(57)【要約】【課題】簡単な構成で短絡事故からの保護範囲を拡大することが可能な発電機主回路用保護継電装置を提供する。【解決手段】発電機主回路の各開閉装置の開閉信号を取り込み、８７ＧＭＴ１０においてトリップ信号を出力するロジックとして、発電機４の出力側に設置したＣＴ１１と発電機中性点側に設置したＣＴ１２との差電流における流出電流に対する割合が例えば３０％を越えるなど設定値を超えた状態３０のときの第一の条件と、発電機負荷開閉器３が閉状態３１で、界磁遮断器９が閉状態３２で、励磁電源変圧器６の二次側電流が０という状態３３をそれぞれ満たしたときの第二の条件と、所内変圧器受電遮断器１５が閉状態３４で予備変圧器受電遮断器２４が閉状態３５であるとき以外の状態３６で、所内変圧器５の二次側電流が逆方向という状態３７を満たしたときの第三の条件のいずれか一つを満足したとき、トリップ信号を与える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の出力側に接続した主変圧器および主変圧器用遮断器と、上記発電機の出力側に接続した所内変圧器と、発電所内の負荷に給電するように上記所内変圧器の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器と、上記発電機の出力側に接続した励磁電源変圧器と、上記発電機を励磁する界磁巻線に電源を供給するように上記励磁電源変圧器の二次側に接続したサイリスタおよび界磁遮断器とを備えて発電機主回路を構成し、この発電機主回路中の構成電気機器の両側にそれぞれ設けた計器用変流器の差電流に基づいて上記主変圧器用遮断器、上記界磁遮断器および上記所内変圧器受電遮断器にトリップ信号を与える比率差動継電器を設けた発電機主回路用保護継電装置において、上記比率差動継電器をディジタルリレーによって構成すると共にその演算処理部に、上記界磁遮断器および所内変圧器受電遮断器の少なくとも一つの開閉信号を取り込んで上記トリップ信号を出力するロジックを構成したことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
【請求項２】
発電機の出力側に接続した発電機負荷開閉器、主変圧器および主変圧器用遮断器と、上記発電機負荷開閉器の出力側に接続した所内変圧器と、発電所内の負荷に給電するために上記所内変圧器の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器と、発電所内の負荷に給電するために予備変圧器の二次側に接続した予備変圧器受電遮断器と、上記発電機の出力側に接続した励磁電源変圧器と、上記発電機を励磁する界磁巻線に電源を供給するために上記励磁電源変圧器の二次側に接続したサイリスタおよび界磁遮断器とを備えて発電機主回路を構成し、この発電機主回路中の構成電気機器の両側にそれぞれ設けた計器用変流器の差電流に基づいて上記主変圧器用遮断器、上記界磁遮断器および上記所内変圧器受電遮断器にトリップ信号を与える比率差動継電器を設けた発電機主回路用保護継電装置において、上記比率差動継電器をディジタルリレーによって構成すると共にその演算処理部に、上記界磁遮断器および所内変圧器受電遮断器の少なくとも一つの開閉信号を取り込んで上記トリップ信号を出力するロジックを構成したことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
【請求項３】
請求項１、２のいずれか一方に記載のものにおいて、上記発電機主回路中の上記構成電気機器の両側として上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ上記両計器用変流器を設け、この上記両計器用変流器の差電流に基づいて上記トリップ信号を与える上記比率差動継電器をディジタルリレーによって構成したことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
【請求項４】
請求項３に記載のものにおいて、所内変圧器二次側および励磁電源変圧器二次側の少なくともいずれか一方に他の計器用変流器を設置し、上記演算処理部に、上記他の計器用変流器に流れる電流の電流値、電流の流れる方向の情報と、上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた上記計器用変流器の差電流に基づく情報と、上記界磁遮断器、上記所内変圧器受電遮断器および予備変圧器受電遮断器の開閉信号とに基づいて上記トリップ信号を与えるロジックを構成したことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
