負荷試験機とは
負荷試験機とは、発電施設の性能を確認するために電気負荷を生み出す機械です。
発電機などの発電装置を非常用発電機として運用する場合、有事の際に十分な能力を発揮する必要があります。スプリンクラー設備や屋内消火栓ポンプ、排煙機などの運転がその一例です。これらの発電機が能力を定格仕様どおりに発揮できることを確認するために、負荷に電気を供給する試験を定期的に行う必要があります。
ただし、実際にスプリンクラーなどを運転するのが困難な場合も多いです。そのような場合は、疑似負荷による試験を実施することが一般的です。この疑似負荷に負荷試験機が使用されます。
負荷試験機を使用することで、発電機を最大出力で運転しながらテストすることができます。これにより、発電機の性能を最大限に引き出し、効率的にテストを行うことが可能です。また、発電機に異なる負荷をかけてテストすることができるため、動作特性や性能を様々な状況で評価することが可能です。
負荷試験機の使用用途
負荷試験機は主に発電機を有する場合に使用します。以下は用途の一例です。
1. 病院・公共施設
病院では電力供給の断絶に備えて独自の発電機を備えていることが多いです。負荷試験機はこれらの発電機の定期的なテストや定格負荷下での性能評価に使用されます。これにより、発電機が要求される負荷に対して十分な電力を供給できることを確認することが可能です。
病院以外にも、老人ホームなどの介護施設や上水道の汲み上げポンプなどに発電機を利用することもあります。これらの施設に電力が供給されていることは、地域住民の生命維持の観点から重要です。したがって、定期的に負荷試験機で性能を評価する必要があります。
2. 商業施設
商業施設では建物内の電力供給の信頼性を確保するために負荷試験機が使用されます。これにより、発電機やUPSなどのバックアップシステムが適切に機能するこかをテストすることが可能です。特に、生鮮食品や食料品を扱う場合、冷凍機が停止しないようにバックアップすることで、食品廃棄を防止します。
3. データセンター
データセンターでは電力供給の安定性が極めて重要なため、UPSを使用して電力供給することが多いです。UPSは電力が一時的に失われた場合に、データセンターの運用を継続するために使用されます。負荷試験機を使用してUPSが実際の負荷条件下で正常に機能することを確認し、データセンターの可用性と信頼性を担保します。
4. 発電所
発電所では、発電機が安定して電力を供給できるかを確認するために負荷試験機が利用されます。これにより、発電所が電力需要の変動に迅速に対応できることを評価します。また、定期的な保守や点検時にも負荷試験機が使用され、発電機の性能の変化や問題を早期に検出することが可能です。
負荷試験機は様々な容量・電圧に対応しています。特に変圧器を組み合わせることにより、高圧 (6600/3300V) や特別高圧 (11～77kV) の試験にも対応可能であり、したがって、大型の発電機の負荷試験にも容易に対応することが可能です。
負荷試験機の原理
負荷試験機は以下のような部品・機器によって構成されます。
1. 抵抗器
負荷試験機の大部分は抵抗器です。抵抗器は電流を流すと発熱する素子であり、電力を消費して熱エネルギーに変換します。これにより、負荷試験機は電力を消費し、発電機やUPSに負荷をかけることが可能です。
2. 遮断器
負荷試験機は発電機に対する負荷をON/OFFさせるために遮断器が備えられています。遮断器は電気回路を開閉して負荷を接続または切断する役割を果たします。これにより、負荷試験機は必要に応じて負荷を調整し、適切な試験条件を確保することが可能です。
3. 制御装置
負荷試験機の操作や制御は制御装置によって行われます。制御装置は冷却ファンや遮断器、抵抗器などの各部品を制御し、負荷試験機の動作を調整する重要な機器です。また、負荷の変化や試験条件の設定なども制御装置を介して行われます。
制御装置にはコンピューターやPLCなどが使用されることが多いです。
4. 冷却ファン
負荷試験機は運転すると発熱するため、熱を効果的に放熱する必要があります。そのため、冷却ファンが搭載されていることが多いです。冷却ファンは負荷試験機内の熱を外部に排出し、装置の過熱を防ぐ役割を果たします。
負荷試験機の選び方
負荷装置を選ぶ際は、以下の選定要素を考慮することが重要です。
1. 電源の種類
負荷試験機は接続する発電・蓄電系統の電源電圧に対応している必要があります。一般的には商用電源には交流が使用され、バッテリーなどの蓄電装置のテストには直流電源が使用されます。使用する電源の周波数や電圧または相数を確認し、適切な負荷試験機を選択することが重要です。
2. 負荷容量
負荷試験機の負荷容量は装置が生成できる最大の電力負荷を示します。選択する負荷試験機はテスト対象の負荷要件に合わせて適切な負荷容量を選ぶことが必要です。一般的に負荷容量はkWやkVAなどの単位で表されます。
3. 分解能
負荷試験機の精度はテストの正確性と信頼性に影響を与えます。分解能は負荷を変化させることができる最小単位を示す指標です。より高い分解能と精度を持つ負荷試験機によって、正確なテスト結果を出すことが可能です。
参考文献
https://www.yodohen.co.jp/product/test/load/
https://kyushu-lts.com/load-test/two-methods/
http://www.sougo-ds.co.jp/gijifuka/index3.html
「消防用設備等の点検要領一部改正について(通知)」(消防予第373号。平成30年6月1日)