ジェネレータを並列化する方法: 包括的なガイド

発電機を並列化する方法: 包括的なガイド

2025 年 3 月 14 日
バイソン

発電機への投資は大きな決断です。負荷の総電力要件、発電機の出力、燃料の種類、燃料の柔軟性（デュアル燃料発電機）、発電機の携帯性など、多くの変数を考慮する必要があります。

これらすべての要素を考慮して、優れた発電機を購入し、その性能に満足しています。しかし、数年後、電力需要が増加し、既存の発電機では必要な電力を供給できなくなります。

このような状況ではどうすればよいでしょうか? 現在の発電機を捨てて、より強力で高価な新しい発電機を購入すべきでしょうか? それとも、他の選択肢があるのでしょうか?

大型の発電機に多額の費用をかけずに、現在の発電機を引き続き使用できる方法があることがわかりました。その背後にある概念は、2 つの発電機を並列に動作させて、両方の発電機の電力を組み合わせることです。この概念に馴染みがない場合は、発電機を並列にする方法を引き続きお読みください。

この記事では、BISON が並列発電機の意味と、それらがシステムとしてどのように連携するかについて説明します。また、並列発電機システムの利点と信頼性に焦点を当て、すべての基本を理解できるようにします。

発電機の並列運転とは何ですか？または並列発電機とは何ですか？

2 台以上の発電機を同じ負荷 (共通負荷) に電力を供給するように配置する場合、これらの発電機は並列接続されているといいます。並列接続は、電力需要が変動する場合や、中断のない電力が不可欠な場合に特に役立ちます。これにより、需要に応じてスケールアップまたはスケールダウンできる、より堅牢な電源が作成されます。

発電機を並列接続する主な利点は次のとおりです。

強化された出力

高価でメンテナンスが難しい大型発電機 2,000 台に投資する必要はありません。並列接続により、複数の小型発電機の出力を組み合わせて電力ニーズを満たすことができます。たとえば、4,000 ワットの同一発電機 XNUMX 台を並列接続すると、理論上は XNUMX ワットの電力を得ることができます。

これは、お客様のニーズに合わせて電力システムを拡張できるスケーラブルなソリューションです。これは、大規模な施設、産業施設、および大量のスケーラブルな電力を必要とする重要な業務に特に役立ちます。

費用

投資収益率を最大化したい業界にとって、並列化は柔軟で効率的、かつ経済的に実現可能なソリューションを提供します。

燃料の効率的な使用: 現在の負荷に必要な発電機のみを稼働させることで、燃料消費を最小限に抑えます。大型の発電機の場合、負荷が減ると効率は30%以下になりますが、小型の発電機であれば、軽負荷時でも発電機の稼働率が高くなります。そのため、全体の効率は80%以上になります。
メンテナンスコストを削減小型発電機はメンテナンスコストが低くなる傾向があります。また、両方の発電機が負荷を共有するため、どちらの発電機にも負担がかからず、摩耗が軽減されます。
拡張性: 小型の発電機（できれば自分のものと同じもの）を購入しておくと、電力需要が増えた場合に多額の費用を節約できます。大型の発電機はコストが高くなります。

サイズ

サイズももう 1 つの要素です。住宅ユーザーにとってはメリットがないかもしれませんが、RV 所有者やキャンプ中に発電機を使用する人にとっては、小型の発電機 (2 台持ち歩く場合でも) のメリットがあります。

冗長化

2 台の発電機を並列接続すると、最初の発電機が故障しても、もう 1 台の発電機が動作しているため、電力が完全に失われることはありません。これは、病院、データセンター、緊急システムなど、停電が許されない環境では特に重要です。

並列発電機の規格

2 台の発電機を並列に接続して稼働させることを考えている場合、単に接続して動作するのを待つよりも複雑になります。

まず、すべてのジェネレータが並列操作をサポートしているわけではありません。したがって、1 つのジェネレータが他のジェネレータと互換性があると盲目的に想定しないでください。並列操作のサポートについては、ジェネレータ (または公式ドキュメント) に記載されています。

次に、2 つの発電機の電気特性について説明します。ここで、発電機の重要な 3 つの側面は、周波数、電圧、極性 (位相) です。

電圧マッチング: すべての発電機は同じ電圧出力を持つ必要があります。たとえば、両方の発電機を 230V、400V、またはシステムに必要な任意の電圧に設定する必要があります。電圧が一致しないと、機器が損傷したり、電力が不安定になったりする可能性があります。
周波数マッチング: 発電機は同じ周波数 (50 Hz または 60 Hz など) で動作する必要があります。周波数が異なると電気干渉が発生し、システムに悪影響を与える可能性があります。
位相整合: スムーズな電力伝送を確保し、電力サージを防止するには、発電機の位相角を正確に調整する必要があります。