【請求項５】
請求項４に記載のものにおいて、上記所内変圧器および励磁電源変圧器の二次側にそれぞれ計器用変圧器を設置し、これら計器用変圧器によって検出した電圧要素を上記ロジックに加えたことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
【請求項６】
請求項１、３に記載のものにおいて、上記ロジックは、上記差電流の割合が所定値を越えた第一の条件と、上記主変圧器遮断器が閉状態で上記界磁遮断器が閉状態で上記励磁電源変圧器の二次側電流が０の第二の条件と、上記所内変圧器受電遮断器と上記予備変圧器受電遮断器が共に閉状態以外の状態で上記所内変圧器の二次側電流が通常時の逆方向である第三の条件のいずれか一つが成立したとき、上記トリップ信号を与えるようにしたことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
【請求項７】
請求項２、３のいずれか一つに記載のものにおいて、上記ロジックは、上記差電流の割合が所定値を越えた第一の条件と、上記発電機負荷開閉器が閉状態で上記界磁遮断器が閉状態で上記励磁電源変圧器の二次側電流が０の第二の条件と、上記所内変圧器受電遮断器と上記予備変圧器受電遮断器が共に閉状態以外の状態で上記所内変圧器の二次側電流が通常時の逆方向である第三の条件のいずれか一つが成立したとき、上記トリップ信号を与えるようにしたことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントに設置されている発電機主回路用保護継電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における発電プラントの発電機主回路の概略回路構成を図１０に示す。発電機主回路は、発電機４の出力側に発電機負荷開閉器３を介して主変圧器２および主変圧器用遮断器１を接続し、発電機４で発電した電力を発電機負荷開閉器３、主変圧器２、主変圧器用遮断器１を経由して発電所外部の系統に送電している。発電機負荷開閉器３の出力側には所内変圧器５が接続され、この所内変圧器５の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器１５を経て発電に必要な発電所内の負荷に給電しており、また発電機４出力側には励磁電源変圧器６が接続され、この励磁電源変圧器６の二次側に接続したサイリスタ８および界磁遮断器９を経由して、発電機４を励磁する界磁巻線７に電源を供給している。
【０００３】
このような発電機主回路では、短絡等の電気事故が発生した場合に適切に事故点を検出し、切り離すことを目的として、発電機主回路用保護継電装置が構成されており、現在の多くの発電プラントでは多数のアナログ形継電器を使用している。この中で、発電機４および主変圧器２の保護のために比率差動継電器（以下、８７ＧＭＴと称する）１０が設けられている。この８７ＧＭＴ１０は、被保護機器両端に設置した計器用変流器（以下、ＣＴと称する）１１、１２にて当該回路の流入電流と流出電流の差電流を監視している。被保護機器に短絡事故等がなければ、流入電流と流出電流の差電流は０であるが、短絡事故等が発生すると回路電流の一部が短絡点に流れ込むため流入電流と流出電流に差電流が生じる。この差電流の流出電流に対する割合が整定値を超えると事故と判断し、主変圧器用遮断器１、界磁遮断器９、所内変圧器受電遮断器１５をトリップさせ、短絡事故等から被保護機器を保護するようにしている。また８７ＧＭＴ１０としてアナログリレーからディジタルリレーを使用した構成に置き換えることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９９０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の発電機主回路用保護継電装置において、所内変圧器５および励磁電源変圧器６の二次側で発生する短絡事故は、所内変圧器５および励磁電源変圧器６のインピーダンスにより主変圧器２や発電機４側より流入する短絡電流が制限され、流出電流に対する差電流の割合が小さくなり、通常、８７ＧＭＴ１０の設定している整定値以下となるので、８７ＧＭＴ１０で保護するのは困難である。