水力発電所計測装置構成選定と発電所電力管理システム

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アクレル株式会社株式会社

NB/T 10861-2021「水力発電所の測定装置の構成に関する設計仕様」は、水力発電所の測定装置の構成に関する詳細な要件とガイダンスを提供します。測定装置は水力発電の運転監視の重要な部分です。水力発電所の測定は、主に電気量測定と非電気量測定に分けられます。電気測定とは、電流、電圧、周波数、力率、電力などを含む、電気によるリアルタイムの電気パラメータの測定を指します。有効/無効電力、有効/無効エネルギーなど。 非電力測定とは、温度、速度、圧力、液面、開度などを含む、非電力を変換する送信機の使用を指します。このエッセイでは、測定デバイスと消費電力についてのみ説明します。規格に準拠した水力発電所の管理システムであり、水力発電所のマイコン保護構成は含まれません。

1.一般規定

1.0.1 この仕様は、水力発電所における計測機器の構成設計を標準化し、水力発電所の長期的かつ安全かつ安定した運転を確保し、水力発電所全体の総合的な経済効果を向上させることを目的として策定される。

1.0.2 この仕様は、水力発電所の新設、改築、増設の計測装置の構成設計に適用する。

1.0.3 水力発電所の計測機器の構成設計には、審査に合格した新技術や製品を積極的に採用する必要がある。

1.0.4 水力発電所の測定装置の構成と設計は、発電所で収集される情報量と情報収集方法に関する電力システムの要件を満たさなければなりません。

1.0.5 水力発電所の測定装置の構成設計は、この規定に準拠するだけでなく、現在の関連する国家規格にも準拠しなければなりません。

2.用語

2.0.1 電気測定

電気によるリアルタイム電気パラメータの測定。

2.0.2 エネルギー計測

電気エネルギーパラメータの測定。

2.0.3 一般的な電気計測器

水力発電所では指針式メーターやデジタルメーターなどが使用されることが多いです。

2.0.4 指針式メーター

指針と目盛りの関係により、メーターの測定値を示します。

2.0.5 デジタル式メーター

ディスプレイにはメーターの測定値をデジタルで直接表示できます。

2.0.6 電力量計

有効および/または無効電気エネルギー データを測定する機器。

2.0.7 インテリジェント AC サンプリング デバイス

AC周波数電力サンプリング、電圧、電流、有効電力、無効電力、力率、周波数、有効電力、無効電力およびその他のパラメータを取得する処理のためにデータ処理ユニットに直接送信され、標準通信インターフェースを介して多機能出力インテリジェントメーター。

2.0.8 トランスデューサー

直流電流、直流電圧、またはデジタル信号デバイスの変換によって測定されます。

2.0.9 測定器の精度クラス

特定の測定要件を満たす測定器および/またはアクセサリは、許容誤差や変化が指定されたレベルの制限内に確実に収まるように設計されています。

2.0.10 自動化コンポーネント

水力発電所における状態データの監視、アクションの実行のためのコンポーネントおよび/またはデバイス。

2.0.11 非電力測定

温度、圧力、速度、変位、流量、レベル、振動、振り子、その他の非電気リアルタイムパラメータの測定。

3.電気測定と電力測定

電気測定対象には、水力発電機/発電電動機、主変圧器、送電線、母線、プラント変圧器、直流システムなどが含まれます。図1は水力発電所の電気配線の概略図であり、水力発電機の電気配線を示しています。セット、主変圧器、ライン、プラント電源変圧器。

図1 水力発電所の電気配線の模式図

3.1 水力発電機・発電電動機の電気計測と電力量計測

3.1.2 発電電動機の静的可変周波数始動装置は、次の項目を測定する必要があります。

3.1.3 水力発電機/発電モーターは、有効電力量と無効電力量を測定するものとします。 位相変調で運転できる水力発電機は、双方向の有効電力を測定する必要があります。 進相される可能性のある水力発電機は、双方向の無効電力で測定する必要があります。 発電電動機は双方向有効電力と双方向無効電力を測定する必要があります。

3.1.4 位相変調で運転できる水力発電機の場合は、両方向の有効電力を測定するものとする。 位相を進めて運転できる水力発電機の場合は、両方向の電力を測定する必要があります。発電機モーターは、両方向の有効電力と無効電力を測定する必要があります。

3.1.5 電力システムの有効電力角度を測定する場合、発電機の電力角度を測定する必要があります。

3.1.6 励磁変圧器の高電圧側では、三相電流、有効電力、無効電力を測定する必要があります。

水力発電機と励磁変圧器の監視構成を図2に、機器選定を図1に示します。

図2 水力発電機の電気計測構成

表1 水力発電機と励磁変圧器の監視選定

3.2 昇圧送電システムの電気計測と電力量計量

3.2.1 主変圧器の測定項目と電力測定項目は、次の要件を満たす必要があります。

1 二重巻線変圧器は高圧側で三相電流、有効電力、無効電力を測定し、変圧器の片側で有効電力量と無効電力量を測定します。

２ 三巻変圧器又は単巻変圧器は、三側の三相電流、有効電力及び無効電力を測定し、三側の有効電力量及び無効電力量を測定しなければならない。 単巻変圧器の共通巻線は三相電流を測定する必要があります。

