(57)【要約】【課題】電力系統における事故により生じる過大トルクから原動機を保護し、且つ、電力系統の運用規則であるグリッドコードへの対応が可能な発電システム及びトルク伝達装置を提供する。【解決手段】原動機側から発電機側へ回転トルクを伝達するトルク伝達装置であって、発電機を商用電力系統から電気的に切り離す発電機遮断器と、商用電力系統の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、発電機側から原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置と、電圧残存率と電圧低下継続時間に基づいて、発電機遮断器の開閉を制御する制御装置と、を備えることを特徴とするトルク伝達装置。【選択図】図１
2020048376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機側から発電機側へ回転トルクを伝達するトルク伝達装置であって、
前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す発電機遮断器と、
前記商用電力系統の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、
前記発電機側から前記原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置と、
前記電圧残存率と前記電圧低下継続時間に基づいて、前記発電機遮断器の開閉を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記瞬時電圧低下検出装置により測定された前記電圧残存率が、予め設定された設定電圧残存率より小さい場合に、前記発電機遮断器が前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す制御をおこなうことを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記瞬時電圧低下検出装置により測定された前記電圧低下継続時間が、予め設定された設定電圧低下継続時間より長い場合に、前記発電機遮断器が前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す制御をおこなうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルク伝達装置。
【請求項４】
前記設定電圧残存率と前記設定電圧低下継続時間は、前記商用電力系統の運営基準であるグリッドコードで定められることを特徴とする請求項３に記載のトルク伝達装置。
【請求項５】
前記伝達効率制御装置は、湿式多板油圧クラッチを有し、
前記湿式多板油圧クラッチは、クラッチ板がスリップして前記発電機遮断器が解列することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載のトルク伝達装置。
【請求項６】
前記湿式多板油圧クラッチはクラッチ油圧を調整するクラッチ油圧調整部を有し、
前記クラッチ油圧調整部は、前記湿式多板油圧クラッチの前記クラッチ板が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整することを特徴とする請求項５に記載のトルク伝達装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載のトルク伝達装置を備える発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク伝達装置、商用電力系統事故時に原動機を保護する発電システム、及び、商用電力系統の運用規定であるグリッドコードに対応する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーは現代社会の基盤となる重要なエネルギーである。もしも広範囲に停電が生じると、社会全体に極めて大きな損失が発生する。近年、サステナビリティ（持続可能）社会を目指して、世界各国は再生エネルギー、特に太陽光発電や、風力発電等への依存割合を高めている。しかしながらこれら再生エネルギー由来の発電は、その出力が不規則に変動するため、商用電力系統における電力の品質を保つための工夫が必要である。また商用電力系統における事故が発生した際に、発電機の事故時運転継続要件（ＦＲＴ要件：Ｆａｕｌｔ  Ｒｉｄｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ要件）に追随する必要がある。日本を含む世界各国は、電力系統における電力品質を高めるための系統運用規則であるグリッドコードを定め始めており、各発電システムはグリッドコードへの対応が迫られている。
【０００３】
従来、電力系統における事故に対してガスタービン等の原動機を保護するために、シャーピンと呼ばれる保護装置を設けている。具体的には過大トルクが発生したときに剪断されるピンを駆動軸などに設ける。