これに対して、８７ＧＭＴ１０をこのような事故まで考慮して整定値を設定すると、通常運用時の系統動揺等によって、８７ＧＭＴ１０が不要動作する可能性が高くなり、従って整定値の変更のみで対応を行うことは困難である。更に、このような構成の場合、発電機４の出力電力に対して、所内変圧器５、励磁電源変圧器６に供給される電力は非常に小さく、所内変圧器５の二次側、励磁電源変圧器６の二次側の電流は、発電機４の出力側に設置したＣＴ１１および発電機中性点側に設置したＣＴ１２に流れている電流と比べると非常に小さくなる。このため、８７ＧＭＴ１０にＣＴ２６およびＣＴ２８からの信号を入力する際、ＣＴ１１およびＣＴ１２との電流との整合をとる目的で、補助ＣＴを用いた電流変換を行う必要がある。そこで、短絡事故等からの保護範囲を所内変圧器５および励磁電源変圧器６まで広げる構成について考えると、ＣＴ２５、２６により励磁電源変圧器６の流入電流と流出電流の差電流を監視する比率差動継電器（以下、８７ＥＴと称する）１４と、ＣＴ２７、２８により所内変圧器５の流入電流と流出電流の差電流を監視する比率差動継電器（以下、８７ＨＴと称する）１３とを追加することになる。また８７ＧＭＴ１０としてディジタルリレーを用いた８７ＧＭＴ１０とした場合でも、単にアナログリレーをディジタルリレーに置き換えたものであり、８７ＧＭＴ１０の保護範囲の拡大までを考慮したものでは、ない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、簡単な構成で短絡事故からの保護範囲を拡大可能な発電機主回路用保護継電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、発電機の出力側に接続した主変圧器および主変圧器用遮断器と、上記発電機の出力側に接続した所内変圧器と、発電所内の負荷に給電するように上記所内変圧器の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器と、上記発電機の出力側に接続した励磁電源変圧器と、上記発電機を励磁する界磁巻線に電源を供給するように上記励磁電源変圧器の二次側に接続したサイリスタおよび界磁遮断器とを備えて発電機主回路を構成し、この発電機主回路中の構成電気機器の両側にそれぞれ設けた計器用変流器の差電流に基づいて上記主変圧器用遮断器、上記界磁遮断器および上記所内変圧器受電遮断器にトリップ信号を与える比率差動継電器を設けた発電機主回路用保護継電装置において、上記比率差動継電器をディジタルリレーによって構成すると共にその演算処理部に、上記界磁遮断器および所内変圧器受電遮断器の少なくとも一つの開閉信号を取り込んで上記トリップ信号を出力するロジックを構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、発電機の出力側に接続した発電機負荷開閉器、主変圧器および主変圧器用遮断器と、上記発電機負荷開閉器の出力側に接続した所内変圧器と、発電所内の負荷に給電するために上記所内変圧器の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器と、発電所内の負荷に給電するために予備変圧器の二次側に接続した予備変圧器受電遮断器と、上記発電機の出力側に接続した励磁電源変圧器と、上記発電機を励磁する界磁巻線に電源を供給するために上記励磁電源変圧器の二次側に接続したサイリスタおよび界磁遮断器とを備えて発電機主回路を構成し、この発電機主回路中の構成電気機器の両側にそれぞれ設けた計器用変流器の差電流に基づいて上記主変圧器用遮断器、上記界磁遮断器および上記所内変圧器受電遮断器にトリップ信号を与える比率差動継電器を設けた発電機主回路用保護継電装置において、上記比率差動継電器をディジタルリレーによって構成すると共にその演算処理部に、上記界磁遮断器および所内変圧器受電遮断器の少なくとも一つの開閉信号を取り込んで上記トリップ信号を出力するロジックを構成したことを特徴とする。
【０００９】
また請求項３に記載の本発明は請求項１、２のいずれか一方に記載のものにおいて、上記発電機主回路中の上記構成電気機器の両側として上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ上記両計器用変流器を設け、この上記両計器用変流器の差電流に基づいて上記トリップ信号を与える上記比率差動継電器をディジタルリレーによって構成したことを特徴とする。
