電力システムにおける電圧制御の方法

電力システムにおける電圧制御の方法

電力システム内の電圧は、負荷の変動に応じて変化します。通常、軽負荷時には電圧が上昇し、重負荷時には低下します。システムの電圧を適切な範囲内に保つためには、追加の設備が必要です。この設備は、電圧が低いときに増加させ、高いときに減少させる役割を果たします。以下は、電力システムで使用される電圧制御の方法です。

• オンロードタップ切替トランスフォーマー

• オフロードタップ切替トランスフォーマー

• シャントリアクター

• 同期位相調整器

• シャントコンデンサー

• 静止VARシステム（SVS）

シャントインダクティブ要素を使用してシステムの電圧を制御することをシャント補償と呼びます。シャント補償は、静的なシャント補償と同期補償の2種類に分類されます。静的なシャント補償では、シャントリアクター、シャントコンデンサー、および静止VARシステムが使用され、同期補償では同期位相調整器が使用されます。電圧制御の方法については、以下で詳しく説明します。

オフロードタップ切替トランスフォーマー：この方法では、トランスフォーマーの巻線比を変更することで電圧制御を行います。タップを変更する前に、トランスフォーマーは電源から切り離さなければなりません。トランスフォーマーのタップ切替は主に手動で行われます。

オンロードタップ切替トランスフォーマー：この構成は、トランスフォーマーが負荷を供給している間にシステムの電圧を制御するために、トランスフォーマーの巻線比を調整するために使用されます。多くの電力トランスフォーマーにはオンロードタップチェンジャーが装備されています。

シャントリアクター：シャントリアクターは、ラインと中性点間に接続されたインダクティブ電流要素です。送電線や地中ケーブルからのインダクティブ電流を補償します。シャントリアクターは主に長距離超高圧（EHV）および特超高圧（UHV）送電線で反応電力制御に使用されます。

シャントリアクターは、長距離EHVおよびUHVラインの送電端変電所、受電端変電所、および中間変電所に設置されます。長距離送電線では、シャントリアクターは約300kmごとに接続され、中間地点での電圧を制限します。

シャントコンデンサー：シャントコンデンサーはラインに並列に接続されたコンデンサーです。これらは受電端変電所、配電変電所、およびスイッチング変電所に設置されます。シャントコンデンサーはラインに反応電圧アンペアを注入し、通常は三相バンクで配置されます。

同期位相調整器：同期位相調整器は、機械的負荷なしで動作する同期モーターです。これはラインの受電端に負荷に接続されます。フィールド巻線の励磁を変えることで、同期位相調整器は反応電力を吸収または生成することができます。すべての負荷条件下で一定の電圧を維持し、また力率も改善します。
静止VARシステム（SVS）：静止VAR補償器は、電圧が基準値から上昇または低下したときに、系にインダクティブVARを注入または吸収します。静止VAR補償器では、サーキットブレーカーの代わりにサイリスタがスイッチングデバイスとして使用されます。現代のシステムでは、サイリスタスイッチングが高速な操作とスイッチング制御による瞬時変動のない操作を提供できるため、機械的なスイッチングに取って代わっています。