ポケットパワーステーション(小型ピーク発電所)

1963年にSSSギアーズ社は、ピーク電力および電圧サポート用として、ブリストル・シドレーのパッチウェイサイトにプロテウス航空機エンジンに接続された66Tケース入りクラッチを納入しました。これは当社にとって最初の同期コンデンサー用途でした。

1959年から1965年の間に、サウス・ウェスタン・エレクトリシティ・ボード（SWEB）は、システムの遠隔地に複数の小型無人ピーク発電所を設置しました。これらの「ポケットパワーステーション」は、ターボプロップ航空機エンジンが発電機を駆動し、制御装置や配電装置、関連する油槽を備えていました。これらの設備は電話回線を通じて遠隔起動・停止が可能で、数分で始動し負荷運転に移行できました。これらの先駆的な発電所は航空機用エンジンの発電利用への道を開き、現在使われている大型ガスタービン設備の前身となりました。

歴史

「ポケットパワーステーション」のアイデアは、サウス・ウェスタン・エレクトリシティ・ボード（SWEB）の会長（1956年～1973年）であったA.N.（ビル）イレンズ氏により生まれました。彼は以前、ブリストル航空機会社の主任電気技師として勤務していた際に、エンジンの性能試験でジェネレーターが負荷として使われているのを目にしていました（出力を測定するためのダイナモメーターとして）。その場合、発生した電力は通常抵抗器バンクで消費されていました。しかし彼は、航空機用エンジンを発電に利用できると気づきました。

イレンズ氏がSWEBの会長に就任した当時、英国電力庁（後の中央電力発電委員会）によって課される電気料金制度では、ピーク需要に基づく高額な料金が発生していました。このピーク需要は主に冬季の短い時間に発生するものであり、イレンズ氏は、もしSWEBがこのピークを削減できれば、大きなメリットが得られると考えました。この目的のためには、数分で起動して負荷をかけられる、小型で遠隔操作可能な発電機が必要でした。ガスタービン駆動の発電機は、この用途に理想的でした。また、このような発電機は、SWEBのシステム内の遠隔地において、景観などの理由で新しい電力線を敷設するのが困難な地域に代替電力を供給する手段としても理想的でした。こうして「ポケットパワーステーション」の構想が生まれたのです。

エンジン

採用されたエンジンは ブリストル・シドレー・プロテウス（Bristol Siddeley Proteus） でした。このエンジンは元々、ブリストル・ブラバゾン（Bristol Brabazon） や プリンセス飛行艇（Princess Flying Boat） のために開発されましたが、両プロジェクトともにエンジンの開発完了前に中止されました。その後、プロテウスは ブリストル・ブリタニア（Bristol Britannia） に搭載され、同機は長く成功を収めました。さらに、このエンジンの派生型は ブルーバード・プロテウス CN7（Bluebird-Proteus CN7） にも搭載され、1964年にオーストラリアの エア湖（Lake Eyre） にて 時速403マイル（約649km/h） の陸上速度記録を樹立しました。

プロテウスは、 軸馬力（SHP）で 4,250馬力 の出力を持つターボプロップエンジンでした。このエンジンは「フリータービン方式（free turbine principle）」を採用しており、コンプレッサー駆動用のタービンと、出力用のタービンが、同心（軸が同じ中心）ではあるが機械的には独立したシャフトに取り付けられていました。この構成により、それぞれのシステムがあらゆる運転条件下で最適な回転速度で動作することが可能になります。プロテウス航空機エンジンにも使用されていたのと同様の減速ギアが使われており、これを介して交流発電機（オルタネーター）を毎分1,000回転（1,000 RPM）で駆動していました。

発電装置

この発電装置は、4,250軸馬力（SHP）のプロテウスエンジンに、1,000回転/分（RPM）、出力3.2 MVA、3相、50 Hz、11,000ボルトのElectric Construction社製オルタネーターおよびエキサイター（励磁機）を接続した構成となっています。この発電装置はスイッチギア（高圧開閉装置）や制御装置とともに、簡易な基礎上に建てられた小型の建屋に収納され、遠隔操作が可能でした。また、冷却水は不要であり、常時人員を配置する必要もない設計でした。

出力は3.0メガワットでしたが、後に2.7メガワットに制限されました。エンジンは当初ディーゼル燃料で運転されていましたが、寒冷時にワックス成分が問題となり、燃料は灯油（ケロシン）に変更されました。

当初、2基の設備が製作され、1基はブリストル・シドレー社のパッチウェイ工場で使用され、もう1基はダートムーアにあるプリンスタウンに設置されました。その後、SWEB（南西電力局）はさらに4か所の地点に同様の設備を設置し、稼働を開始しました。

これらの発電設備は以下の3つの機能を果たしました。

・ピークカット（需要のピーク抑制）

・電力供給の安定確保

・電圧の安定化支援

プリンスタウンは世界で初めての無人発電所とされており、40年にわたり運用され、2003年まで使用されました。

ポケットパワーステーションの現役の実機が、ウェールズのカーディガン近郊にあるインターナル・ファイア・パワー博物館に設置されており、2010年には機械技術者協会からヘリテージ賞を授与されました。

SSSクラッチ

1963年に、ブリストル・シドレー社のパッチウェイ工場では、1500回転で3メガワット対応のSSS 66Tケース入りクラッチが導入されました。これはSSSクラッチによる最初の同期コンデンサ用途であり、発電機が停止している時でも発電機が回転し続け、電力網と同期した状態を維持し、無効電力と電圧のサポートを提供できるようになりました。SSSクラッチはタービンの回転数が発電機の回転数と一致すると自動的に噛み合います。

現在では、この用途向けに300メガワットを超える能力を持つSSSクラッチを設計していますが、1963年当時のオリジナルSSSクラッチの多くの特徴は今でも変わらず重要です。

・自動機械式のフリーウィールクラッチ

・高出力・高トルクの伝達を可能にする堅牢な歯車設計

・異なる回転速度でクラッチの噛み合いを可能にする一次および二次のパウル（掛け歯）

・クラッチの噛み合い時の衝撃を和らげるダッシュポット

・発電機軸の位置を保持する内部スラストベアリング

「ポケットパワーステーション」の歴史と背景について、ジョン・ゲイル氏およびヒステレックニュースに深く感謝いたします。また、インターナル・ファイア・パワー博物館にも感謝申し上げます。