【００１０】
さらに請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載のものにおいて、所内変圧器二次側および励磁電源変圧器二次側の少なくともいずれか一方に他の計器用変流器を設置し、上記演算処理部に、上記他の計器用変流器に流れる電流の電流値、電流の流れる方向の情報と、上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた上記計器用変流器の差電流に基づく情報と、上記界磁遮断器、上記所内変圧器受電遮断器および予備変圧器受電遮断器の開閉信号とに基づいて上記トリップ信号を与えるロジックを構成したことを特徴とする。
【００１１】
さらに請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載のものにおいて、上記所内変圧器および励磁電源変圧器の二次側にそれぞれ計器用変圧器を設置し、これら計器用変圧器によって検出した電圧要素を上記ロジックに加えたことを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項６に記載の本発明は、請求項１、３に記載のものにおいて、上記ロジックは、上記差電流の割合が所定値を越えた第一の条件と、上記主変圧器遮断器が閉状態で上記界磁遮断器が閉状態で上記励磁電源変圧器の二次側電流が０の第二の条件と、上記所内変圧器受電遮断器と上記予備変圧器受電遮断器が共に閉状態以外の状態で上記所内変圧器の二次側電流が通常時の逆方向である第三の条件のいずれか一つが成立したとき、上記トリップ信号を与えるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
さらに請求項７に記載の本発明は、請求項２、３のいずれか一つに記載のものにおいて、上記ロジックは、上記差電流の割合が所定値を越えた第一の条件と、上記発電機負荷開閉器が閉状態で上記界磁遮断器が閉状態で上記励磁電源変圧器の二次側電流が０の第二の条件と、上記所内変圧器受電遮断器と上記予備変圧器受電遮断器が共に閉状態以外の状態で上記所内変圧器の二次側電流が通常時の逆方向である第三の条件のいずれか一つが成立したとき、上記トリップ信号を与えるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の発電機主回路用保護継電装置によれば、ディジタルリレーとした比率差動継電器の演算処理部に、発電機主回路を構成する様々な開閉器のうちの少なくとも一つの開閉信号を取り込むようにすることによって、発電機主回路用保護継電装置の機能を大幅に向上させることができると共に、簡単な構成で短絡事故の保護範囲を広げることができる。
【００１５】
また請求項２に記載の本発明による発電機主回路用保護継電装置は、低圧同期方式であっても、ディジタルリレーとした比率差動継電器の演算処理部に、発電機主回路を構成する様々な開閉器のうちの少なくとも一つの開閉信号を取り込むようにすることによって、発電機主回路用保護継電装置の機能を大幅に向上させることができると共に、簡単な構成で短絡事故の保護範囲を広げることができる。
【００１６】
さらに請求項３に記載の本発明による発電機主回路用保護継電装置は、発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた計器用変流器の差電流に基づいてトリップ信号を与える比率差動継電器をディジタルリレーで構成したため、この比率差動継電器を利用して発電機主回路を構成する様々な開閉器のうちの少なくとも一つの開閉信号を取り込むようにすることによって、発電機主回路用保護継電装置の機能を大幅に向上させることができると共に、簡単な構成で短絡事故の保護範囲を広げることができる。
【００１７】
さらに請求項４に記載の本発明による発電機主回路用保護継電装置は、所内変圧器の二次側および上記励磁電源変圧器の二次側にそれぞれ設けた計器用変流器に流れる電流の電流値、電流の流れる方向の情報と、発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた計器用変流器の差電流に基づく情報と、発電機負荷開閉器が閉状態、界磁遮断器が閉状態、所内変圧器受電遮断器が閉状態、予備変圧器受電遮断器が閉状態であることを用いてトリップ信号を出力するロジックを構成しているため、ディジタルリレーとした比率差動継電器を利用して、発電機主回路用保護継電装置の機能を大幅に向上させることができると共に、簡単な構成で所内変圧器の二次側および上記励磁電源変圧器の二次側も短絡事故の保護範囲に含めることができる。
