JP2014090548A

JP2014090548A - 電力供給方法

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Publication number: JP2014090548A
Application number: JP2012238172A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Itaya; 均板谷; Masateru Hama; 匡輝浜; Kazuo Matsuhisa; 和央松久
Original assignee: Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-05-15

Abstract

【課題】様々な出力の発電機に対する負荷運転試験にも対応することができ、且つ、上記発電機で発電した電力を変換する際の変換効率を向上させることにより変換時の電力消費量を軽減することが可能な電力供給方法を提供する。
【解決手段】電力供給方法は、電力供給システムＸ１において、インバータ２４Ａの負荷容量（５００ｋＷ）以下の負荷運転試験のときは、インバータ２４Ａだけでディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに負荷が付与される。また、インバータ２４Ａの負荷容量を超える負荷運転試験のときは、インバータ２４Ａだけでは不足する分の負荷が電力供給システムＸ２のインバータ３４Ａからディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに付与される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関に連結された発電機に対して段階的に負荷を付与して運転する負荷運転試験が行われたときに上記発電機で発電された電力を変換して予め定められた負荷系統に供給する電力供給方法に関する。

内燃機関を用いた発電設備として、従来より、ディーゼルエンジン（以下「エンジン」と略称する。）と同期電動機などの発電機とが連結されたディーゼル発電機関が知られている。ディーゼル発電機関は、主として、工場設備やオフィスビルにおけるコージェネレーションシステムに組み込まれていたり、或いは、船内電源用として船舶に搭載されている。この種のディーゼル発電機関の工場試験の一つに負荷運転試験がある。この負荷運転試験の試験方法は、日本工業規格（ＪＩＳＦ４３０６，ＪＩＳＢ８０１４）や日本海事協会の船級規則、国際規格（ＩＳＯ８５２８，ＩＳＯ３０４６）などに定められており、これらの定めによると、上記発電機に対して段階的に負荷を付与して運転試験する必要がある。例えば、上記発電機の定格出力の１００％負荷、７５％負荷、５０％負荷、２５％負荷、０％、２５％負荷、５０％負荷、７５％負荷、１００％負荷、１１０％負荷、１００％負荷の順に負荷を付与して一定時間ずつ連続して運転試験が行われる。

従来、上記負荷運転試験では、特許文献１に記載されるように、電解液に接する電極の位置を上下方向へ移動させることにより抵抗値を無段階的に変化させることができる液体抵抗器によって、段階的な負荷が上記発電機に付与される。また、特許文献２及び３には、上記液体抵抗器を使用せずに、任意の条件でエンジンや発電機の運転試験を行うとともに、運転試験中の発電機の出力をインバーターによって所定の電力に変換して負荷設備に回生することができる電力回生システムが開示されている。

特開平７−２１８６０６号公報特開２０１０−６８６９７号公報特開２０１０−５７２５７号公報

しかしながら、上記液体抵抗器によって負荷を付与する方法では、一定負荷での運転試験中に液体抵抗器の発熱によって液体の量や温度が変化するため、負荷を一定に維持することが困難である。また、上記負荷運転試験中に発電された電力が液体抵抗器で熱として無駄に消費されるので、省エネルギーの観点及び環境規制の観点からも好ましくない。そのため、近年、上記負荷運転試験の試験設備を、上記液体抵抗器を用いた設備から特許文献２及び３に記載の電力回生システムを用いた設備に切り替える傾向にある。

ところで、エンジンの製造業者は、単一出力のエンジンだけを製造しているのではなく、例えば、機関出力が数百ｋＷ〜数千ｋＷまでの様々なエンジンを製造している。一般に、上記負荷運転試験は、製造業者の製造設備内に設けられた運転試験場などで行われるが、この運転試験場の試験設備は、様々な出力のエンジンの試験に対応できるように、最大出力のエンジンに基づいて整えられている。そのため、上記液体抵抗器を用いた従来の試験設備から特許文献２又は３に記載の新たな設備（電力回生システム）に切り替える場合は、その試験設備で試験される最大出力のディーゼル発電機関に適用できる大容量のインバーターを設ける必要がある。しかしながら、最大出力のディーゼル発電機関は、中型のディーゼル発電機関に比べて出荷量が少なく、必然的にその試験頻度も少ない。それにも関わらず、大容量のインバーターを設けるとなると、膨大な設備費が必要となるだけでなく、インバーターを有効に利用することができないという問題がある。また、インバータの出力許容量に対する負荷電流の比率が低い場合は、インバータの変換効率が低くなるため、インバータの電力消費量が大きくなり、高い省電力効果を得ることができない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、様々な出力の発電機に対する負荷運転試験にも対応することができ、且つ、上記発電機で発電した電力を変換する際の変換効率を向上させることにより変換時の電力消費量を軽減することが可能な電力供給方法を提供することにある。

