(57)【要約】【課題】慣性によって回転するタービンの回転速度を、できるだけ速やかに低下させることを可能にする。【解決手段】電力系統に送電する電力を発電する主発電機１０と、所内電源回路に送電する電力を発電する補助発電機４０と、主発電機１０及び補助発電機４０に連結する回転軸３０と、回転軸３０に固定され、回転軸３０を回転させるタービンとしての発電用水車２０とを備え、主発電機１０及び補助発電機４０は、発電用水車２０の回転によって発電を行い、補助発電機４０は、発電用水車２０を回転させるためのエネルギー供給を停止するとともに主発電機１０から電力系統への送電を停止した際に、発電用水車２０の慣性による回転によって発電した電力を所内電源回路に送電して、発電用水車２０の回転を回生制動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力系統に送電する電力を発電する第１発電機と、
第２電力系統に送電する電力を発電する第２発電機と、
前記第１発電機及び前記第２発電機に連結する回転軸と、
前記回転軸に固定され、前記回転軸を回転させるタービンとを備え、
前記第１発電機及び第２発電機は、前記タービンの回転によって発電を行い、
前記第２発電機は、前記タービンを回転させるためのエネルギー供給を停止するとともに前記第１発電機から前記第１電力系統への送電を停止した際に、前記タービンの慣性による回転によって発電した電力を第２電力系統に送電して、前記タービンの回転を回生制動することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記第２発電機は、
前記回転軸に連結しかつ磁性体を備えた回転子と、
当該回転子に対向配置されかつ前記磁性体に対向するコイルを備えた固定子とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の発電システム。
【請求項３】
前記第２発電機は、
前記回転軸に連結しかつコイルを備えた回転子と、
当該回転子に対向配置されかつ前記コイルに対向する磁性体を備えた固定子と、
前記回転軸に設けられ、前記コイルに接続される円筒状の端子と、
前記端子に摺接し、前記回転軸の回転によって前記コイルに発生した起電力を前記第２電力系統に送電する導電部材とを有することを特徴とする請求項１記載の発電システム。
【請求項４】
前記タービンは、発電用水車であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の発電システム。
【請求項５】
タービンの回転によって発電する発電機と、
前記発電機において発電した電力を第１電力系統に送電する第１送電路と
前記発電機において発電した電力を第２電力系統に送電する第２送電路と、
前記第１送電路に設けられ、前記発電機と前記第１電力系統とを導通状態及び遮断状態のいずれかに切り換える第１開閉器と、
前記第２送電路に設けられ、前記発電機と前記第２電力系統とを導通状態及び遮断状態のいずれかに切り換える第２開閉器と、
前記タービンに対して前記タービンを回転させるためのエネルギー供給している場合には、前記第１開閉器を導通状態とし、前記第２開閉器を遮断状態として電力を前記第１電力系統に送電し、前記タービンに対する前記エネルギー供給を停止する場合には、前記第１開閉器を遮断状態とし、前記第２開閉器を導通状態として、前記タービンの慣性による回転によって発電した電力を前記第２電力系統に送電するように前記第１開閉器及び前記第２開閉器を制御する開閉制御装置とを備えたことを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所に用いられる発電機を停止させるための制動機能を有する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発電所においては、発電機と、発電機に連結するタービンが備えられている。このタービンを水力エネルギー、火力エネルギー、あるいは原子力エネルギーによって回転させることによって、発電機の回転子が回転し、発電が行われる。また、発電所の種類によって使用するタービンは異なり、火力発電所や原子力においては蒸気タービンが使用され、水力発電所においては発電用水車が使用される。一般に、発電用水車を用いた発電機は、水車発電機と称されている。
【０００３】
ところで、水車発電機において、停止操作を実施してから発電用水車の回転が停止するまでは、数分の時間を要している。これは、フライホイールや回転子及び水車等の慣性モーメントによるものである。
【０００４】
また、従来における、水車発電機の停止方法に係る技術としては、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１によれば、発電電動機が電力系統から解列したときにサイリスタ周波数変換装置による回生制動を開始する技術について提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１１８０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、揚水発電所の発電電動機を利用した技術であり、発電電動機を持たない発電所への適用は困難である。
【０００７】
また、発電機を停止した際に、慣性によって回転するタービンを停止させるために、機械式ブレーキを多用することは、ブレーキ摩擦が係る部位が摩耗し、その結果、タービンの寿命が短くなるおそれがある。このため、慣性によって回転するタービンを、機械式ブレーキによる制動が可能な回転速度まで、できるだけ速やかに低下させることを可能にする発電システムの出現が望まれる。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決し、慣性によって回転するタービンの回転速度を、できるだけ速やかに低下させることを可能にする発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するため、次に記載する構成を備えている。