【００１８】
さらに請求項５に記載の本発明による発電機主回路用保護継電装置は、所内変圧器および励磁電源変圧器の二次側の電圧要素を追加してトリップ信号を出力するロジックを構成しているため、ディジタルリレーとした比率差動継電器を利用して、簡単な構成で所内変圧器および励磁電源変圧器の二次側の短絡事故も含めて保護範囲を拡大することができると共に、事故検出特性を更に向上させることができる。
【００１９】
さらに請求項６に記載の本発明による発電機主回路用保護継電装置は、発電機主回路の構成上の特徴やディジタルリレーとした比率差動継電器を利用して、各遮断器の開閉状態や所内変圧器の二次側電流の方向によってトリップ信号を出力するロジックを構成しているため、簡単な構成で回路構成を生かして所内変圧器および励磁電源変圧器の二次側の短絡事故も含めて保護範囲を拡大することができる。
【００２０】
さらに請求項７に記載の本発明による発電機主回路用保護継電装置は、発電機主回路の構成上の特徴やディジタルリレーとした比率差動継電器を利用して、各遮断器や発電機負荷開閉器の開閉状態や励磁電源変圧器の二次側電流が０であることを加味してトリップ信号を出力するロジックを構成しているため、簡単な構成で回路構成を生かして所内変圧器および励磁電源変圧器の二次側の短絡事故も含めて保護範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による発電機主回路用保護継電装置を用いた発電機主回路を示す回路図である。
この発電機主回路は、発電機４の出力側に発電機負荷開閉器３を介して主変圧器２および主変圧器用遮断器１を接続し、発電機４で発電した電力を発電機負荷開閉器３、主変圧器２、主変圧器用遮断器１を経由して発電所外部の系統に送電している。発電機負荷開閉器３の出力側には所内変圧器５が接続され、この所内変圧器５の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器１５を経て発電に必要な発電所内の負荷に給電しており、また発電機４出力側には励磁電源変圧器６が接続され、この励磁電源変圧器６の二次側に接続したサイリスタ８および界磁遮断器９を経由して、発電機４を励磁する界磁巻線７に電源を供給している。このような発電機主回路の構成は、発電機４の送電系統への同期併入を主変圧器２の低圧側に接続した発電機負荷開閉器３により実施する低圧同期方式として知られている。また所内負荷への電源供給として、所内変圧器５と補助／起動変圧器つまり予備変圧器２３が設けられており、所内変圧器５および予備変圧器２３の電源先を切替える方式として瞬低切替、停電切替、同期切替方式がある。同期切替方式のとき、所内負荷母線にて所内変圧器５と予備変圧器２３は瞬時並列運転状態となる。
【００２２】
このような発電機主回路用保護継電装置は、主変圧器２の二次側に設置したＣＴ１１と、発電機４の中性点側に設置したＣＴ１２と、これら両ＣＴ１１、１２の電流差の流出電流に対する比を監視して、差電流が増大してこの比が例えば３０％以上になったとき、主変圧器用遮断器１、界磁遮断器９、所内変圧器受電遮断器１５にトリップ信号を与える８７ＧＭＴ１０とを備えている。また、８７ＧＭＴ１０を含む発電機主回路用保護継電装置は、通常アナログリレーによって構成されるが、ここではディジタルリレーを用いて構成している。８７ＧＭＴ１０の特徴を生かして、所内変圧器５の二次側にＣＴ１６を設置し、また励磁電源変圧器６の二次側にＣＴ１７を設置し、これらの情報を取り込むことによって８７ＧＭＴ１０による発電機主回路の保護範囲を拡大している。
【００２３】
図２は、ディジタルリレーで構成した８７ＧＭＴ１０の一例を示すブロック構成図である。
ＣＴ１１、１２、１６、１７からの入力電流は、入力変換器１８を経てアナログ−ディジタル変換部１９でＡ／Ｄ変換され、演算処理部２０にてソフトウエア上で演算処理され、その演算処理の結果、事故と判断されると伝送部２１からトリップ信号を出力し、図１に示した主変圧器用遮断器１、界磁遮断器９、所内変圧器受電遮断器１５をそれぞれ開放することにより、被保護機器を保護する構成となっている。従って、入力電流の大小については、入力変換器１８にて変換し、演算処理部２０での演算にて調整することが可能であるので、アナログリレーの場合に必要であった補助ＣＴ等の電流変換装置は不要となる。
