第13講 並行運転の条件
同期発電機を電力系統に接続するための5つの条件
よっしゃ！第13講いくで！
今回のテーマは「並行運転の条件」や。
同期発電機を電力系統に接続（並列）するために必要な条件を学ぶで！
これ、電験三種では超頻出やから、しっかり覚えてな！
📚 この講座で学ぶこと
✅ 並行運転とは何かを理解する
✅ 並行運転に必要な5つの条件をマスター
✅ 同期投入のタイミングを理解する
✅ 条件が合わないとどうなるかを知る
まず「並行運転」って何かを理解しよか。
並行運転（並列運転とも言う）は、複数の発電機を同じ電力系統に接続して運転することや。
🔑 並行運転のメリット
・供給力アップ：複数台で大きな電力を供給
・信頼性向上：1台が故障しても他で対応
・効率的運用：需要に応じて台数調整
「なんで条件がいるん？テキトーに繋いだらアカンの？」って思うやろ？
ちょっと考えてみ。
🎵 バンドで例えると…
ギターとドラムがバラバラのテンポで演奏したら…？
→ めちゃくちゃな音楽になるやろ！
発電機も同じや！
電圧や周波数がバラバラな発電機を繋いだら…
⚠️ 条件が合わないと…
・大きな循環電流が流れる
・発電機にダメージを与える
・最悪、系統全体が停電する
せやから、接続する前にしっかり条件を合わせる必要があるんや！
ほな、いよいよ本題や！
並行運転に必要な5つの条件を紹介するで！
② 周波数が等しい
③ 起電力の位相が等しい
④ 起電力の相順（相回転）が等しい
⑤ 起電力の波形が等しい
この5つ、全部覚えとけ！電験では絶対出るで！
💡 覚え方
「大周位相波（だいしゅういそうは）」
大きさ・周波数・位相・相順・波形
語呂合わせで覚えよう！
ほな、ここで確認問題や！
同期発電機の並行運転の条件として、含まれないものはどれ？
OK、もう一回整理しよか！
並行運転の5条件
① 起電力の大きさが等しい
② 周波数が等しい
③ 起電力の位相が等しい
④ 起電力の相順が等しい
⑤ 起電力の波形が等しい
💡 ポイント
「極数」は条件に入っていない！
極数が違っても、周波数が同じなら並行運転できるで。
並行運転の5条件のうち、「大周位相波」の「位」は何を指す？
さすがや！ほな応用問題いくで。
4極の発電機Aと6極の発電機Bを同じ系統で並行運転する場合、それぞれの回転速度[min⁻¹]の組み合わせとして正しいものは？（周波数50Hz）
ほな、各条件を詳しく見ていこか！
まずは条件①：起電力の大きさが等しいや。
なぜ電圧を合わせる？
電圧が違うと、電圧差によって無効循環電流が流れるんや。
🔑 電圧が違うと…
・無効循環電流が流れる（電力は供給しない無駄な電流）
・高い方の発電機が進相運転になる
・低い方の発電機が遅相運転になる
→ 励磁を調整して電圧を合わせる！
次は条件②：周波数が等しいや。
なぜ周波数を合わせる？
周波数が違うと、位相差がどんどん変化してしまうんや！
例えば、系統が50Hzで発電機が50.1Hzやったら…
1秒間に0.1回分（36°）ずつズレていく！
10秒で1回転分ズレて、電流が暴れることになるで。
🔑 周波数が違うと…
・位相差が時間とともに変化し続ける
・有効循環電流が変動する
・発電機が「うなり」を起こす
→ 原動機の速度を調整して周波数を合わせる！
ここで問題や！
並行運転する2台の同期発電機で、起電力の大きさに差があると、どのような電流が流れる？
循環電流の種類を整理しよか！
無効循環電流
原因：電圧（起電力の大きさ）の差
電力は供給しない（無効電力成分）
有効循環電流
原因：位相の差
有効電力の分担に影響
💡 覚え方
電圧差 → 無効（励磁で調整）
位相差 → 有効（原動機で調整）
周波数の差による影響は、どちらに近い？
ええぞ！応用問題や！
並行運転中の発電機で、無効循環電流を減らすにはどうする？
次は条件③：起電力の位相が等しいや。
これ、投入のタイミングでめちゃくちゃ大事やで！