(1) 本発明は、内燃機関に連結された第１発電機に対して段階的に負荷を付与して運転する負荷運転試験が行われたときに上記第１発電機で発電された電力を変換して予め定められた負荷系統に供給する第１電力供給装置と、負荷容量が上記負荷運転試験時に上記第１発電機に要求される最大負荷よりも小さい第１負荷に設定され、上記第１発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与する第１負荷手段と、所定の負荷を上記第１発電機に付与する第２負荷手段と、を備えた電力供給システムに適用される電力供給方法である。この電力供給方法は、上記負荷運転試験時に上記第１発電機に要求される要求負荷が上記第１負荷以下の場合は、上記第１負荷手段だけで上記第１発電機に上記要求負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記要求負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する第１手順と、上記要求負荷が上記第１負荷よりも大きい場合は、上記第１負荷手段で上記第１発電機に上記第１負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記第１負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記要求負荷に対する不足分の第２負荷を上記第２負荷手段で上記第１発電機に付与する第２手順と、を含む。ここで、上記内燃機関は、単体の内燃機関のみならず、複数の内燃機関を含む概念である。また、上記第１発電機は、単体の発電機のみならず、複数の発電機を含む概念である。したがって、上記電力供給システムとしては、単体の内燃機関に連結された一つ又は複数の発電機からなる発電機関や、複数の内燃機関に連結された一つ又は複数の発電機からなる発電機関を含む。

この電力供給方法によれば、上記第１負荷以下の負荷運転試験のときは、上記第１負荷手段だけで上記第１発電機に負荷が付与され、上記第１負荷を超える負荷運転試験のときは、上記第１負荷手段だけでは不足する上記第２負荷が上記第２負荷手段から付与される。これにより、上記電力供給システムにおいて上記第１負荷を超える負荷運転試験が必要な発電機が試験対象の場合でも、不足する負荷が上記第２負荷手段から補われる。その結果、様々な出力の発電機に対して負荷運転試験を行うことができる。また、上記第１電力供給装置として、最大出力の発電機に対応する大容量のものを設ける必要がなく、比較的小さい容量のものでも対応できるため、試験対象の発電機の出力に関わらず上記第１電力供給装置の変換効率が向上する。これにより、上記第１電力供給装置における消費電力が減少する。

(2) 上記第２負荷手段は、抵抗器を含むものである。この場合、上記第２手順は、上記要求負荷が上記第１負荷よりも大きい場合は、上記第１負荷手段で上記第１発電機に上記第１負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記第１負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第２負荷に対応する電力を上記抵抗器で熱に変換する。

これにより、上記第１負荷手段では十分な負荷を付与できない大容量の発電機に対して負荷運転試験を行う場合でも、既存設備として試験設備に存在していた液体抵抗器などの抵抗器を流用又は兼用することで、上記第１負荷を超える部分についても負荷運転試験が可能となる。

(3) 上記電力供給システムは、他の内燃機関に連結された他の第２発電機に対して上記負荷運転試験が行われたときに上記第２発電機で発電された電力を変換して上記負荷系統に供給する第２電力供給装置を更に備えている。また、上記第２負荷手段は、上記負荷運転試験時に上記第２発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与するものである。また、上記第２手順は、上記第２電力供給装置が無負荷である場合に上記第１発電機の二次側と上記第２電力供給装置の一次側とを接続して並列電路を形成する第３手順を含んでいる。この場合、上記第２手順は、上記負荷運転試験時に上記第１発電機に要求される要求負荷が上記第１負荷よりも大きい場合は、上記第１負荷手段で上記第１発電機に上記第１負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記第１負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第２負荷手段で上記第１発電機に上記並列電路を介して上記第２負荷を付与しつつ上記第２電力供給装置から上記第２負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する。

これにより、上記第１発電機とは別の上記第２発電機に対応する上記第２電力供給装置が設けられている場合であって、この第２電力供給装置が無負荷の場合は、上記第１発電機の二次側と上記第２電力供給装置の一次側とが接続されて並列電路が形成されるので、上記第１負荷手段だけでは負荷が不足する場合は、上記第２負荷手段から上記並列電路を通じて上記第１発電機に負荷を付与することができる。このように、使用してない第２電力供給装置を利用することができるので、上記第１負荷を超える部分についても負荷運転試験が可能となり、且つ、試験設備の稼働率が上がる。