【００２４】
このように８７ＧＭＴ１０をディジタルリレーで構成すると、その特徴を生かして様々な信号を取り込んで処理が可能な保護継電装置とすることができる。例えば、演算処理部２０に発電機主回路を構成する様々な遮断器および開閉器のうちの少なくとも一つの開閉信号を取り込むようにすると、発電機主回路用保護継電装置の機能を大幅に向上させることができると共に、簡単な構成で保護範囲を広げることができる。以下の説明では、演算処理部２０に取り込む発電機主回路を構成する様々な開閉装置のうちの少なくとも一つの開閉信号として、例えば、発電機負荷開閉器３が閉信号、界磁遮断器９が閉信号、所内変圧器受電遮断器１５が閉信号、予備変圧器受電遮断器２４が閉信号を用いた場合について説明する。
【００２５】
この演算処理部２０は、上述した主変圧器２の二次側に設置したＣＴ１１による電流値と、発電機４の中性点側に設置したＣＴ１２による電流値と、所内変圧器５の二次側に設置したＣＴ１６による電流の方向と、励磁電源変圧器６の二次側に設置したＣＴ１７による電流０状態と、上述した各開閉装置の開閉信号とを取り込み、図５に示したロジックに示すように、３つの条件のいずれか一つが成立したときにそれぞれトリップ信号を出力するように構成している。その第一の条件は、発電機４の出力側に設置したＣＴ１１と発電機中性点側に設置したＣＴ１２との差電流における流出電流に対する割合が例えば３０％を越えるなど設定値を超えた状態３０のときである。第二の条件は、発電機負荷開閉器３が閉状態３１で、界磁遮断器９が閉状態３２で、励磁電源変圧器６の二次側電流が０という状態３３を全て満たしたときである。さらに第三の条件は、所内変圧器受電遮断器１５が閉状態３４で予備変圧器受電遮断器２４が閉状態３５であるとき以外の状態３６で、所内変圧器５の二次側電流が逆方向という状態３７を満たしたときである。ここで、これら各入力信号のうちＣＴ以外の入力信号は、図示しない手段によって取り込むようにしている。
【００２６】
次に、所内変圧器５の二次側で短絡事故が発生した場合について説明する。
要部拡大図である図３に示すように、所内変圧器５におけるＡ巻線側の二次側で短絡事故が起こった場合、発電機４の出力電流は主変圧器２および所内変圧器５のインピーダンスの大小により、一部は主変圧器２を介して、また他の一部は所内変圧器５を介して短絡事故発生点に向かって流れる。ここで、主変圧器２および所内変圧器５のインピーダンスを比較すると、主変圧器２に対し所内変圧器５の方が大きいため、発電機４の出力電流の多くの部分は主変圧器２側に流れ、所内変圧器５側に分流する量は少ない上、事故が発生した相については短絡事故発生点の電圧が本回路の中で一番小さくなるため、短絡事故発生点を超えて所内側に短絡電流が流れ込むことはない。
【００２７】
一方、所内側からは、所内変圧器５に接続される誘導電動機のモータコントリビューションにより短絡事故発生点に向かって短絡電流が流れる。従って、短絡事故発生時のＡ巻線側のＣＴ１６に流れる電流は、通常状態の所内変圧器５から所内負荷側への方向ではなく、所内負荷側から所内変圧器５の方向となり、方向が逆転し、図５に示したロジックの第３の条件の一つである状態３７が成立する。
【００２８】
ただし、発電プラントでは、所内負荷への電源供給として、所内変圧器５と予備変圧器２３があり、これらの電源先を切替える方式として瞬停切替、停電切替、同期切替方式があり、同期切替時には、所内負荷母線にて所内変圧器５と予備変圧器２３とが瞬時並列運転状態となる。この場合、所内変圧器５と予備変圧器２３側の電圧差によっては、所内変圧器５側に電流が流れ、この現象により誤検出となる可能性がある。従って、同期切替時にはこの検出を無効にする必要がある。
【００２９】
このため、図５に示したロジックでは、所内変圧器受電遮断器１５が閉状態３４と、予備変圧器受電遮断器２４とが同時に閉状態３５となっていない状態３６を考慮し、先に説明した状態３７に付加することによって、第三の条件が成立し、トリップ信号が出力される。所内変圧器５と予備変圧器２３の電源先を切替える他の切替方式の場合、所内負荷母線は所内変圧器５と予備変圧器２３とが同時に並列運転状態とはならないため、これを検討する必要はない。このようにして発電機主回路の回路構成に合わせた諸要素を取り込み、図５に示したロジックによって所内変圧器５の二次側における短絡事故を検出することができるので、保護範囲を拡大することができる。