しかし、現実は完璧ではなく、5 台のマシンが同じ結果を生み出すことはありません。同じメーカー、モデル、バッチなどから XNUMX 台の同一の発電機を購入したとしても、出力はわずかに異なります。出力電圧の場合、差は XNUMX% 未満である必要があります。位相角の差は XNUMX° を超えてはなりません。

通常、同じメーカー、モデル、容量の同一の発電機をグループ化すると、並列化が簡単になります。これらの発電機には、プロセスを簡素化するための同期テクノロジが組み込まれていることがよくあります。ただし、高度なコントロールパネルを備えた最新の発電機では、異なるモデルやサイズの発電機を並列化することもできます。この場合、ユニット間で電力が適切に分配されるようにするには、より複雑な同期および負荷分散システムが必要です。

場合によっては、異なる燃料タイプ（ディーゼル、天然ガス、ハイブリッドモデルなど）を使用する発電機を並列に接続することもできます。この構成では、燃料効率と運用の柔軟性が向上しますが、安定した動作のためには通常、高度な制御システムが必要です。

発電機を並列接続する方法

発電機の互換性を確認したら、次のステップは発電機を並列接続することです。このセクションでは、発電機を並列接続して信頼性の高い電力システムを構築するプロセスについて説明します。

正しい配線と接続を設定する

すべての配線は電気コードと安全基準に準拠する必要があります。電気システムの経験がない場合は、この手順を実行するために専門家に相談することをお勧めします。次のガイドラインに従うように注意してください。

並列バスシステム: 発電機を並列バスに接続します。並列バスは、電力を均等に分配するための共通リンクとして機能します。このバスにより、複数の発電機からの電力を効率的に組み合わせることができます。
転送スイッチ: 転送スイッチを設置して、発電機をシステムまたは主負荷から安全に接続および切断します。これらのスイッチは、システムを電力過負荷や予期しない逆流から保護します。
適切な接地: 感電を防ぎ、機器の損傷のリスクを軽減するために、各発電機が適切に接地されていることを確認してください。

同期プロセス

同期とは、発電機の電気特性を調整してユニットとして動作できるようにするプロセスです。これは、損傷を避けるために慎重に実行する必要がある重要なステップです。同期の主な側面は次のとおりです。

電圧同期: すべての発電機の電圧出力が同じであることを確認します。メーターまたは電気メーターを使用して、各発電機の電圧制御設定を調整することで、発電機の電圧を確認できます。自動電圧調整器 (AVR) は、最新の発電機に標準装備されており、出力電圧を安定させ、同期を容易にします。
周波数同期: すべての発電機の周波数は正確に一致する必要があります。これは、各発電機のエンジン速度を調整することによって実現されます。精度を確保するため、通常はタコメータが使用されます。
位相同期: 位相同期により、すべての発電機の波形が一致するように調整されます。発電機を並列バスに接続する前に、位相を合わせるために自動同期システムまたは手動同期チェッカーが通常使用されます。
自動同期システム: 現代の発電機には、電圧、周波数、位相調整を自動的に監視および調整する自動同期システムが装備されていることがよくあります。これらのシステムにより、特に複数の発電機や異なるサイズのユニットを使用する場合に、並列接続がより安全かつ簡単になります。

ロードバランシング

同期が完了し、発電機が並列で稼働したら、次のステップは負荷分散を管理することです。適切な負荷分散により、各発電機が総電力出力に比例して貢献し、単一ユニットの過負荷を防止します。

均等な負荷分散

総電気負荷が発電機の容量に応じて発電機間で分散されるようにします。たとえば、50 台の同じ 50 kW 発電機があるシステムでは、各発電機が負荷の XNUMX% を処理する必要があります。発電機の容量が異なるシステムでは、高度な負荷分散コントローラーがそれに応じて負荷を分散できます。

監視と調整

負荷分散は、発電機の制御パネルまたは集中監視システムを使用して常に監視する必要があります。不均衡があれば、発電機の調速機 (速度を制御) または電圧レギュレータ (出力電圧を制御) を使用して調整する必要があります。最新のコントローラは通常、これらの調整を自動的に処理します。

並列セットアップのテスト

テストは、並列発電機のセットアップにおける最終ステップです。テストにより、システムが効率的かつ安全に動作していることが保証されます。セットアップをテストするには、次の手順に従います。

目視検査を行う: テストの前に、すべての配線、接続、接地、およびコンポーネントが適切に設置され、安全基準を満たしていることを確認してください。
無負荷テストを実行する: 一度に 1 台の発電機を起動し、負荷をかけずに同期させます。電圧、周波数、位相が適切に調整されていることを確認します。
徐々に負荷をかける: 同期が確認できたら、徐々に負荷をかけていきます。各発電機のパフォーマンスを監視し、負荷分散がバランスよく行われているか確認します。
パフォーマンスの監視: 発電機の制御パネルまたは監視システムを使用して、異常な電圧、周波数、または負荷分布がないか確認します。必要に応じて設定を調整します。
安全手順: テスト中は常に安全プロトコルに従ってください。予期しない問題に対処するために、適切な保護装置と手順を用意してください。