本発明によれば、様々な出力の発電機に対する負荷運転試験にも対応することができ、且つ、試験設備における電力消費量を減少させることが可能となる。

負荷運転試験が行われる試験設備Ｘの構成を示す模式構成図である。変換盤２２，３２の概略構成、及び電力回収装置２４，３４の概略構成を示すブロック図である。試験設備Ｘで負荷運転試験が行われたときの動作状態を示す模式構成図である。試験設備Ｘで負荷運転試験が行われたときの動作状態を示す模式構成図である。試験設備Ｘで負荷運転試験が行われたときの動作状態を示す模式構成図である。試験設備Ｘで負荷運転試験が行われたときの動作状態を示す模式構成図である。試験設備Ｘで負荷運転試験が行われたときの動作状態を示す模式構成図である。試験設備Ｘでディーゼル発電機関２１Ａを常用発電機として運転させたときの動作状態を示す模式構成図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［試験設備Ｘ］
まず、図１を参照して、本発明の電力供給方法が適用される試験設備Ｘについて説明する。試験設備Ｘは、ディーゼルエンジン１９（本発明の内燃機関の一例、以下「エンジン１９」と略称する。）と、発電機２０（本発明の第１発電機及び第２発電機の一例）と、からなるディーゼル発電機関２１（２１Ａ〜２１Ｆ）に対して負荷運転試験を行うことができる設備であり、図１に示されるように、３台のディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃが発電した電力を後述の負荷設備Ｚに供給するための電力供給システムＸ１と、３台のディーゼル発電機関２１Ｃ〜２１Ｅが発電した電力を負荷設備Ｚに供給するための電力供給システムＸ２と、並列切替盤５０と、を備えている。

ここで、上記負荷運転試験とは、ディーゼル発電機関２１の発電機２０に対して段階的に負荷を付与してディーゼル発電機関２１を駆動させる運転試験のことであり、ディーゼル発電機関２１の主要性能とその実用における信頼性・耐久性を確認するために行われる。なお、上記負荷運転試験の方法については、日本工業規格（ＪＩＳＦ４３０６，ＪＩＳＢ８０１４）や日本海事協会の船級規則、国際規格（ＩＳＯ８５２８，ＩＳＯ３０４６）などに定められている。

［電力供給システムＸ１］
図１に示されるように、電力供給システムＸ１は、３台のディーゼル発電機関２１（２１Ａ〜２１Ｃ）と、変換盤２２と、電力回収装置２４と、３台の水抵抗器２５（２５Ａ〜２５Ｂ）と、を備えている。なお、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの発電機２０が本発明の第１発電機に相当する。

ディーゼル発電機関２１は、エンジン１９の出力軸に同期電動機などの発電機２０が連結されて構成されている。エンジン１９は、船舶やコージェネレーションシステム、常用又は非常用発電設備などにおいて発電機２０に回転力を供給する駆動源として使用されるものであり、例えば、機関出力が数百ｋＷ〜数千ｋＷのディーゼルエンジンである。なお、本実施形態では、内燃機関の一例としてディーゼルエンジン１９を例示するが、これに限られず、ディーゼルエンジン１９に代えてガスエンジンやガスタービンなどを用いることもできる。

３台のディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃそれぞれの発電機２０は電路２６Ａ〜２６Ｃによって変換盤２２に接続されている。各電路２６Ａ〜２６Ｃには、水抵抗器２５（本発明の第２負荷手段、抵抗器の一例）が設けられている。水抵抗器２５は、ディーゼル発電機関２１の発電機２０に所定の負荷を付与するものである。この水抵抗器２５は、電解液中で電極の位置を上下方向へ移動させることにより、電極と電解液との接触面積を変更させて、電極間の抵抗値を無段階的に変化させることができる。これにより、水抵抗器２５から発電機２０に対して任意の負荷を付与することができる。

