私が住んでいる地域には、主電源の電圧偏差が継続的に5％以内、短時間の場合は10％以内である可能性があるという州の基準があります。したがって、主電源電圧がこれらの範囲内であれば、問題ありません。公称電圧は220ボルトであるため、継続的に209..231ボルトの範囲で、短時間の場合は198..242ボルトの範囲になる可能性があります。
今私は時々、小さめのワイヤーと大きな損失と悪いワイヤージョイントがあり、これが消費者サイトで低電圧を引き起こす可能性があることを理解しています。
過電圧の原因は何ですか？慎重に設計された発電機がどこかに注意深く監視された「正しい」速度で回転し、注意深く事前計算された電圧を生成するということです。次に、各巻線に適切な数の巻線を備えたトランスがあり、適切な電圧を別の適切な電圧に変換します。そのため、電圧が設計よりも突然高くなることはわかりません。それでも、かなり大きな逸脱を許容する州の基準さえあります。
送電網で正確に過電圧が発生する原因は何ですか？
回答:
主電源電圧が一般的に公称値を超えているのはなぜですか？余白を残すパワースパイクについては話していません。標準操作について話している。設計上、パワーは中央よりも上マージンに近く設定されています。これらは理由です：
標準的な発電機はすべて、グリッド周波数と同期する特定の回転速度で稼働します。発電機の回転周波数は、搭載されている極の数にも依存します。たとえば、50Hzグリッドのすべての4極発電機は、1500 /分で稼働します。
グリッド周波数は、グリッドから期待できる唯一の永続的に一定の値です。
固定速度では、発電機の出力は、フィールドコイルの励磁とタービンまたはエンジンの機械的入力によって調整されます。両方の値を同時に調整する必要があります。機械的入力を増やさずに加振を増やすと、機械が遅くなり、同期が外れます。これは防止する必要があります。
一部の種類の発電所は非同期で動作します（主にフライホイール、太陽光、風力）。これは、電力出力をグリッドに合わせるために電子的に調整する必要があることを意味します。
いくつかの理由により、電力供給業者は上限に向かって規制を行うでしょう。
最初に、彼らはより速く反応して電力出力を減らすことができます：蒸気を迂回させ、励起を減らします。上向きに反応するには、最初に蒸気を増やす必要があり、時間がかかります。したがって、上限にある方が安全です。
第二に、電圧が高いほど、同じ電力をより効率的に輸送できます。損失はほとんどが電流によるものであり、電圧が高いほど電流が少なくなるため、損失が少なくなり、電圧のパーセンテージが高くなり、電力が支払われます。
最後に、使用される電力の一部は純粋な電気抵抗であり、より高い電圧でより多くの電力を消費し、より高い消費とより高い売上につながります。これは大した問題ではないと思います。
現在、電力供給業者は、平均してどれだけの電力が消費されるかをよく理解しています。彼らは感謝祭のような特別な日（すべてのストーブがその日に活動している）、またはスーパーボウルの日にさらに多くのものが必要になることを知っています。彼らはかなり前から計画を立てます。
ここではグリッド線の品質が考慮されます。近隣の電圧降下がかなり高いことがわかっている場合、その近隣への供給は、可能であれば計画された電圧が顧客に到達するように設定されます。高/中/低電圧ネットワーク間の変圧器はある程度調整できます。（http://en.wikipedia.org/wiki/Tap_%28transformer%29の ULTCを参照してください）
したがって、電圧降下と位相シフトもサプライヤの悩みの種です。これらの2つの要因により、ラインの損失が大きくなり、その分を自己負担する必要があります。
グリッドが微調整されていることは正しいですが、信じられないほど静的ではありません。グリッド全体は非常に不安定な巨大なマシンです。システムが安定した運用を維持するためには、絶え間ない監視と再調整が必要です。
発電機が（ほとんどの場合）安定した電圧を生成することは正しいですが、グリッドの負荷は毎秒変化します。これらの変化を監視するシステムは、特に発電機などの大きな動いている物体が関与している場合は、常に瞬時に反応するわけではありません。