【０００４】
図６（Ａ）から図６（Ｃ）に、正常運転時における電圧変化１２０や、事故時における電圧変化の例を挙げる。図６（Ａ）は、正常運転時における商用電力系統の電圧変化を示すグラフである。これに対して図６（Ｂ）は、瞬間的な停電（瞬停）時における電圧変化を示すグラフである。瞬停時においては、電圧は一時的にゼロに落ち込む。図６（Ｃ）は、瞬時電圧低下（瞬低）時における電圧変化を示すグラフである。瞬低の大部分は、自然災害、特に落雷によって生じる。これは雷により瞬間的に高い電圧が発生し、送電線と鉄塔の間がショートし、大電流が流れることで電力系統の電圧が低下することが原因である。例えば、図６（Ｃ）によれば、規定電圧であるＶＡからＶＢに電圧が低下する。瞬低は瞬停の５０倍以上生じる現象であり、落雷の多い地域では一年間に２０回程度生じる可能性がある。
【０００５】
図７（Ａ）は、シャーピンを設けた発電システムが商用電力系統に接続された態様を示す説明図である。商用電力系統２５０には、発電機遮断器２１５を介して発電機２２５が接続されている。同時に商用電力系統２５０には、負荷２２０が多数接続されている。発電機２２５と原動機（ガスタービン）２４０の間でトルクを伝達する軸（シャフト）には、シャーピン２３０が設けられる。
【０００６】
図７（Ｂ）には、系統における事故時において、負荷が発電機２２５に掛かり、発電機２２５から原動機（ガスタービン）２４０に過大トルクが伝達される前に、シャーピンが破断して原動機を保護する態様を示す。具体的には、系統事故Ｔが落雷などで生じたときに電圧低下（瞬低）が生じ、それを補うために発電機２２５に負荷２２０がすべて掛かると、原動機（ガスタービン）２４０に対して過大なトルクが伝達される可能性が起こる。なにも工夫をしなければ原動機（ガスタービン）２４０にダメージを生じさせるが、過大トルクが発生したときに剪断されるシャーピン２３０を設ければ、原動機（ガスタービン）２４０が保護されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８８３３４６号公報
【特許文献２】特許第３８１７１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
シャーピンが破断すると、交換復旧のために半日近くの時間と人手が掛かってしまうという大きな損失が生じてしまうという課題がある。発電機遮断器として高速遮断器を用いることも考えられるが、原動機の保護としては十分ではなく、高速遮断器自体も高価である。また原動機の保護のために、原動機と発電機の間に摩擦クラッチを配設してトルク伝達の上限値を設ける方法も考案されているが（例えば特許文献１及び特許文献２を参照）、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が規定された電圧より低下した時間である電圧低下継続時間で、発電機の解列、具体的には電力系統からの切り離すことの可否を決定するグリッドコードへの対応はできない。原動機の保護（過大トルクからの回避）の観点から、電気的な制御システムのみで、過大トルクの検出の精度の改善、及び、過大トルクの検出の応答性の改善、又は、予測演算等を利用して高速な保護動作を追求することも考えられる。しかし原動機保護の確実性において、電気的な制御システムは、機械式のトルク伝達制限機器、例えば湿式多板油圧クラッチに劣ることは明白である。ただし機械式のトルク伝達制限機器のみによる電力品質の確保が不可能なことも、また明白である。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、電力系統における事故により生じる過大トルクから原動機を保護し、且つ、電力系統の運用規則であるグリッドコードへの対応が可能な発電システム及びトルク伝達装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、原動機側から発電機側へ回転トルクを伝達するトルク伝達装置であって、前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す発電機遮断器と、前記商用電力系統の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、前記発電機側から前記原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置と、前記電圧残存率と前記電圧低下継続時間に基づいて、前記発電機遮断器の開閉を制御する制御装置とを備えることを特徴とするトルク伝達装置を提供する。
【００１１】
上記（１）に記載する発明によれば、商用電力系統の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、その測定結果に基づいて発電機遮断器の開閉を制御できる制御装置を有するので、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応して、発電システムを商用電力系統から解列することが可能になるという優れた効果を奏する。また原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置を備えるので、過大トルクから原動機を保護することが可能になるという優れた効果を奏する。