図２に示されるように、変換盤２２は、３台のディーゼル発電機関２１それぞれに対応して、３つのコンバータ２７（２７Ａ〜２７Ｃ）と、３つの調整レバー３０（３０Ａ〜３０Ｃ）と、３つの電力計３１（３１Ａ〜３１Ｃ）とを備えている。調整レバー３０は、コンバータ２７の負荷電力量を調整する用途として使用される。また、電力計３１は、コンバータ２７の負荷電力を計測して表示するものである。調整レバー３０が操作されることによって、コンバータ２７に内蔵された電力制御部（不図示）に電力設定用の信号が送られて、その信号に応じた電力量となるようにコンバータ２７の負荷電力量が設定される。これにより、調整レバー３０の操作量に応じた負荷電力量の設定が可能となる。本実施形態では、オペレータは、電力計３１の数値（電力量）を確認しながらコンバータ２７の負荷電力量を調整する。なお、コンバータ２７の前記電力制御部は、コンバータ２７の最大負荷電力を制限する機能を備えている。

コンバータ２７は、変換盤２２の内部に設けられている。コンバータ２７は、発電機２０で発電された交流の電力を直流に変換するものである。それぞれのコンバータ２７の二次側の端子は電力回収装置２４に接続されており、コンバータ２７で変換された直流電力が電力回収装置２４に入力される。本実施形態では、負荷容量が１９７ｋＷのコンバータ２７が用いられている。

図２に示されるように、電力回収装置２４は、インバータ２４Ａと、インバータ２４Ａからの信号を受けて点灯される表示ランプ２４Ｄと、インバータ２４Ａにおける出力電力を表示するための表示部２４Ｅとを備えている。インバータ２４Ａの内部には、直流を交流に変換するインバータ回路（不図示）と、入力された電力に応じたインバータ回路の出力を自動的に増減する電力制御部（不図示）とが設けられている。コンバータ２７で直流に変換された電力はインバータ２４Ａに入力される。インバータ２４Ａは、コンバータ２７から入力された直流の電力を上記インバータ回路で交流に変換して、後述の負荷設備Ｚに供給する。本実施形態では、負荷容量が５００ｋＷのインバータ２４Ａが用いられている。なお、インバータ２４Ａによって、本発明の第１電力供給装置及び本発明の第１負荷手段が実現されている。

負荷設備Ｚへ電力を供給する準備が完了すると、電力回収装置２４は、運転準備が完了し、表示ランプ２４Ｅが点灯して、運転状態になる。オペレータによって変換盤２２の３つの調整レバー３０（３０Ａ〜３０Ｃ）が各コンバータ２７（２７Ａ〜２７Ｃ）の負荷電力量を増加させる方向に操作されると、コンバータ２７からインバータ２４Ａへの入力が増加する。これにより、インバータ２４Ａは、その入力電力に対応して自動的に出力を増加させる。一方、オペレータによって変換盤２２の３つの調整レバー３０（３０Ａ〜３０Ｃ）が各コンバータ２７（２７Ａ〜２７Ｃ）の負荷電力量を減少させる方向に操作されると、コンバータ２７からインバータ２４Ａへの入力が減少する。これにより、インバータ２４Ａは、その入力電力に対応して自動的に出力を減少させる。本実施形態では、オペレータは、表示部２４Ｅの数値（出力電力）を確認しながら変換盤２２の３つの調整レバー３０を操作する。なお、インバータ２４Ａの前記電力制御部は、インバータ２４Ａの最大出力電力を制限する機能を備えている。

［電力供給システムＸ２］
図１に示されるように、電力供給システムＸ２は、上述の電力供給システムＸ１と同じ構成であり、３台のディーゼル発電機関２１（２１Ｄ〜２１Ｆ）と、変換盤３２（図２参照）と、電力回収装置３４（図２参照）と、３台の水抵抗器２５（２５Ｄ〜２５Ｆ）と、を備えている。３台のディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆそれぞれの発電機２０は、電路２６Ｄ〜２６Ｆによって変換盤３２に接続されている。変換盤３２は、電力供給システムＸ１の変換盤２２と同じ構成であり、３つのコンバータ３７（３７Ａ〜３７Ｃ）と、３つの調整レバー４０（４０Ａ〜４０Ｃ）と、３つの電力計４１（４１Ａ〜４１Ｃ）とを備えている。また、電力回収装置３４は、電力供給システムＸ１の電力回収装置２４と同じ構成であり、インバータ３４Ａと、表示ランプ３４Ｄと、表示部３４Ｅとを備えている。電力供給システムＸ２においても、コンバータ３７は負荷容量が１９７ｋＷのものが用いられ、インバータ３４Ａは負荷容量が５００ｋＷのものが用いられている。電力供給システムＸ２は、上述の電力供給システムＸ１と同じ構成であるため、ここでは詳細な説明は省略する。なお、インバータ３４Ａによって、本発明の第２電力供給装置及び本発明の第２負荷手段が実現されている。また、ディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆの発電機２０が本発明の第２発電機に相当する。