あなたの家から始めましょう。地域に電力を供給する変圧器には3つのフェーズがあります。市/町の計画担当者は、近所の家を各フェーズで（ほぼ）等しい量に考案しました。負荷が異なる場合、位相が不平衡になるため、各位相の電圧に小さなシフトが発生します。これは通常マイナーですが、目に見える小さな変動を簡単に引き起こす可能性があります。時間の経過に伴う測定値をグラフ化できれば、ピーク時（朝と夕方）の変動がどのように見えるかは興味深いでしょう。
グリッドが動的になる他の多くの方法があります：送電線は加熱されて抵抗が変化し、太陽活動は送電線に電流を誘導し、事故により町全体が送電網からノックアウトされます。私の個人的なお気に入りの不安定性は発電機フェーズです。発電機は同相および周波数で維持する必要がありますが、発電機（グリッド）の負荷が変化すると、発電機がわずかに加速または減速します。これは、発電機からエネルギーを解放および吸収するリアクションホイールを使用することで補正されます。
上記のすべてがグリッドの負荷を変更するため、電圧が変動します。
他の人が言ったように、基本的な問題は需要が急速に変化する可能性があることですが、電気を生成する大きな機械とそれらに入力される電力はそれほど迅速に変更することはできません。
ここ米国では、すべてが4秒ごとに再評価されることが標準です。各地域のコントロールセンターは、さまざまな送電線を流れる電流、さまざまな場所の電圧、および大規模な生産者のそれぞれが送電網に投入する電力を監視しています。
各生産者の特性は既知であり、4秒ごとに電力出力を上下に調整するかどうかが通知されます。原子力発電所は反応が最も遅く、通常は「ベース」負荷に保たれています。次に、より速く反応することができますが、電気をより高価にする「ピーク」プラントがあります。ピーキングプラントは、多くの場合、発電機を実行するターボシャフトエンジンです。これらは、需要が高い場合を除いて、通常は禁止されています。水力発電所には、独自の特性セットがあります。大規模な需要の変化に対して、1分または数分程度でかなり迅速に対応できます。当時は何もそれほど速く応答することができなかったので、部分的に4秒が選択されました。4秒ごとに信号を送信する中央コントローラーも、公平性アルゴリズムを適用します。たとえば、地域にいくつかのピーク植物がある場合、ほぼ同等に利用しようとします。グリッドの管理は複雑な問題であり、それを間違えることによって無駄にされる多くのお金があります。
グリッド用のフライホイールストレージシステムを製造する地元企業のBeacon Powerがあります。これらは、磁気軸受に乗って避難した部屋の大きなフライホイールです。各フライホイールは、約100 kWhの電力を貯蔵できます。これは生成ではなく純粋にストレージですが、利点は電力の格納と取得が電子的に処理されるため、非常に迅速に反応できることです。これらのフライホイールを設置して、短時間でピーキングして、吸収と生成の両方を行うビジネスケースを作ることができます。いくつかの新しい発電設備は、そのような短期貯蔵をローカルに組み込んでいます。これにより、最終的な動力源が水力、石炭、または石油であっても、全体的な設備は、適切に動作し、柔軟性があり、反応が速い発電所のように見えます。
近くにはもう1つの興味深い植物、Northfield Mountain Reservoirがあります。それは水の潜在的なエネルギーで動作するはるかに大きなエネルギー貯蔵所です。反応が遅い発電所が必要以上に生産している軽負荷時には、コネチカット川の上り坂からノースフィールドマウンテン貯水池に水が汲み上げられます。需要が高い場合、水は下り坂を流れて川に戻り、電力を生成します。ステーションには4つのリバーシブルジェネレーターがあり、それぞれ定格が270 MWであるため、ステーション全体で1 GWを超えるピーク電力をしばらく供給することができます。
彼らがほとんどの場合言ったことは多かれ少なかれ。プラス：
非常に大きな機械の場合、出力を変更するには有限の時間がかかります。ハイドロタービンバルブは開閉する必要があり、何トンもの流れる水に影響を与えます。石炭を供給したボイラーを備えた蒸気タービンは、負荷が低下した場合に炉内のエネルギーを処理する必要があります。
落雷/車がポールに当たる/家の火災または破線がフィーダーをショートさせる。ブレーカーが開きます。障害は、チェーンを上に伝播しないか、いくらか伝播する場合があります。負荷が急に下がる。回転機械のコントローラーは、エネルギー入力のシャットダウンを要求します。タービンドロップへの水供給、火力への石炭供給は低下します... 電圧は急速に上昇し、その後安定状態に落ち着きます。