【００１２】
（２）本発明は、前記制御装置が、前記瞬時電圧低下検出装置により測定された前記電圧残存率が、予め設定された設定電圧残存率より小さい場合に、前記発電機遮断器が前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す制御をおこなうことを特徴とする上記（１）に記載のトルク伝達装置を提供する。
【００１３】
上記（２）に記載する発明によれば、トルク伝達装置が有する制御装置が、グリッドコードに定められた設定電圧残存率より、測定された電圧残存率が小さい場合に、発電機遮断器を制御して発電機を商用電力系統から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。
【００１４】
（３）本発明は、前記制御装置は、前記瞬時電圧低下検出装置により測定された前記電圧低下継続時間が、予め設定された設定電圧低下継続時間より長い場合に、発電機遮断器が前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す制御をおこなうことを特徴とする上記（１）又は上記（２）に記載のトルク伝達装置を提供する。
【００１５】
上記（３）に記載する発明によれば、トルク伝達装置が有する制御装置が、グリッドコードに定められた設定電圧低下継続時間より測定された電圧低下継続時間が長い場合に、発電機遮断器を制御して発電機を商用電力系統から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。
【００１６】
（４）本発明は、前記設定電圧残存率と前記設定電圧低下継続時間は、前記商用電力系統の運営基準であるグリッドコードで定められることを特徴とする上記（３）に記載のトルク伝達装置を提供する。
【００１７】
上記（４）に記載する発明によれば、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。
【００１８】
（５）本発明は、前記伝達効率制御装置が、湿式多板油圧クラッチを有し、前記湿式多板油圧クラッチは、クラッチ板がスリップして前記発電機遮断器が解列することを特徴とする上記（１）乃至上記（４）のうちのいずれかに記載のトルク伝達装置を提供する。
【００１９】
上記（５）に記載する発明によれば、クラッチ板がスリップして発電機遮断器が解列するので、瞬低等で発電遮断器が作動する前に発電機に大きな負荷が掛かった場合にも、その影響による過大トルクが原動機側に伝達され難いため、原動機が保護されるという優れた効果を奏する。
（６）本発明は、前記湿式多板油圧クラッチはクラッチ油圧を調整するクラッチ油圧調整部を有し、前記クラッチ油圧調整部は、前記湿式多板油圧クラッチの前記クラッチ板が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整することを特徴とする上記（５）に記載のトルク伝達装置を提供する。
【００２０】
上記（６）に記載する発明によれば、湿式多板油圧クラッチが有するクラッチ油圧調整部は、湿式多板油圧クラッチのクラッチ板が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整するので、原動機を安全に運用可能なトルク以下に発電機から原動機へのトルク伝達を保つことができ、原動機を保護することができるという優れた効果を奏する。
（７）本発明は、上記（１）乃至上記（６）のうちのいずれかに記載のトルク伝達装置を備える発電システムを提供する。
【００２１】
上記（７）に記載する発明によれば、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応して、発電システムを商用電力系統から解列することが可能になるという優れた効果を奏する。また原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置を備えるので、過大トルクから原動機を保護可能な発電システムが実現できるという優れた効果を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１〜７記載のトルク伝達装置及び発電システムによれば、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応可能になり、且つ、原動機の十分な保護もできるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（Ａ）本発明の実施形態に掛かる発電システムが、商用電力系統に接続されている態様の説明図である。（Ｂ）商用電力系統での事故時に、過大トルクが発生した際、伝達効率制御装置が作動して原動機を保護する態様の説明図である。