【００３０】
次に、励磁電源変圧器６の二次側で短絡事故が発生した場合について説明する。
図４の要部拡大図に示すように励磁電源変圧器６の二次側で短絡事故が発生した場合、発電機４の出力電流は、主変圧器２側と、事故側である励磁電源変圧器６側の回路のインピーダンスの大小により一部は主変圧器２を介して、また他の一部は励磁電源変圧器６を介して短絡事故発生点に向かって流れる。所内変圧器５の場合と同様、主変圧器２と励磁電源変圧器６のインピーダンスを比較すると、主変圧器２に対し励磁電源変圧器６の方が大きいため、発電機４の出力電流の多くの部分は主変圧器２側に流れ、励磁電源変圧器６側へ分流する量は少ない上、短絡事故が発生した相については、短絡事故発生点の電圧が本回路の中で一番小さくなるため、短絡事故発生点を超えてサイリスタ８側に短絡電流が流れることはない。また、本回路は励磁回路であるため、短絡事故発生点の下流側にはサイリスタ８が接続されており、このサイリスタ８は励磁電源変圧器６からの交流電源を発電機４の界磁に必要な直流電源に変換する整流素子で、励磁電源変圧器６の二次側での短絡事故発生時に界磁巻線７側から短絡事故発生点に向かう方向に対しては、電流は流さない。
【００３１】
従って、励磁電源変圧器６の二次側に配置したＣＴ１７に流れる電流が０であることを検知すると、図５に示したロジックの第二の条件が成立したことになる。この結果、励磁電源変圧器６の二次側で短絡事故が発生したことが検出されたことになり、トリップ信号が出力される。
【００３２】
但し、励磁電源変圧器６の回路では、発電機４の停止時に励磁電源変圧器６には電流が流れていないため、ＣＴ１７に電流が流れなくなれば事故であると判定することは発電機４の運転中に限定する必要がある。そこで、望ましくは図５に示したロジックの第二の条件に、発電機４が運転中という状態を加えたＡＮＤ構成とする。発電機４の運転中という状態は、例えば、発電機負荷開閉器３が閉状態で、界磁遮断器９が閉状態というＡＮＤ条件を使用することができるので、図５に示したロジックはこの条件を判別していることになる。このようにして発電機主回路の回路構成に合わせた諸要素を取り込み、図５に示したロジックによって励磁電源変圧器６の二次側で短絡事故が発生したを検出することができるので、保護範囲を拡大することができる。
【００３３】
上述した発電機主回路用保護継電装置は、８７ＧＭＴ１０をディジタルリレーで構成し、その演算処理部２０を利用して所定のロジックを構成したが、図１０に示した８７ＨＴ１３あるいは８７ＥＴ１４をディジタルリレーで構成し、その一部を利用して上述した遮断器などの開閉信号を含む信号を取り込んでロジックを構成したり、ディジタルリレーを用いて新たな発電機主回路用保護継電装置として構成することもできる。しかしながら、８７ＧＭＴ１０をディジタルリレーで構成した場合、８７ＨＴ１３あるいは８７ＥＴ１４を使用することなくＣＴ１６、１７の追加によって所内変圧器５の二次側および励磁電源変圧器６の二次側で短絡事故が発生したことを検出することができるので、一層簡単な構成で保護範囲を拡大することができる。いずれにしても、その演算処理部２０に発電機主回路を構成する様々な開閉装置のうちの少なくとも一つの開閉信号を取り込むようにすると、発電機主回路用保護継電装置の機能を大幅に向上させることができると共に、簡単な構成で保護範囲を拡大することができる。
【００３４】
特に、演算処理部２０に取り込む発電機主回路を構成する様々な開閉装置のうちの少なくとも一つの開閉信号として、例えば、発電機負荷開閉器３が閉信号、界磁遮断器９が閉信号、所内変圧器受電遮断器１５が閉信号、予備変圧器受電遮断器２４が閉信号を用い、上述した主変圧器２の二次側に設置したＣＴ１１による電流値と、発電機４の中性点側に設置したＣＴ１２による電流値と、所内変圧器５の二次側に設置したＣＴ１６による電流の方向と、励磁電源変圧器６の二次側に設置したＣＴ１７による電流０状態とを取り込んで８７ＧＭＴ１０を構成すると、図５に示したロジックに示すように、３つの条件のいずれか一つが成立したときにそれぞれトリップ信号を出力するように構成することができ、簡単な構成で所内変圧器５および励磁電源変圧器６の二次側の短絡事故を保護可能とした発電機主回路用保護継電装置を提供することができる。
【００３５】
図６は、本発明の他の実施の形態による発電機主回路用保護継電装置を用いた発電機主回路を示す回路図である。