電力回収装置２４，３４の二次側には、交流変圧器４３が設けられている。電力回収装置２４，３４において変換された４４０Ｖの交流は、交流変圧器４３によって６６００Ｖまで昇圧される。交流変換器４３によって昇圧された６６００Ｖの交流は、遮断機４４を介して負荷設備Ｚへの給電電路４２に供給される。なお、給電電路４２には、例えば、常用又は非常用の自家発電設備で発電された交流が供給されており、また、電力会社から供給される商用電力が供給されている。

［並列切替盤５０］
図１に示されるように、並列切替盤５０は、電力供給システムＸ１と電力供給システムＸ２との間に設けられている。並列切替盤５０は、電力供給システムＸ１が備えるディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの発電機２０の二次側にある電路２６Ａ〜２６Ｃと、電力供給システムＸ２が備えるインバータ３４Ａの一次側にある電路２６Ｄ〜２６Ｆとの間を接続して、電路２６Ａ〜２６Ｃそれぞれと電路２６Ｄ〜２６Ｆそれぞれとの間に並列電路を形成するものである。つまり、並列切替盤５０によって、電力供給システムＸ１の電路２６Ａ〜２６Ｃと電力供給システムＸ２の電路２６Ｄ〜２６Ｆとが接続される。並列切替盤５０には、４つの電磁接触器５１〜５４が設けられている。電磁接触器５１は、電路２６Ａと電路２６Ｄとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器５２は、電路２６Ｂと電路２６Ｅとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器５３は、電路２６Ｃと電路２６Ｆとの間を導通又は遮断するものである。電磁接触器５４は、電路２６Ａと電路２６Ｂとの間を導通又は遮断するものである。これらの電磁接触器５１〜５４は、電力回収装置２４，３４に設けられた不図示の切替スイッチが操作されることによって、電磁接触器５１〜５４の接点が動作する。

［電力供給方法］
次に、図３乃至図７を参照して、上記負荷運転試験が行われたときに発電される電力を負荷設備Ｚに供給する電力供給方法について説明する。ここで、図３は、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台を１セットとして、これらのディーゼル機関それぞれに対して同時に２５％負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。図４は、同様にして５０％負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図、図５は、同様にして７５％負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。また、図６は、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台と、ディーゼル機関２１Ｄ〜２１Ｆの３台の２セットに対して、各ディーゼル機関それぞれに同時に２５％負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図、図７は、同様にして、５０％負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの動作状態を示す図である。なお、以下においては、ディーゼル発電機関２１の定格出力が６００ｋＷとして説明する。

まず、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台に対して２５％負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図３に示されるように、ディーゼル発電機関２１の定格出力が６００ｋＷなので、２５％負荷は１５０ｋＷであり、ディーゼル発電機関２１が３台あるので、合計４５０ｋＷの負荷を付与する必要がある。つまり、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求される要求負荷は４５０ｋＷである。このときの要求負荷４５０ｋＷは、インバータ２４Ａの負荷容量５００ｋＷ以下である。この場合は、オペレータは、電力回収装置２４のインバータ２４Ａだけで３台のディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求負荷４５０ｋＷを付与する。具体的には、オペレータは、変換盤２２の調整レバー３０Ａ〜３０Ｃを操作して、インバータ２４Ａの出力が４５０ｋＷになるまで増加させる。これにより、負荷設備Ｚに対してインバータ２４Ａから４５０ｋＷの電力が供給されることになる。つまり、２５％の負荷運転試験時にディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの発電機２０に要求される要求負荷（４５０ｋＷ）がインバータ２４Ａの負荷容量５００ｋＷ以下である場合は、オペレータは、インバータ２４Ａだけでディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの発電機２０に上記要求負荷（４５０ｋＷ）を付与しつつインバータ２４Ａから上記要求負荷（４５０ｋＷ）に対応する電力を負荷設備Ｚに供給する。このような供給手順が、本発明の電力供給方法の第１手順に相当する。