3 発電ユニットがユニットとして配線されているが、発電機に遮断器がある場合は、低圧側線間電圧および三相電圧を測定する必要があります。

４ 有接点変圧器の両側で有効電力及び無効電力を測定し、有効電力量及び無効電力量を測定すること。

5 電力の送受信が可能な場合には、両方向の有効電力を測定し、両方向の有効電力量を測定すること。 遅相および進相での運転が可能な場合は、両方向の無効電力を測定し、両方向の無効電力を測定する必要があります。

図3 水力発電所の主変圧器の電気測定構成

表 2 主変圧器監視の選択

3.2.2 ライン測定項目は次の要件を満たす必要があります。

1 6.3kV ～ 66kV の線路では単相電流を測定する必要がありますが、条件が許せば二相電流または三相電流を測定できます。

2 35kV および 66kV 線路は有効電力を測定する必要があり、条件が許せば 6.3kV ～ 66kV 線路でも有効電力と無効電力を測定できます。

3 110kV 以上の送電線では、三相電流、有効電力、無効電力を測定する必要があります。

4 6.3kV 以上の回線は有効電力量と無効電力量を測定する必要があります。

5 送電及び受電を行う可能性がある線路では、両方向の有効電力を測定し、両方向の有効電力量を測定すること。

6 線路が遅れたり進んだりする可能性がある場合は、両方向の無効電力を測定し、両方向の無効電力を測定する必要があります。

7 電力システムで必要な場合、昇圧ステーションの線路の電力角を測定する必要があります。

図4 水力発電所送電線の電気計測構成

表 3 ライン測定の選択

3.2.3 バスバーの測定項目は次の要件を満たす必要があります。

1 6.3kV 以上の発電機電圧母線および 35kV、66kV 母線は、母線電圧と周波数を測定し、同時に三相電圧を測定する必要があります。

2 110kV 以上のバスは 3 つの線間電圧と周波数を測定する必要があります。

3 6.3kV 以上の母線接続遮断器、母線区間遮断器、内橋遮断器、外橋遮断器は交流電流を、110kV 以上は三相電流を測定すること。

4 三相電流は、3/2 配線、4/3 配線、コーナー配線の遮断器回路ごとに測定する必要があります。

5 バイパス遮断器、バスタイまたはセクションおよびバイパス遮断器、および 35kV 以上の外橋遮断器は、有効電力と無効電力を測定し、有効電力量と無効電力量を測定する必要があります。電力の送受信が可能な場合は、有効電力が測定されます。両方向の電力を測定し、両方向の有効エネルギーを測定する必要があります。 遅相および進相動作の場合、両方向の無効電力と両方向の無効電力を測定する必要があります。

図5 水力発電所における母線の電気測定構成

表 4 バス測定の選択

3.2.4 110kV 以上の分路リアクトル群については三相電流と無効電力を測定し、無効電力を測定すること。 6.3kV～66kVの分路リアクトル回路ではAC電流を測定する必要があります。

表 5 リアクトル測定の選択

3.3 プラント電力システムの電気計測とエネルギー計測

3.3.1 AC 電流、有効電力、および有効エネルギーは、工場出荷時の電源変圧器の高圧側で測定する必要があります。 高圧側に測定条件がない場合は、低圧側で測定することができます。

3.3.2 工場電気の動作母線の AC 電圧を測定する必要があります。 中性点が効果的に接地されていない場合、

線間電圧および三相電圧。 中性点が効果的に接地されている場合、3 つの線間電圧を測定するものとします。

3.3.3 工場エリアの電源ラインの三相電流を測定する必要があり、電力量測定のニーズに応じて有効電力量を測定できます。

3.3.4 三相電流は、照明負荷のある 50kVA 以上の商用電源変圧器について測定する必要があります。

3.3.5 少なくとも55kW以上のモータ回路については単相電流を測定する必要があります。

3.3.6 工場出荷変圧器の低圧側が 0.4kV 三相 4 線式の場合は、三相電流を測定する必要があります。

3.3.7 工場電源用のセクションサーキットブレーカーは、単相電流を測定するものとします。

3.3.8 ディーゼル発電機は、三相電流、三相電圧、有効電力を測定し、有効エネルギーを測定する必要があります。

図6 水力発電所の商用電源系統の電気計測構成

表 6 プラント電力システムの電気測定構成の選択

3.4 直流電源システムの電気測定

3.4.1 直流電源システムは次の項目を測定するものとする。

1 降圧デバイスなしの DC システムバス電圧。

2 DC システムの閉母線電圧と降圧装置による制御母線電圧。

3 充電装置は電圧と電流を出力します。

4 バッテリーパックの電圧と電流。

3.4.2 バッテリー回路は浮遊充電電流を測定する必要があります。

3.4.3 固定式制御弁式鉛蓄電池を使用する場合には、検査により単電池または組電池の電圧を測定することが望ましい。

3.4.4 DC 配電盤はバス電圧を測定する必要があります。

3.4.5 DC バス絶縁試験は、現在の業界標準「水力発電所における DC 電源システムの設計基準」NB/T 10606 の関連規定に準拠するものとします。

3.4.6 DC 電源システムにマイコン監視装置が装備されている場合、従来の測定器では DC バス電圧とバッテリー電圧しか測定できません。

3.5 無停電電源装置 (UPS) の電気測定

3.5.1 UPS は次の項目を測定する必要があります。

1 出力電圧。

2 出力周波数。

3 出力電力または電流。

3.5.2 UPS の主配電盤は、流入電流、バス電圧を測定する必要があります。