ニュージーランドとフランスは、ラグビーワールドカップ決勝のハーフタイムの直前に12対11で試合を行います。ボールはゴールポストに向かって弧を描き、跳ね返ります。罰則はありません。参照は彼の笛を吹き、2つのチームはフィールドからジョギングします。1,300,000 NZの人々がテレビを見ることをやめる。22％がトイレに行きます。給水ポンプ場は数分間、サージに気づきません。127,000の電気水差しがオンになり、コーヒーをすばやく飲みます。もっと。電力負荷が大幅に増加します。電圧降下。より多くの水がダイヤルアップされます。もっと石炭、もっと... 2つのチームがフィールドに走り、やかんがオフになります。ライトがオフになっています。トイレは空いています。...負荷が低下します。石炭はまだ追加されています、今のところ...。電圧上昇...。
これらの発電機はすべて、発電機からプラグに至るまでの過程で発生する正確な電圧を生成します。
南アフリカでは、雷雨の際、照明が高圧線に近づくか直接当たるので、降車駅で大虐殺が発生します。これには保護があります（すぐに反応しようとします）が、近くの町の人々は、彼らのテレビが壊れたので、翌日電気修理店を埋める。これらのスパイクは、許容レベルが10％であるために許容されるネットワークに波及します。（私は経験から話し、ここでは物事を作りません）
世界の他の地域では、ハリケーン、地震が原因です。
他の状況では、高電力線に落ちる木によって引き起こされる可能性があります
大気特性の突然の変化。
電力網のリダイレクト（メインテナンスコール）
しかし、それはまた、家庭内でフィードバックを生成するデバイスによってそれ自身を引き起こす可能性があります。
何年にもわたって、新しい配線法の多くが導入され、これらのディップ/ピークはほとんど削除されました。しかし、許容差は依然として存在し、電流はデバイスのトランスを使用してさらに調整されるため、ほとんどのエンドユーザーデバイスはこの偏差を許容します。
他のすべての人が言ったように、グリッドは常に変化するものです。オランダの地元の電力会社に関するドキュメンタリーを見たことがあります。あなたが聞く最も一般的なことは、彼らが電気を生産しなければならない「典型的な」ピーク期間があるということです。通常、発電所はこれらの瞬間に備えます。需要の増加に追いつくのに十分な容量がありますか？
（特に予想外の）雨やシャワーなどの気象レーダーを監視しているエネルギー会社もあります。雨が多くの建物を冷やし、気温を維持するためにエネルギーを必要とするためです。典型的な（平均的な）応答は、人々がすべてを暖かく保つためにより多くの電気と電力を使用することです。これに対抗するために、発電所は雨が降りそうなときに、いつものように多くのエネルギーを供給しなければならないことを知っているので、より多くの容量を準備します。
これらの効果はすべてコンピュータによって制御されます。特定の状況下での多くの静力学および「典型的な予想」曲線は、グリッドがある程度安定しないようにモデル化されている可能性があります。実際、発電所自体に携わっているオペレーターはごくわずかです。小規模な発電所自体には1〜2人の技術者がいて、オフィスには1〜2人のオペレーターがいる可能性があります。
あなたの質問に戻ります：グリッドを安定させることは非常に困難です。機械よりも速く変化する可能性がある負荷のため、調整の多くは「期待されるパターン」で行われます。グリッドに風力タービンを追加すると、風が強く吹いているときに余分なMWがいくつか発生する可能性があり、数分後に停止すると消える可能性があるため、調整が多少難しくなります。
過電圧の主な理由は
負荷は本質的に抵抗性、誘導性、容量性です。この誘導性および容量性の負荷は、本質的に反応的な負荷であり、抵抗性負荷は、実（電力）と呼ばれます。通常の稼働中の電力システムでは、実電力と無効電力は平衡している必要があります。つまり、（大まかに）生成される実電力=消費される実電力（負荷+損失）でなければ、発電機の速度と周波数が増減します。同様に、生成された無効電力=消費された無効電力、そうでなければ電圧は増減します。通常、発電機は、電圧と周波数を監視することにより、負荷要件ごとに有効電力と無効電力を調整するために装備されています。ライトニングスイッチングのようなアクティビティは、突然の変動を引き起こし、過電圧を引き起こします。インダクタンスは電流の変化に対抗します。 さらなる参照のために。