PW-C4 · 送配電·単位法

電圧調整: 無効を操って電圧を保つ

負荷が変わると I·Z 降下のため受電端電圧が揺れる。重負荷では下がり軽負荷では上がる。だが電圧は規定範囲内になければならない。コンデンサで無効を補い降下を減らすハンドルを直接引いて、下がった電圧をどう範囲内へ引き上げるかをつかむ。

コンデンサを増やして電圧をバンド内へ

重負荷で受電端電圧が規定下限を下回って下がっている(赤)。ハンドルを引いてコンデンサ無効Q_Cを増やそう。線路を流れる遅れ無効が減ってX降下が小さくなり、電圧の印が緑のバンド(0.95~1.05)内へ上がる。増やし過ぎると過電圧でバンドを越える。

ハンドルを左右に引いてコンデンサ量を調整。

受電端電圧(規定バンド 0.95~1.05)

V_r ≈ 0.880 pu

低電圧 · バンド下

Q_C ≈ 0.00   Q_L = 0.30

電圧は負荷につれて揺れる

受電端電圧は負荷電流が線路インピーダンスに作る I·Z 降下のぶん送電端より低い。だから真昼の重負荷では電圧ががくんと下がり、夜中の軽負荷では降下が小さく電圧はほぼそのまま、あるいは長距離線路では充電電流のせいでむしろ送電端より高くなることもある(フェランチ効果)。機器は定格電圧の近くでしか正しく動かないので、負荷がどう変わっても電圧を規定範囲内に保たねばならない。

調相設備 · 無効で電圧を押す

降下 e ≈ I(R cosφ + X sinφ) で高圧線はXが大きいので X sinφ 項、すなわち無効電流が降下を支配する。負荷の隣にコンデンサを付けて遅れ無効を補うと線路を流れる無効電流が減り、降下が小さくなって受電端電圧が上がる。逆に軽負荷の過電圧では分路リアクトルで無効を吸収して電圧を引き下げる。無効を供給または吸収して電圧を押すこれらの設備を調相設備と呼ぶ。

観察VR(%) = (V_nl − V_fl) / V_fl × 100

電圧変動率は無負荷と全負荷の電圧差の比。

選ぶe ≈ I(R cosφ + X ?)

高圧線の降下はXにsinφの項が支配。

空欄Q_C ↑ → V_r ?

コンデンサで無効を補うと電圧が上がる。

自分で과전압 → 리액터로 V_r ?

軽負荷の過電圧はリアクトルで電圧を下げる。

タップ切換 · 巻数比で直接

もう一つのハンドルは変圧器タップだ。巻線のタップを変えて巻数比を調整すると二次電圧を直接上げ下げできる。重負荷の時間帯は巻数比を下げて電圧を上げ、軽負荷の時間帯は逆にする。負荷を切らずにタップを変える負荷時タップ切換(OLTC)がよく使われる。調相設備とタップ切換を併せて運用し、負荷が一日中揺れても受電端電圧を規定範囲内に保つ。

最初の画面に戻ると

コンデンサを増やすと赤く下がっていた受電端電圧の印が緑のバンド内へ上がり、さらに増やすと上へあふれて過電圧になった。コンデンサが線路の遅れ無効を補い X sinφ 降下を減らしたからだ。電圧調整とはこうして無効を供給または吸収し、必要なら変圧器タップで巻数比まで変えて、負荷がどう揺れても電圧を規定範囲という狭い帯の中に縛っておくことだ。

電圧調整 — 負荷が変わると I·Z 降下で受電端電圧が下がり(重負荷)上がる(軽負荷·フェランチ)。電圧変動率 VR = (V_無負荷 − V_全負荷)/V_全負荷。降下は X sinφ 項が支配するので、調相設備(コンデンサ=無効供給→電圧↑、リアクトル=無効吸収→電圧↓)と変圧器タップ切換(巻数比調整)で負荷が揺れても電圧を規定範囲(±5%など)内に保つ。

次の一歩

ここまでが電気を遠くへ送る送電側の話だった。次のユニット(PW-C5)はその電気を需要家まで分ける配電方式を見る。単相2線·三相3線·三相4線といった結線と、一方向だけに伸びる放射状からループでつなぐ環状·複数経路のネットワークまで、信頼度と費用を秤にかけて配電網をどう組むかがセクションCを閉じる。