【図２】原動機から発電機へのトルク伝達を制御する湿式多板油圧クラッチを有する伝達効率制御装置の断面図の一例である。
【図３】電力系統における運用規則であるグリッドコードである。
【図４】グリッドコードの運用方法を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）クラッチ滑りによる原動機保護における、原動機（例えばガスタービン）回転数と、発電機回転数の時間変化の模式図である。（Ｂ）遮断器解列までの演算プロセスを模式的に表した図である。
【図６】（Ａ）正常運転時における商用電力系統の電圧変化を示すグラフである。（Ｂ）瞬間的な停電（瞬停）時における電圧変化を示すグラフである。（Ｃ）瞬時電圧低下（瞬低）時における電圧変化を示すグラフである。
【図７】（Ａ）シャーピンを設けた発電システムが商用電力系統に接続された態様を示す説明図である。（Ｂ）事故時において、発電機から原動機に過大トルクが伝達される前に、シャーピンが破断して原動機を保護する態様の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００２５】
図１〜図４は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図に示す従来のものと同様である。
【００２６】
図１（Ａ）は、本発明の実施形態に掛かる発電システム１が、商用電力系統５０に接続されている態様の説明図である。発電システム１は、遮断器１３を介して商用電力系統５０に接続される。例えば、商用電力系統５０には、負荷２０Ａ、負荷２０Ｂ、負荷２０Ｃがそれぞれ並列に接続される。負荷の大きさを、例えば負荷２０Ａが２０００ｋＷ、負荷２０Ｂが５０００ｋＷ、そして負荷２０Ｃが３０００ｋＷとすると、合計で１００００ｋＷの負荷が掛かっていることになる。発電システム１は例えば、工場内の自家用発電機である。
【００２７】
発電システム１は、トルク伝達装置３と、発電機２５と、原動機（ガスタービン）４０を有する。発電機２５と原動機（ガスタービン）４０の間のシャフトには、過大トルクがかかった場合には剪断して原動機４０を保護するシャーピン３０が配設される。シャーピン３０と原動機４０の間には伝達効率制御装置３５が配設され、正常運転時には、原動機４０の回転トルクを、発電機２５へ伝達する。
【００２８】
トルク伝達装置３は、原動機４０側から発電機２５側へ回転トルクを伝達するトルク伝達装置であって、発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離す発電機遮断器１５と、商用電力系統５０の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置（図示省略）と、発電機２５側から原動機４０側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置３５と、電圧残存率と電圧低下継続時間に基づいて、発電機遮断器１５の開閉を制御する制御装置５を備える。
【００２９】
制御装置５は、瞬時電圧低下検出装置により測定された電圧残存率が、予め設定された設定電圧残存率より小さい場合に、発電機遮断器１５が発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離す制御をおこなう。また、制御装置５は、瞬時電圧低下検出装置により測定された電圧低下継続時間が、予め設定された設定電圧低下継続時間より長い場合に、発電機遮断器１５が発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離す制御をおこなう。設定電圧残存率と設定電圧低下継続時間は、商用電力系統５０の運営基準であるグリッドコード（図３にて詳述する）で定められてよい。
【００３０】
なお発電機遮断器１５としては、例えば３サイクル遮断器を用いることが考えられる。
【００３１】
また制御装置５は、後述するクラッチ油圧調整部１０を制御し、クラッチ油圧調整部１０は、伝達効率制御装置３５が有する湿式多板油圧クラッチ５５（後述する図２参照）において、トルク伝達効率を制御する。
【００３２】
図１（Ｂ）は、商用電力系統５０での事故時に、過大トルクが発生した際、伝達効率制御装置３５が作動して原動機４０を保護する態様の説明図である。例えば落雷などの系統事故Ｔが発生した場合、商用電力系統５０の電圧が低下する。このとき発電機２５には、負荷２０Ａ、負荷２０Ｂ，負荷２０Ｃを合わせた負荷が掛かり得るので、最大で例えば１００００ｋＷの負荷が掛かることになる。なんの工夫もないとすると、発電機２５の負荷がそのまま、過大トルクとして原動機４０に掛かることになり、原動機４０を損傷させることになる。しかし本実施形態に掛かる発電システム１は、伝達効率制御装置３５を有するトルク伝達装置３を備えているので、伝達効率制御装置３５がトルク伝達を制限し、原動機（ガスタービン）４０を保護する。