次に、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台に対する負荷を５０％まで増加させて上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図４に示されるように、ディーゼル発電機関２１の定格出力が６００ｋＷなので、５０％負荷は３００ｋＷであり、これが３台あるので、合計９００ｋＷの負荷を付与する必要がある。つまり、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求される要求負荷は９００ｋＷである。このときの要求負荷９００ｋＷは、インバータ２４Ａの負荷容量５００ｋＷよりも大きい。この場合、インバータ２４Ａだけでは十分な負荷を付与することができない。したがって、オペレータは、まず、電力回収装置２４のインバータ２４Ａから３台のディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求負荷の一部である５００ｋＷを付与する。具体的には、オペレータは、変換盤２２の調整レバー３０Ａ〜３０Ｃを再び操作して、インバータ２４Ａの出力が４５０ｋＷから５００ｋＷになるまで増加させる。これにより、負荷設備Ｚに対してインバータ２４Ａから５００ｋＷの電力が供給されることになる。続いて、オペレータは、要求負荷９００ｋＷに対する不足分である４００ｋＷの負荷を発電供給システムＸ２のインバータ３４Ａからディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに付与する。具体的には、オペレータは、電力供給システムＸ２において負荷運転試験が行われておらずインバータ３４Ａが無負荷であることを確認した後に、電力回収装置２４に設けられた図示しない切り替えスイッチを操作して、電磁接触器５１〜５３を動作させて、電路２６Ａと電路２６Ｄ、電路２６Ｂと電路２６Ｅ、電路２６Ｃと電路２７Ｄを導通させる。これにより、電路２６Ａ〜２６Ｃそれぞれと電路２６Ｄ〜２６Ｆそれぞれとの間に並列電路が形成される。そして、オペレータは、発電供給システムＸ２の変換盤３２の調整レバー４０Ａ〜４０Ｃを操作して、電力回収装置３４のインバータ３４Ａの出力が４００ｋＷになるまで増加させる。これにより、負荷設備Ｚに対してインバータ３４Ａから４００ｋＷの電力が供給されることになる。以上により、インバータ２４Ａ及びインバータ３４Ａから合わせて９００ｋＷの負荷がディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して付与されることになる。つまり、５０％の負荷運転試験時にディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの発電機２０に要求される要求負荷（９００ｋＷ）がインバータ２４Ａの負荷容量５００ｋＷよりも大きい場合は、オペレータは、インバータ２４Ａでディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの発電機２０に負荷５００ｋＷを付与しつつインバータ２４Ａから負荷５００ｋＷに対応する電力を負荷設備Ｚに供給し、上記要求負荷（９００ｋＷ）に対する不足分の負荷（４００ｋＷ）を発電供給システムＸ２のインバータ３４Ａからディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに付与する。このような供給手順が、本発明の電力供給方法の第２手順に相当する。

なお、後述するように、水抵抗器２５でも不足分の負荷４００ｋＷを発生させることができるが、水抵抗器２５では電力が熱となって無駄に消費されることになるので、インバータ３４Ａが使用されていない場合は、水抵抗器２５よりも電力を有効活用できるインバータ３４Ａを優先して使用することが好ましい。

次に、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台に対する負荷を７５％まで増加させて上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図５に示されるように、ディーゼル発電機関２１の定格出力が６００ｋＷなので、７５％負荷は４５０ｋＷであり、これが３台あるので、合計１３５０ｋＷの負荷を付与する必要がある。つまり、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求される要求負荷は１３５０ｋＷである。このときの要求負荷１３５０ｋＷは、インバータ２４Ａの負荷容量５００ｋＷよりも大きい。この場合、インバータ２４Ａだけでは十分な負荷を付与することができない。したがって、オペレータは、インバータ２４Ａから３台のディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対する５００ｋＷの負荷を維持したままにして、発電供給システムＸ２のインバータ３４Ａからディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対する負荷を５００ｋＷまで増加させる。具体的には、オペレータは、変換盤３２の調整レバー４０Ａ〜４０Ｃを再び操作して、インバータ３４Ａの出力が４００ｋＷから５００ｋＷになるまで増加させる。これにより、インバータ２４Ａ及びインバータ３４Ａから合わせて１０００ｋＷの負荷がディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに付与される。続いて、オペレータは、要求負荷１３５０ｋＷに対する不足分である３５０ｋＷの負荷を発電供給システムＸ１の水抵抗器２５Ａ〜２５Ｃで発生させる。

