船舶用発電機の逆電力試験：包括的な解析、故障判定、運用方法

船舶電気・電子士官（ETO）技術訓練コア資料

I. 発電機逆潮流の概要

発電機と他のユニットが並列に動作している場合、いくつかの特別な理由のために、発電機は、アクティブな電力（逆電力と呼ばれる）を描画するためにグリッドに、モータ動作状態に入ることがあります。発電機が逆電力状態にあるとき、それはグリッドの負荷を共有することはできませんが、グリッドの負担を増加させるだけでなく、グリッドから発電機の逆電力運転で保護措置を講じる必要があります。発電機の逆電力保護は、並列に実行されている発電機の保護です。

周波数差と位相角差の存在により、並列に置かれただけの発電機は、同期に引き込まれる過程で、また、発電機が並列逆電力になりますが、許容範囲内の周波数差と位相角差がある限り、短期逆電力は許可されています。逆電力保護は、同期プロセス中に発生する短時間の逆電力ショックを回避するために、一定の時間制限を設ける必要があります。

Steel Seagoing Vessel Classification Code の必須条項。

並列運転されるオルタネーターには、時間遅延機能を備えなければならない。 3~10 s 動作の逆電力保護。逆電力の値は原動機の種類によって設定できます：

(1) 原動機はディーゼルエンジン
8%〜15% 発電機の定格出力

(2) 原動機はタービン
2%〜8% 発電機の定格出力

II.船舶発電機の逆潮流故障の原因分析

船舶用発電機の逆電力故障は、以下の4つの中核的条件によって引き起こされる：

(i) ディーゼルエンジンの出力不足または失速

主なシナリオ燃料供給が中断または不安定（燃料ポンプの故障、燃料フィルターの目詰まり）；ディーゼルエンジンの機械的故障（スーパーチャージャーの故障、シリンダーへの吸気不足など）；ガバナーの異常により燃料供給が不足し、発電機が出力を維持できない。

予防措置：燃料系統を定期的に点検し，燃料フィルタを清掃して安定した燃料供給を確保する。ディーゼルエンジンの運転パラメータを監視して異常をいち早く検出する。

🔍 クラシックケース：ばら積み貨物船の航海中、ディーゼルエンジンの燃料フィルターが深刻な目詰まりを起こし、燃料供給が不十分になって発電機の出力が徐々に低下し、最終的に逆電力リレーが作動して発電機が停止した。フィルターを交換した後、発電機は正常な運転を再開した。

(発電機の系統連系障害

正当な理由系統連系前の同期が正しく行われなかった場合（電圧、周波数、位相の不一致など）、負荷配分が不均一で、発電機の負荷が不足したり、電力を逆送したりした場合、逆電力リレーの過度の設定、トリップが間に合わなかった場合。

予防措置：系統連系運転に必要な電圧、周波数、位相同期を厳守する。適切な逆電力保護値（通常、定格電力の2%～5%）を設定する。複数の発電機が合理的に負荷に耐えられるよう、負荷配分状況を監視する。

🔍 クラシックケース：ある石油タンカーは2台の発電機を送電網に接続していたが、発電機の1台にAVR故障が発生し、出力電圧が通常より低下した。負荷が正しく分配されなかったため、発電機は徐々に逆電力状態になり、最終的にリレーがトリップして発電機が切り離されました。

(iii) ガバナーまたは AVR の故障

正当な理由AVRの異常、発電機の電圧降下は、十分なアクティブな電力を提供することはできません。負荷があまりにも速く変化し、ガバナーとAVRの応答がタイムリーに行われず、逆電力状態に発電機をもたらす。

予防措置：ガバナーとAVRの動作状態を定期的にチェックし、較正を行う。発電機の出力電力を監視し、異常な電力が検出された場合は適時に調整を行う。

🔍 クラシックケース：コンテナ船のガバナーからの異常なフィードバック信号により、ディーゼルエンジンの回転数が低下し、発電機の出力が徐々に低下し、最終的に逆電力状態となり、リレーがトリップした。ガバナーのパラメータを調整した後、正常な運転が回復した。

(iv) 逆電力リレーの不適切な設定または故障

正当な理由リレーの設定値が高すぎるため、逆電力状態が長く続き、適時にトリップしない、または、リレーが損傷しているか、配線に欠陥があるため、逆電力障害が発生したときに発電機を適切に取り外せない。

予防措置：リレー接点、コイル、動作応答時間を定期的にチェックし、信頼性を確保する。

🔍 クラシックケース：客船の逆電力リレーが長期間メンテナンスされていなかったため、リレーコイルの経年劣化が間に合わず、発電機の逆電力が長く続きすぎ、ディーゼルエンジンが過速アラームにより停止した。リレーを交換した後、システムは正常に戻った。

III.船舶発電機の逆潮流故障の判定

(i) 予備的判断

発電機の逆電力保護トリップは、主に並列運転で発生し、さらに、不適切な把握するために閉じる瞬間、または負荷分配操作の調節方向を逆に並列運転、またはディーゼルエンジンのガバナー損傷や燃料の中断や他の機会の並列1つは、逆電力保護トリップが発生します。

(詳細な判定プロセス

深い断層位置の特定は、以下の5つの中心的な次元を通して行われる：

1.有効電力動向の監視
通常状態：発電機の有効電力Pは常に正であるべきで、すなわち発電機は負荷に電力を供給している。逆電力状態: Pが負になると、発電機は電力を出力しなくなり、系統から電力を吸収する。

2.ディーゼルエンジンの回転数と音の変化を観察する：
通常運転では、速度は安定し、音も均一です。逆電力状態に入ると、発電機は電動機となり、ディーゼルエンジンは母線によって駆動されるため、回転数の上昇や変動が生じます。異常な唸り音や急加速音がする場合は、逆電力状態に入ってディーゼルエンジンが駆動されて加速している可能性があります。

3.発電機の無効電力変化の監視：
通常の系統連系運転では、発電機は電圧安定性を維持するために無効電力を供給する。逆電力障害が発生した場合、無効電力は急激に低下するか、逆に低下することさえある。

4.逆電力リレーの動作を監視する：
リレーインジケータを確認してください。母線からの有効電力逆送が検出され、その継続時間が設定値（通常3～10秒）を超えるとすぐにリレーが動作し、故障機を遮断します。

5.系統連系システムの負荷分布を分析する：
通常、負荷はバランスよく配分されるべきである。発電機の負荷が徐々に減少したり、あるいは逆送されたりする場合は、負荷分布に異常があります。これはAVR、ガバナ、グリッド制御の故障が原因である可能性があります。