【００３３】
具体的には、伝達効率制御装置３５が有する後述する湿式多板油圧クラッチ５５が、スリップすることで、過大トルクの伝達を抑える。
【００３４】
本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、商用電力系統５０の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、その測定結果に基づいて発電機遮断器１５の開閉を制御できる制御装置５を有するので、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応して、発電システム１を商用電力系統５０から解列することが可能になるという優れた効果を奏する。また原動機４０側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置３５を備えるので、過大トルクから原動機４０を保護することが可能になるという優れた効果を奏する。
【００３５】
本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、トルク伝達装置３が有する制御装置５が、グリッドコードに定められた設定電圧残存率より、測定された電圧残存率が小さい場合に、発電機遮断器１５を制御して発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システム１の運用が可能になるという優れた効果を奏する。
【００３６】
本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、トルク伝達装置３が有する制御装置５が、グリッドコードに定められた設定電圧低下継続時間より測定された電圧低下継続時間が長い場合に、発電機遮断器１５を制御して発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システム１の運用が可能になるという優れた効果を奏する。
【００３７】
図２は、原動機４０から発電機２５へのトルク伝達を制御する湿式多板油圧クラッチ５５を有する伝達効率制御装置３５の断面図である。伝達効率制御装置３５は原動機側（ガスタービン側）入力軸１００から、発電機側（負荷側）出力軸９０へ回転トルクを伝達する。原動機側（ガスタービン側）入力軸１００と発電機側（負荷側）出力軸９０の間には湿式多板油圧クラッチ５５が配設される。湿式多板油圧クラッチ５５は、ピストン６０と、バックプレート６５と、スチールプレート７５と、摩擦プレート８０とを有する。クラッチ作動油流路７０を介して油圧がピストン６０に加えられることで、ピストン６０とバックプレート６５に挟まれ、スチールプレート７５と摩擦プレート８０が強く押しつけられることで生じる摩擦力により、スチールプレート７５と摩擦プレート８０が一体になって回転し、回転トルクが原動機側（ガスタービン側）入力軸１００から発電機側（負荷側）出力軸９０へと伝達される。
【００３８】
湿式多板油圧クラッチ５５はクラッチ油圧を調整するクラッチ油圧調整部１０を有し、クラッチ油圧調整部１０は、湿式多板油圧クラッチ５５のクラッチ板、すなわちスチールプレート７５と摩擦プレート８０が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整する。
【００３９】
本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、湿式多板油圧クラッチ５５が有するクラッチ油圧調整部１０は、湿式多板油圧クラッチ５５のクラッチ板が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整するので、原動機４０を安全に運用可能なトルク以下に発電機２５から原動機４０へのトルク伝達を保つことができ、原動機４０を保護することができるという優れた効果を奏する。
【００４０】
また伝達効率制御装置３５は、湿式多板油圧クラッチ５５を有し、湿式多板油圧クラッチ５５は、発電機遮断器１５が開状態の時にクラッチ板、すなわちスチールプレート７５と摩擦プレート８０がスリップする。
【００４１】
本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、発電機遮断器１５が開状態の時にもクラッチ板がスリップするので、瞬低等で発電遮断器１５が作動する前に発電機２５に大きな負荷が掛かった場合にも、その影響による過大トルクが原動機４０側に伝達され難いため、原動機４０が保護されるという優れた効果を奏する。
【００４２】
図３には、電力系統における運用規則であるグリッドコードの一例を示す。グリッドコードは、例えば規定電圧に対する電圧残存率ｖと、瞬低等の電力系統において生じる障害発生からの経過時間である電圧低下継続時間ｔで規定される。具体的には、グリッドコードは、解列禁止領域Ｆと解列許可領域Ｐの境界を定める設定電圧残存率と設定電圧低下継続時間で定義される。
【００４３】