水抵抗器２５Ａ〜２５Ｃは、電解液を貯める貯水槽と、この貯水槽の電解液に挿入される電極と、この電極を上下方向へ移動させる移動機構とから構成されている。水抵抗器２５Ａ〜２５Ｃの近傍には、水抵抗器２５Ａ〜２５Ｃの電極を上下方向へ移動させるための操作盤が設けられている。オペレータによって上記操作盤に設けられた操作部が操作されると、モーターなどの駆動部に駆動信号が送られて、この駆動部が水抵抗器２５Ａ〜２５Ｃの電極に動力を伝える。オペレータは、上記操作部を操作して、上記電極を電解液の水面下に下げることにより、３５０ｋＷの負荷を発電供給システムＸ１の水抵抗器２５Ａ〜２５Ｃで発生させる。これにより、インバータ２４Ａ、インバータ３４Ａ及び水抵抗器２５から合わせて１３５０ｋＷの負荷がディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して付与されることになる。なお、インバータ２４Ａ及びインバータ３４Ａによる１０００ｋＷの電力は負荷設備Ｚに対して供給されることになるが、水抵抗器２５における３５０ｋＷの電力は熱として消費される。

なお、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台に対して７５％よりも大きい負荷を付与する場合は、インバータ２４Ａ及びインバータ３４Ａからはこれ以上の負荷を付与できないため、水抵抗器２５の負荷を増加させて不足する負荷を補う必要がある。

次に、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台と、ディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆの３台の２セットに対して２５％負荷を付与して上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図６に示されるように、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求される要求負荷は２５％負荷で４５０ｋＷである。また、ディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆに対して要求される要求負荷は２５％負荷で４５０ｋＷである。したがって、オペレータは、上述の操作方法と同様にして、電力供給システムＸ１では、電力回収装置２４のインバータ２４Ａだけで３台のディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求負荷４５０ｋＷを付与し、電力供給システムＸ２では、電力回収装置３４のインバータ３４Ａだけで３台のディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆに対して要求負荷４５０ｋＷを付与する。このとき、インバータ２４Ａから負荷設備Ｚに対して４５０ｋＷの電力が供給され、インバータ３４Ａから負荷設備Ｚに対して４５０ｋＷの電力が供給される。

次に、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃの３台と、ディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆの３台の２セットに対する負荷を５０％まで増加させて上記負荷運転試験を行ったときの電力供給方法について説明する。図７に示されるように、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して要求される要求負荷は５０％負荷で９００ｋＷであり、この要求負荷９００ｋＷは、インバータ２４Ａの負荷容量５００ｋＷよりも大きい。この場合、インバータ２４Ａだけでは十分な負荷を付与することができない。一方、並列してディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆに対しても５０％負荷の負荷運転試験が行われているので、電力供給システムＸ２のインバータ３４Ａからディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに対して負荷を付与することができない。この場合、オペレータは、インバータ２４Ａの出力が４５０ｋＷから５００ｋＷになるまで増加させた後に、要求負荷９００ｋＷに対する不足分である４００ｋＷの負荷を発電供給システムＸ１の水抵抗器２５Ａ〜２５Ｃで発生させる。電力供給システムＸ２においても、同様にして、オペレータは、インバータ３４Ａの出力が４５０ｋＷから５００ｋＷになるまで増加させた後に、要求負荷９００ｋＷに対する不足分である４００ｋＷの負荷を発電供給システムＸ２の水抵抗器２５Ｄ〜２５Ｆで発生させる。これにより、インバータ２４Ａ及びインバータ３４Ａによる合計１０００ｋＷの電力は負荷設備Ｚに対して供給されることになるが、水抵抗器２５における合計８００ｋＷの電力は熱として消費される。

なお、ディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃ、及びディーゼル発電機関２１Ｄ〜２１Ｆに対して５０％よりも大きい負荷を掛ける場合は、インバータ２４Ａ及びインバータ３４Ａからはこれ以上の負荷を付与できないため、水抵抗器２５の負荷を増加させて不足する負荷を補う必要がある。

次に、図８を参照して、試験設備Ｘの電力供給システムＸ１でディーゼル発電機関２１Ａを常用発電機として運転させたときの動作状態を説明する。負荷設備Ｚの負荷が大きくなり、電力不足が生じる場合は、電力供給システムＸ１においてディーゼル発電機関２１Ａを緊急手段として常用発電機として運転させることができる。この場合、ディーゼル発電機関２１Ａのコンバータ２７Ａは１９７ｋＷの容量しかないので、十分な電力を負荷設備Ｚに供給することはできない。この場合、オペレータは、電力回収装置２４に設けられた図示しない切替スイッチを操作して、電磁接触器５４を動作させて、電路２６Ａと電路２６Ｂを導通させる。これにより、コンバータ２７Ａとコンバータ２７Ｂが並列接続されるため、ディーゼル発電機関２１Ａでは、合計３９４ｋＷの電力を供給できるようになる。

