事例紹介

サンティアゴ

Application
同期調相機, 発電機・モーター同期調相用
Country
USA
Year
2016
Power
0.7MW
Type
68FT
Article lead image
Photo Courtesy of GE

同期調相機をポニースターターモーターから切り離すことができ、摩擦損失を低減できるため、3つの加速パッケージにはSSSクラッチが選ばれました。

2016年、サザンカリフォルニアエジソン(SCE)は、サンオノフレ原子力発電所の閉鎖と、アメリカ最大規模の風力発電プロジェクトを接続するための高圧架空送電線への大規模投資に伴い、地域の電力系統を強化し無効電力を改善する必要がありました。その解決策として、サンティアゴ変電所に専用の同期調相機(シンクロナスコンデンサー)を追加しました。

GE社が選定されたベンダーとして、このプロジェクトに3基の81MVAR同期調相機(SC)を供給しました。GEは、これらの機械を加速・同期させる最もコスト効率が高く信頼性のある方法として、可変周波数駆動(VFD)システムによって駆動される誘導モーターからなるポニーモーターシステムを使用することを決定しました。

クラッチを取り付けることで達成されたエネルギー節約効果は、装置の寿命にわたるクラッチへの投資額を十分に上回り、よりシンプルなポニーモーターの使用を可能にしました。

彼らの最初の選択肢は、誘導電動機を同期調相機(SC)にフレキシブルカップリングで接続することでした。しかし、この方法だと、同期調相機が稼働している間はポニーモーターが常に回転し続けることになり、わずかではあるものの無視できない電力損失が発生します。

費用対効果の分析により、フレキシブルカップリングに比べて非常に小さい損失しかないクラッチを取り付けることで、これらの損失を取り除くことができ、クラッチシステムのわずかな追加費用はすぐに回収できることが分かりました。さらに、SSSクラッチを使用することで、連続回転するモーターはより高度で定期的なメンテナンスが必要になるため単純化した誘導電動機を使うことが可能となり、同期調相機(SC)の稼働率を損なうリスクを避けられました。

ポニーモーターをクラッチで切り離すもう一つの非常に重要な利点は、ローターの動力学(回転系の挙動)が単純化されることです。同期調相機(SC)は、しばしば電力電子回路で接続されたインバーター型再生可能エネルギーが多く存在する地域の電力系統の強化のために追加されます。これらの地域では、電気系統に高調波が多く発生しやすく、その結果、シャフトシステムに疲労トルクがかかることがあります。ポニーモーターを切り離すことで、システムの高い応力がかかる部分を減らすことができます。

さらに、重大な系統障害が発生した場合(同期調相機が短絡電流を発生させる役割を果たすとき)、障害によるトルクはポニーモーターに伝わらないため、その部分のシステムを考慮する必要がありません。

この設備で使用されているSSSクラッチはスペーサークラッチ設計で、まるで二重要素のフレキシブルカップリングのように機能し、もし機械が固着連結されていた場合にこの位置にあるはずのカップリングを直接置き換えます。クラッチの長さはフレキシブルカップリングとほぼ同じです。SSSクラッチはメインの油圧システムから少量の油流量を必要とし、今回はSSS社がクラッチを囲む油密ケースを提供し、カップリングガードの役割を果たしています。