討を行い電力会社との整定交渉にも当たることができます。系統連系保護リレーでお悩みがあれば、是非、出光エンジニアリングへご相談ください。
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