グリッドコードの本質は、ＦＲＴ要件（Ｆａｕｌｔ  Ｒｉｄｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ：事故時運転継続機能）を定めることである。すなわち電力系統が崩壊することを防ぐために、電力系統に接続されたそれぞれの発電システムが、瞬低時に停止しないための条件を定めている。これは再生可能エネルギー源である太陽光発電システムや、風力発電システムの出力が不規則に変動することに対して電力の品質を保つことを目的としている。
【００４４】
例えばグリッドコードは次のように規定される。電圧低下継続時間ｔ（単位をｍｓｅｃとする）と、電圧残存率ｖ（単位を％にする）について、（１）０≦ｔ＜１５０、且つ、ｖ＜３０のとき、解列を許可する。具体的には発電システム１を商用電力系統５０から切り離すことを許可する。（２）０≦ｔ＜１５０、且つ、ｖ≧３０のとき、解列を禁止する。具体的には発電システム１を商用電力系統５０から切り離すことを禁止する。（３）１５０≦ｔ＜７００、且つ、ｖ＜７０のとき、解列を許可する。（４）１５０≦ｔ＜７００、且つ、ｖ≧７０のとき、解列を禁止する。（５）７００≦ｔ＜１５００、且つ、ｖ≧７０＋０．０２５×（ｔ−７００）のとき、解列を禁止する。（６）７００≦ｔ＜１５００、且つ、ｖ＜７０＋０．０２５×（ｔ−７００）のとき、解列を許可する。（７）１５００≦ｔ、且つ、ｖ＜９０のとき、解列を許可する。（８）１５００≦ｔ、且つ、ｖ≧９０のとき、解列を禁止する。
【００４５】
このようなグリッドコードに対応するために、制御装置５は、例えば電圧残存率として０から１００％を検出し、且つ、電圧低下継続時間としては、電圧が低下し始めて２０ｍｓｅｃから１０ｓｅｃが経過するまで、一定間隔、例えば１０ｍｓｅｃ刻みで測定する瞬時電圧低下検出装置を利用し、それらの測定結果を制御機器、例えばＣＰＵ(中央演算処理装置)等を搭載したコントローラによって電圧残存率ｖと電圧低下継続時間ｔに応じた判定を行うことで、伝達効率制御装置３５及び発電機遮断器１５の制御をおこなう。
【００４６】
本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。
【００４７】
図４は、図３で示したグリッドコードの運用方法を示すフローチャートである。瞬低等の事故が発生した際、制御装置５が有する瞬時電圧低下検出装置が電圧残存率と電圧低下継続時間を検出する（ステップＳ１）。次に制御装置５が、電圧残存率が９０％以上かどうかを判定する（ステップＳ２）。電圧残存率が９０％以上（ＹＥＳ側）であれば、発電機２５は正常運転を続ける（解列禁止）。電圧残存率が９０％未満（ＮＯ側）であれば、制御装置５は、電圧残存率が７０％以上かどうかを判定する（ステップＳ３）。電圧残存率が７０％未満（ステップＳ３のＮＯ側）であれば、さらに制御装置５は、電圧残存率が３０％以上かどうかを判定する（ステップＳ４）。電圧残存率が３０％未満（ステップＳ４のＮＯ側）であれば、解列する。具体的には発電機遮断器１５を開状態にして、発電システム１を商用電力系統５０から切り離す（ステップ５）。その結果として負荷が発電システム１に掛かることは無くなり過大トルクは消滅する（ステップＳ６）。その後、伝達効率制御装置３５の有する湿式多板油圧クラッチ５５を最嵌合させ（ステップＳ７）、原動機（ガスタービン）４０は、無負荷のまま待機状態にする（ステップＳ８）。そして発電システム１を商用電力系統５０に同期投入することで（ステップＳ９）、正常運転へと復帰する。
【００４８】
さて、ステップＳ４において電圧残存率が３０％以上（ステップＳ４のＹＥＳ側）であると判定されたならば、制御装置５は、電圧低下継続時間が１５０ｍｓｅｃ未満であるかどうかを判定する（ステップＳ１０）。電圧低下継続時間が１５０ｍｓｅｃ以上であれば（ステップＳ１０のＮＯ側）、解列し（ステップＳ５）、以下ステップＳ６、ステップＳ７、ステップＳ９、ステップＳ９を経て正常運転へと復帰する。電圧低下継続時間が１５０ｍｓｅｃ未満であれば（ステップＳ１０のＹＥＳ側）、正常運転を続ける（解列禁止）。
【００４９】
ステップＳ３において電圧残存率が７０％以上であると判定されたならば（ステップＳ３のＹＥＳ側）、電圧低下継続時間が所定の演算結果未満であるかどうかを判定する。演算結果とは、例えば電圧残存率をｖとして、（ｖ−７０）×４０＋７００の結果である。この演算結果と電圧低下継続時間ｔ（単位をｍｓｅｃとする）を比較して、電圧低下継続時間が演算結果以上（ステップＳ１１のＮＯ側）であるときは、解列する。具体的には発電機遮断器１５を開状態にして、発電システム１を商用電力系統５０から切り離す（ステップ１２）。その後原動機（ガスタービン）４０は、無負荷のまま待機状態にする（ステップＳ１３）。そして発電システム１を商用電力系統５０に同期投入することで（ステップＳ１４）、正常運転へと復帰する。電圧低下継続時間が演算結果未満（ステップＳ１１のＹＥＳ側）であるときは、正常運転を続ける（解列禁止）。
【００５０】
