《電力》〈配電〉[H28:問3] 分散型電源の低圧及び高圧配電系統連系保護に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,分散型電源の低圧及び高圧配電系統連系保護に関する記述である。文中の\(\fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$}\)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

分散型電源を配電系統に連系する場合,分散型電源設備の故障および電力系統の故障を考慮する必要がある。
分散型電源設備の故障については,例えば逆変換装置を用いた分散型電源を配電系統に連系する場合,逆変換装置の内部故障などにより変圧器の\(\fbox {  (1)  }\)が生じて分散型電源設置者以外の者に影響を及ぼすおそれがあるため,\(\fbox {  (2)  }\)成分の流出を防止する変圧器の設置や\(\fbox {  (2)  }\)成分の検出時に出力を停止する機能の設置によって保護する。
一方,電力系統の地絡故障保護については,低圧配電線との連系の場合,単独運転検出機能を有する装置によって検出し保護するが,高圧配電線(非接地系統)との連系の場合は,\(\fbox {  (3)  }\)によって\(\fbox {  (4)  }\)を検出し,分散型電源を解列する。この場合,連系している配電線以外の配電線の地絡故障では動作しないよう時限協調を図って保護する。
また,高圧配電線の短絡故障時に,短絡故障点が分散型電源設置点から離れている場合は,過電流リレー(OCR)では保護協調が図れないため,例えば,\(\fbox {  (5)  }\)では短絡方向リレー(DSR)を有する保護装置によって保護する。

〔問3の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 逆変換装置   &(ロ)& 地絡電圧 \\[ 5pt ] &(ハ)& 地絡電流   &(ニ)& 地絡過電流リレー(\mathrm {OCGR}) \\[ 5pt ] &(ホ)& 地絡過電圧リレー(\mathrm {OVGR})   &(ヘ)& 不足電圧 \\[ 5pt ] &(ト)& 自己励磁現象   &(チ)& 高調波 \\[ 5pt ] &(リ)& 直 流   &(ヌ)& 界磁現象 \\[ 5pt ] &(ル)& 誘導発電機   &(ヲ)& 不足電圧リレー(\mathrm {UVR}) \\[ 5pt ] &(ワ)& 低周波交流   &(カ)& 偏磁現象 \\[ 5pt ] &(ヨ)& 同期発電機
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

近年は太陽光発電を始めとした,自然エネルギーの分散型電源が増えてきたため,一種~三種すべてに分散型電源の出題が増えてきている印象があります。太陽光発電は直流で発電した電気を逆変換装置(パワーコンディショナー)で交流に変えるので,逆変換装置が故障した場合,直流がそのまま配電線路に侵入することになります。直流成分が変圧器に侵入すると,磁界の偏りによって,鉄心が片方向に磁化してしまう現象(直流偏磁現象)が発生します。

【用語の解説】

(イ)逆変換装置(インバータ)
 交流を直流に変換する装置。太陽光発電ではパワーコンディショナーにインバータが内蔵されています。
(ニ)地絡過電流リレー(\(\mathrm {OCGR}\))
 地絡電流があらかじめ設定した整定値を超えた場合に動作するリレーです。
(ホ)地絡過電圧リレー(\(\mathrm {OVGR}\))
 地絡電圧があらかじめ設定した整定値を超えた場合に動作するリレーです。
(ト)自己励磁現象
 同期発電機が長距離ケーブル等の容量負荷に接続された場合,残留磁気により小さな電圧が発生し,電機子に進み電流が流れ,増磁作用が発生し,徐々に大きな電圧となっていく現象です。
(チ)高調波
 基本波の2倍,3倍・・・の周波数を持った成分です。
(ヌ)界磁現象
 界磁「現象」という言葉はあまり使用しないと思います。
(ル)誘導発電機
 誘導電動機の滑りを負とすると誘導発電機となります。
(ヲ)不足電圧リレー(\(\mathrm {UVR}\))
 過電圧リレーとは逆にあらかじめ設定した整定値を下回った場合に動作するリレーです。
(ワ)低周波交流
 振動数が小さい交流のこと。
(カ)偏磁現象
 直流や半波整流が変圧器に侵入すると,磁界の偏りによって,鉄心が片方向に磁化してしまう現象です。
(ヨ)同期発電機
 回転磁界と同期しながら発電する発電機で,発電所で主に使用されている発電機です。

【解答】

(1)解答:カ
解答候補は(ト)自己励磁現象,(ヌ)界磁現象,(カ)偏磁現象になると思いますが,逆変換装置の内部故障などにより変圧器に発生するのは偏磁現象です。

(2)解答:リ
解答候補は(チ)高調波,(リ)直流,(ワ)低周波交流になると思います。逆変換装置の内部故障では直流を交流に変換できなくなるので流出するのは直流です。

(3)解答:ホ
解答候補は(ニ)地絡過電流リレー( \(\mathrm {OCGR}\) ),(ホ)地絡過電圧リレー( \(\mathrm {OVGR}\) ),(ヲ)不足電圧リレー( \(\mathrm {UVR}\) )になると思います。非接地系統では地絡事故が起きても地絡電流が流れず線路の電圧が上昇します。よって,最も適当なのは,(ホ)地絡過電圧リレー( \(\mathrm {OVGR}\) )となります。

(4)解答:ロ
解答候補は(ロ)地絡電圧,(ハ)地絡電流,(ヘ)不足電圧になると思います。(3)と同様非接地系統では地絡事故が起きたら電圧が上昇します。

(5)解答:ヨ
解答候補は(イ)逆変換装置(インバータ),(ル)誘導発電機,(ヨ)同期発電機になると思います。高圧配電線の短絡故障時に,短絡故障点が分散型電源設置点から離れている場合は,過電流リレー( \(\mathrm {OCR}\) )では保護協調が図れないため,同期発電機では短絡方向継電器,誘導発電機では不足電圧継電器を使用します。



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