🔑 位相がズレていると…
・投入の瞬間に大きな突入電流が流れる
・最悪の場合（180°ズレ）、定格の2倍以上の電流！
・発電機や遮断器に大きなダメージ
残りの2つも確認しとこか！
条件④：相順（相回転）が等しい
三相交流のU→V→Wの順序が同じこと。
相順が逆やと、逆相電圧が加わって大変なことになる！
条件⑤：波形が等しい
どちらも正弦波であること。
波形が違うと、高調波による循環電流が流れる。
💡 実際の調整方法
・電圧：励磁電流で調整
・周波数・位相：原動機の速度で調整
・相順：接続時に確認（一度確認すればOK）
・波形：通常は問題なし（正弦波設計）
5条件の確認問題や！
同期発電機を電力系統に投入する際、位相が大きくズレているとどうなる？
位相差の影響を整理しよか！
投入時の位相差の影響
位相がズレている = 電圧差がある状態
→ 大きな突入電流が瞬間的に流れる！
最悪のケース（180°ズレ）
系統電圧と発電機電圧が逆向き
→ 電圧差 = 2E（定格の2倍！）
→ 突入電流も非常に大きくなる
💡 だから…
同期検定器を使って、位相がぴったり一致したタイミングで投入する！
投入のベストタイミングは、位相差がいくつのとき？
よっしゃ！応用問題いくで！
同期発電機の相順（相回転）が系統と逆の場合、どのような現象が起こる？
ほな、実際に投入するときに使う道具を紹介するで！
同期検定器（シンクロスコープ）や！
🔑 同期検定器の使い方
・針が回転：周波数がズレている
・針が真上で静止：周波数・位相が一致 → 投入！
・針の回転速度 = 周波数差
・針の位置 = 位相差
同期投入の手順をまとめとくで！
手順①：相順の確認
最初に一度だけ確認（接続を間違えなければOK）
手順②：電圧を合わせる
励磁電流を調整して、系統電圧と発電機電圧を等しくする
手順③：周波数を合わせる
原動機の速度を調整して、周波数を系統に近づける
同期検定器の針がゆっくり回転するように調整
手順④：投入！
同期検定器の針が真上（同期点）に来た瞬間に遮断器を投入
💡 実際の投入では…
現代では自動同期投入装置が使われることが多い。
コンピュータが条件を監視して、自動で投入してくれるで！
電験三種でよく出るポイントをまとめとくで！
| 条件 | ズレた時の影響 | 調整方法 |
|---|---|---|
| 電圧（大きさ） | 無効循環電流 | 励磁電流 |
| 周波数 | うなり・変動 | 原動機速度 |
| 位相 | 突入電流 | 投入タイミング |
| 相順 | 大電流（短絡相当） | 接続確認 |
| 波形 | 高調波電流 | （通常問題なし） |
📝 頻出パターン
・5条件を全て答えさせる問題
・条件不一致時の影響を問う問題
・調整方法（励磁 or 速度）を問う問題
最後に総合問題や！
同期発電機を電力系統に並列投入する際、電圧を合わせるために調整するものはどれ？
調整方法を確認しよか！
電圧を調整するには？
誘導起電力 E は励磁電流で決まる
→ 励磁電流を調整して電圧を合わせる！
周波数を調整するには？
周波数 f は回転速度で決まる
→ 原動機の速度を調整して周波数を合わせる！
💡 覚え方
電圧 → 励磁（界磁）
周波数 → 速度（原動機）
同期検定器の針がゆっくり回転している場合、何を調整する？
よっしゃ！最後に全体をまとめるで！
📝 第13講のまとめ
① 並行運転の5条件（大周位相波）
・起電力の大きさが等しい
・周波数が等しい
・起電力の位相が等しい
・相順が等しい
・波形が等しい
② 調整方法
・電圧 → 励磁電流で調整
・周波数 → 原動機速度で調整
③ 同期投入
・同期検定器で位相を確認して投入
お疲れさん！第13講「並行運転の条件」終了や！
📝 今日のまとめ
✅ 並行運転には5つの条件が必要（大周位相波）
✅ 電圧は励磁で、周波数は速度で調整
✅ 同期検定器で位相を確認して投入
✅ 条件不一致は循環電流や突入電流の原因