図５（Ａ）は、クラッチ滑りによる原動機保護における、原動機（例えばガスタービン）回転数と、発電機回転数の時間変化の模式図である。電力系統の事故、例えば瞬低、発生から２５０ｍｓｅｃ後に、発電機遮断器１５の遮断は完了して、発電機遮断器１５は開状態、すなわち発電システム１は商用電力系統５０から切り離される。それまで発電機側回転数１１０及びガスタービン側回転数１１５は低下するが、湿式多板油圧クラッチ５５のクラッチ板が滑ることにより、ガスタービン側回転数１１５の低下は発電機側回転数１１０に比べて小さい。すなわち過大なトルクが発電機２５側から原動機（ガスタービン）４０側に伝達されない状態を保つ。仮に事故（瞬低）発生から２５０ｍｓｅｃ後には、発電機遮断器１５によって発電機２５が商用電力系統５０から解列されて過大負荷は解消されたとする。すると解列後３５０ｍｓｅｃ後に湿式多板油圧クラッチ５５が最嵌合して、伝達効率制御装置３５は自動復帰し、最終的には定格回転へ進む。具体的には発電機側回転数１１０とガスタービン側回転数１１５が一致して、回転速度は一定の割合で増大することになり正常運転へ戻る。
【００５１】
図５（Ｂ）は、遮断器解列までの演算プロセスを模式的に表した図である。瞬間的なスリップ回転数の差分ではなく、発電機側回転数１１０と、ガスタービン側回転数１１５と、回転数の低下時間で定義されるエリアＳ１、Ｓ２、Ｓ３の面積に基づいて、トルク伝達装置３が有する伝達効率制御装置の湿式多板油圧クラッチ５５を制御することで、遮断器解列までの対応が可能である。具体的には、例えばＳ１の面積の値で過大トルクを感知し、一定時間、例えば最大１０００ｍｓｅｃまでのクラッチスリップの発熱に耐え得る設計とすることで、発電機２５を商用電力系統５０から解列させずとも、遮断器解列までの対応が可能である。
【００５２】
また、Ｓ１と、Ｓ２と、Ｓ３とを合わせた面積が所定の面積を超えないように、クラッチ押圧力を変化させることで、発電機２５を解列させずにグリッドコードに合わせて電力供給能力が維持することも考えられる。具体的には、クラッチ作動油流路７０を通じてピストン６０に加えられる油圧を調整することでスリッピングクラッチ状態とし、発電機側回転数１１０と、ガスタービン側回転数１１５とを調整する。このような方法により、瞬間的な電圧やトルクの変化だけをみて、発電機２５を解列させる不安定なシステムでない形式で、原動機の保護と、グリッドコードへの対応を両立させることが可能になる。このような予測演算的な手法は種々の方法（変化率を求める微分計算等）が考えられるが、基本的には下記フローチャートに従うのが第一義であることは明白である。
【００５３】
本発明の実施形態に掛かる発電システム１によれば、グリッドコードに対応するフローチャートに従う解列禁止範囲を遵守するとともに、事故除去後は、速やかに発電出力を快復させることが可能な完全自動復帰型の構築が可能になるという優れた効果を奏する。
【００５４】
尚、本発明のトルク伝達装置及び発電システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５５】
例えば変形実施例としては、機動的なクラッチ油圧の調整により、全く解列を発生させないシステムの構築も可能である。
【００５６】
また上記した本発明の実施形態においては、原動機４０としてガスタービンを挙げたが、原動機４０としては、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、スチームエンジンであってもよく、地熱発電、風力発電等あらゆる発電システムに適用可能であり、電力系統の安定運用に寄与するものであると考える。
【符号の説明】
【００５７】
１    発電システム
３    トルク伝達装置
５    制御装置
１０    クラッチ油圧調整部
１３    遮断器
１５    発電機遮断器
２０    負荷
２５    発電機
３０    シャーピン
３５    伝達効率制御装置
４０    原動機（ガスタービン）
５０    商用電力系統
５５    湿式多板油圧クラッチ
６０    ピストン
６５    バックプレート
７０    クラッチ作動油流路
７５    スチールプレート
８０    摩擦プレート
８５    ベアリング
９０    発電機側（負荷側）出力軸
１００    原動機側（ガスタービン側）入力軸
１１０    発電機側回転数
１１５    ガスタービン側回転数
１２０    電圧変化
２１５    発電機遮断器
２２０    負荷
２２５    発電機
２３０    シャーピン
２４０    原動機（ガスタービン）
２５０    商用電力系統
Ｆ    解列禁止領域Ｆ
Ｐ    解列許可領域Ｐ
Ｔ    系統事故Ｔ
ＶＡ    規定電圧ＶＡ
ＶＢ    瞬低後の低下した電圧ＶＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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