上述したように、本実施形態に係る電力供給方法は、電力供給システムＸ１において、インバータ２４Ａの負荷容量（５００ｋＷ）以下の負荷運転試験のときは、インバータ２４Ａだけでディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに負荷が付与される。また、インバータ２４Ａの負荷容量を超える負荷運転試験のときは、インバータ２４Ａだけでは付与できない不足分の負荷が電力供給システムＸ２のインバータ３４Ａからディーゼル発電機関２１Ａ〜２１Ｃに付与される。このように、電力供給システムＸ１において上記負荷容量を超える負荷運転試験が必要な場合でも、不足する負荷がインバータ３４Ａから補われる。その結果、様々な出力の発電機２０に対しても負荷運転試験を行うことができる。また、インバーター２４Ａとして、大出力の発電機に対応する大容量のものを設ける必要がなく、比較的小さい容量のものでも大出力の発電機の負荷運転試験が可能となる。このため、インバータ２４Ａの負荷容量に対する出力の比率が大きくなり、インバータ２４Ａの変換効率が向上して、インバータ２４Ａにおける消費電力が減少する。また、使用されていないインバータ３４Ａを使用することができるので、試験設備Ｘの稼働率を上げることができる。また、インバータ２４Ａ及びインバータ３４Ａでも十分な負荷を付与できない場合は、水抵抗器２５で負荷を発生させることができ、負荷運転試験を安定に継続できる。

なお、上述の実施形態では、複数台のディーゼル発電機関２１を備えた電力供給システムＸ１，Ｘ２に対して適用される電力供給方法について説明したが、電力供給システムＸ１，Ｘ２それぞれが一つのディーゼル発電機関を備えた構成にも本発明の電力供給方法を適用することが可能である。

Ｘ：試験設備
Ｘ１：電力供給システム
Ｘ２：電力供給システム
Ｚ：負荷設備
１９：ディーゼルエンジン
２０：発電機
２１：ディーゼル発電機関
２２，３２：変換盤
２４，３４：電力回収装置
２４Ａ，３４Ａ：インバータ
２５：水抵抗器
５０：並列切替盤

Claims

内燃機関に連結された第１発電機に対して段階的に負荷を付与して運転する負荷運転試験が行われたときに上記第１発電機で発電された電力を変換して予め定められた負荷系統に供給する第１電力供給装置と、
負荷容量が上記負荷運転試験時に上記第１発電機に要求される最大負荷よりも小さい第１負荷に設定され、上記第１発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与する第１負荷手段と、
所定の負荷を上記第１発電機に付与する第２負荷手段と、を備えた電力供給システムに適用される電力供給方法であって、
上記負荷運転試験時に上記第１発電機に要求される要求負荷が上記第１負荷以下の場合は、上記第１負荷手段だけで上記第１発電機に上記要求負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記要求負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する第１手順と、
上記要求負荷が上記第１負荷よりも大きい場合は、上記第１負荷手段で上記第１発電機に上記第１負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記第１負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記要求負荷に対する不足分の第２負荷を上記第２負荷手段で上記第１発電機に付与する第２手順と、を含む電力供給方法。
上記第２負荷手段は、抵抗器を含むものであり、
上記第２手順は、上記要求負荷が上記第１負荷よりも大きい場合は、上記第１負荷手段で上記第１発電機に上記第１負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記第１負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第２負荷に対応する電力を上記抵抗器で熱に変換する請求項１に記載の電力供給方法。
上記電力供給システムは、
他の内燃機関に連結された他の第２発電機に対して上記負荷運転試験が行われたときに上記第２発電機で発電された電力を変換して上記負荷系統に供給する第２電力供給装置を更に備えており、
上記第２負荷手段は、上記負荷運転試験時に上記第２発電機に対して上記負荷系統の負荷を付与するものであって、
上記第２手順は、上記第２電力供給装置が無負荷である場合に上記第１発電機の二次側と上記第２電力供給装置の一次側とを接続して並列電路を形成する第３手順を含み、上記負荷運転試験時に上記第１発電機に要求される要求負荷が上記第１負荷よりも大きい場合は、上記第１負荷手段で上記第１発電機に上記第１負荷を付与しつつ上記第１電力供給装置から上記第１負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給し、上記第２負荷手段で上記第１発電機に上記並列電路を介して上記第２負荷を付与しつつ上記第２電力供給装置から上記第２負荷に対応する電力を上記負荷系統に供給する請求項１又は２に記載の電力供給方法。