並列ケーブルキットを使用している場合は、発電機を並列接続するための手順を以下に示します。

並列運転をサポートするインバーター発電機を 2 台お持ちの場合はラッキーです。これらの発電機の前面パネルには、「並列運転対応」などの表示があります。並列運転が最も簡単です。

可能な限り、発電機と同じメーカーから発電機並列化キットを購入する必要があります。これは、2 台の発電機を並列に接続するための特別なコネクタキットです。並列コネクタには、2 台の発電機の出力を結合する出力ソケットがパネル上に付いています。次に、発電機の取扱説明書と並列化キットの手順を参照してください。通常は、プラグを差し込むだけで動作します。

発電機の並列化に関するトラブルシューティングのヒント

発電機の並列化には大きなメリットがありますが、課題もあります。システムをシームレスに動作させるには、すべてのコンポーネントが完全に調和して動作する必要があります。以下では、発電機の並列化に関する最も一般的な課題と、それが電力システムに与える影響について説明します。

電圧不一致

並列システム内の発電機は、同じ出力電圧を持つ必要があります。不一致があると、負荷分散が不均一になったり、発電機コンポーネントが過熱したり、深刻な場合には、システムに接続された電気機器が損傷したりする可能性があります。

解決法：

同期する前に、すべての発電機が同じ電圧を生成するように適切に調整されていることを確認してください。動作中に安定した電圧出力を維持するには、自動電圧レギュレータ (AVR) を使用します。

周波数の不一致

発電機を連携して動作させるには、出力周波数 (通常は 50 Hz または 60 Hz) が同じである必要があります。周波数の不一致は、機械的ストレス、サージ、および不安定な動作を引き起こす可能性があります。

解決法：

各発電機のエンジン速度を調整して、周波数が同じになるようにします。自動同期システムを備えた最新の発電機は、周波数を自動的に監視および調整するため、この種の問題のリスクが軽減されます。

不均等な負荷分散

並列システムでは、発電機は容量に応じて電気負荷を分担する必要があります。過負荷の発電機は、過熱、燃料効率の低下、機械の摩耗が発生する可能性があります。一方、十分に活用されていない発電機は、燃料を無駄にし、効率的に動作しない可能性があります。

解決法：

負荷分散コントローラを使用して、発電機間で負荷を均等に分散します。これらのデバイスは、負荷状態を継続的に監視し、それに応じて各発電機の出力を調整します。

高調波歪み

高調波歪みとは、通常、異なる仕様または条件で稼働する発電機によって発生する電力システムの電気波形の乱れを指します。また、電子機器や可変速ドライブなどの非線形負荷がシステムに接続されている場合にも発生することがあります。高調波歪みは、システム全体の効率を低下させ、敏感な電子機器を損傷する可能性があります。また、回路にノイズを発生させ、変動する電力出力を生じることもあります。

解決法：

歪みを最小限に抑えるために、電力システムに高調波フィルターを設置します。また、高調波干渉を減らすために、発電機の仕様が適合していることを確認します。

ジェネレータの互換性の問題

異なるサイズ、モデル、またはメーカーの発電機を組み合わせる場合、並列化はより困難になります。互換性のない仕様の発電機は、効率的に動作しなかったり、適切に同期できなかったりする可能性があり、システム全体のパフォーマンスと信頼性が低下します。

解決法：

システム内の発電機が同一であるか、高度な制御システムを備えていることを確認してください。最新の発電機は互換性の問題に対処できるように設計されていることが多く、異なる容量のユニットをシームレスに並列接続できます。

制御システムにおける通信障害

制御システムは、並列発電機の監視と管理に不可欠です。通信システム (たとえば、コントローラ間またはセンサー間) に障害が発生すると、発電機が同期して動作しない可能性があります。通信エラーにより、同期が不十分になり、負荷分散が不均一になり、動作が非効率になる可能性があります。

解決法：

制御システムの定期的なメンテナンスを実行して、すべての機器が正常に動作し、通信チャネルが開いたままであることを確認します。バックアップ通信システムも、障害のリスクを軽減するのに役立ちます。

まとめ：

発電機を並列接続すると、電力容量、信頼性、柔軟性の向上など、大きなメリットが得られますが、高品質の機器と適切な設定が必要です。電圧、周波数の不一致、負荷の不均衡などの問題は、発電機システムの全体的なパフォーマンスに影響を与える可能性があり、解決しないと、コストのかかる修理やダウンタイムにつながる可能性があります。

一流として中国の専門発電機メーカー、当社は効率的な並列化と比類のないパフォーマンスを実現するよう設計された、幅広い高品質の発電機とアクセサリを提供しています。産業用、重要なバックアップ電源、またはリモート操作用の発電機が必要な場合でも、当社の製品は信頼性と耐久性を提供します。複雑なセットアップの場合は、BISON の専門チームに相談することで、これらの課題を回避し、発電機システムをシームレスに動作させることができます。