上述した発電機主回路は、低圧同期方式のものを示したが、発電プラントには、発電機４の同期方式として高圧同期方式、つまり発電機４の送電系統への同期併入を主変圧器２の高圧側に設置している主変圧器遮断器１により実施する方式を採用する場合もある。このような場合、図５に示したロジックでは発電機付加開閉器３の閉状態３１という信号を得ることができない。そこで、図７に示したロジックのように、プラント通常運転中は主変圧器遮断器１が閉状態にあるので、発電機４の運転中であるという条件は主変圧器遮断器１が閉状態３８で、界磁遮断器９が閉状態３２というＡＮＤ条件をロジックに加えることにより、先の場合と同様にトリップ信号を出力することができ、簡単な構成で所内変圧器５および励磁電源変圧器６の二次側の短絡事故を保護可能とした発電機主回路用保護継電装置を提供することができる。この説明から分かるように、トリップ信号を発生するロジックは、その他の代替可能な信号を取り込んで構成することもできる。
【００３６】
さらに、図８は、本発明の他の実施の形態による発電機主回路用保護継電装置を用いた発電機主回路を示す回路図である。
図８に示した発電機主回路は、図１に示した発電機主回路の所内変圧器５、励磁電源変圧器６の二次側にそれぞれ計器用変圧器（以下、ＰＴと称す）３９、４０を設置し、このＰＴ３９、４０による電圧監視を追加したものである。一般に短絡事故が発生した場合、短絡事故発生点の電圧は、通常運転時の電圧と比較して小さくなる。そこで、所内変圧器５、励磁電源変圧器６の二次側の電圧をそれぞれＰＴ３９、４０にて監視し、図２に示した演算処理部２０に、図９に示したロジックのように所内変圧器５における二次側の電圧低下状態４１と、励磁電源変圧器６における二次側の電圧低下状態４２を追加している。
【００３７】
このような発電機主回路用保護継電装置によれば、ＰＴ３９、４０を追加することになるが、所内変圧器５および励磁電源変圧器６の二次側電圧をさらに追加して考慮することによって、簡単な構成で所内変圧器５および励磁電源変圧器６の二次側の短絡事故も含めて保護範囲を拡大することができると共に、事故検出特性を更に向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は上述した発電機主回路用保護継電装置に限らず、その他の発電機主回路用保護継電装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態による発電機主回路用保護継電装置を採用した発電機主回路の回路図である。
【図２】図１に示した発電機主回路用保護継電装置の要部を示すブロック構成図である。
【図３】図１に示した発電機主回路の要部拡大図である。
【図４】図１に示した発電機主回路の他の要部拡大図である。
【図５】図２に示した発電機主回路用保護継電装置の要部ロジックを示す構成図である。
【図６】本発明の他の実施の形態による発電機主回路用保護継電装置を採用した発電機主回路の回路図である。
【図７】図６に示した発電機主回路用保護継電装置の要部ロジックを示す構成図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態による発電機主回路用保護継電装置を採用した発電機主回路の回路図である。
【図９】図８に示した発電機主回路用保護継電装置の要部ロジックを示す構成図である。
【図１０】従来の発電機主回路用保護継電装置を採用した発電機主回路の回路図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    主変圧器用遮断器
２    主変圧器
３    発電機負荷開閉器
４    発電機
５    所内変圧器
６    励磁電源変圧器
７    界磁巻線
８    サイリスタ
９    界磁遮断器
１０    ８７ＧＭＴ
１１、１２    ＣＴ
１３    ８７ＨＴ
１４    ８７ＥＴ
１５    所内変圧器受電遮断器
１６、１７    ＣＴ
１８    入力変換器
１９    アナログ／ディジタル変換部
２０    演算処理部
２１    伝送部
２３    予備変圧器
２４    予備変圧器受電遮断器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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