【００１０】
（１）  第１電力系統に送電する電力を発電する第１発電機と、第２電力系統に送電する電力を発電する第２発電機と、前記第１発電機及び前記第２発電機に連結する回転軸と、前記回転軸に固定され、前記回転軸を回転させるタービンとを備え、前記第１発電機及び第２発電機は、前記タービンの回転によって発電を行い、前記第２発電機は、前記タービンを回転させるためのエネルギー供給を停止するとともに前記第１発電機から前記第１電力系統への送電を停止した際に、前記タービンの慣性による回転によって発電した電力を第２電力系統に送電して、前記タービンの回転を回生制動することを特徴とする発電システム。
【００１１】
（２）  （１）において、前記第２発電機は、前記回転軸に連結しかつ磁性体を備えた回転子と、当該回転子に対向配置されかつ前記磁性体に対向するコイルを備えた固定子とを有することを特徴とする発電システム。
【００１２】
（３）  （１）において、前記第２発電機は、前記回転軸に連結しかつコイルを備えた回転子と、当該回転子に対向配置されかつ前記コイルに対向する磁性体を備えた固定子と、前記回転軸に設けられ、前記コイルに接続される円筒状の端子と、前記端子に摺接し、前記回転軸の回転によって前記コイルに発生した起電力を前記第２電力系統に送電する導電部材とを有することを特徴とする発電システム。
【００１３】
（１）〜（３）によれば、第１発電機の停止操作を行って、タービンを回転させるためのエネルギー供給を停止するとともに、第１電力系統への送電を停止した後において、タービンは慣性によって回転する。この慣性によって回転するタービンの運動エネルギーを、第２発電機が、電気エネルギーに変換して、第２電力系統に供給する。これにより、タービンの回転に回生制動がかかり、タービンの回転速度を速やかに低下させることが可能になる。また、従来、使用していなかった、慣性によって回転するタービンの運動エネルギーを、有効に利用することが可能になる。
【００１４】
（４）  （１）〜（３）において、前記タービンは、発電用水車であることを特徴とする発電システム。
【００１５】
（４）によれば、水力発電所で用いられる発電用水車の回転を速やかに低下させることが可能になる。
【００１６】
（５）  タービンの回転によって発電する発電機と、前記発電機において発電した電力を第１電力系統に送電する第１送電路と、前記発電機において発電した電力を第２電力系統に送電する第２送電路と、前記第１送電路に設けられ、前記発電機と前記第１電力系統とを導通状態及び遮断状態のいずれかに切り換える第１開閉器と、前記第２送電路に設けられ、前記発電機と前記第２電力系統とを導通状態及び遮断状態のいずれかに切り換える第２開閉器と、前記タービンに対して前記タービンを回転させるためのエネルギー供給している場合には、前記第１開閉器を導通状態とし、前記第２開閉器を遮断状態として電力を前記第１電力系統に送電し、前記タービンに対する前記エネルギー供給を停止する場合には、前記第１開閉器を遮断状態とし、前記第２開閉器を導通状態として、前記タービンの慣性による回転によって発電した電力を前記第２電力系統に送電するように前記第１開閉器及び前記第２開閉器を制御する開閉制御装置とを備えたことを特徴とする発電システム。
【００１７】
（５）によれば、発電機の停止操作を行って、タービンを回転させるためのエネルギー供給を停止する場合に、第１電力系統への電力供給と停止する一方で第２電力系統への電力供給を開始する。このため、第２電力系統には、慣性によって回転するタービンの運動エネルギーを変換した電気エネルギーが供給される。このように、慣性によるタービンの運動エネルギーが発電機によって電気エネルギーに変換されるため、タービンの回転に回生制動がかかるようになる。その結果、タービンの回転速度を速やかに低下させることが可能になる。また、従来、使用していなかった、慣性によって回転するタービンの運動エネルギーを、有効に利用することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、タービンの回転速度を速やかに低下させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発電機の要部構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態における発電システムの制御系を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態の発電システムに係る補助発電機の構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態の発電システムに係る別の補助発電機の構成を示す説明図である。
【図５】図３に示す補助発電機に遮断器を設けた構成を示す説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る発電機の要部構成を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態における発電システムの概略構成を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態における発電システムの制御系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る発電機の要部構成を示す説明図である。水力発電機１は、主発電機１０、発電用水車２０、回転軸３０、及び補助発電機４０を備えている。
【００２２】
主発電機１０は、円柱状の主回転子１２と、主回転子１２を囲むように固定された主固定子１４とを備えている。主回転子１２は、鉄心に界磁コイルが巻き線され、界磁コイルに界磁電流を印加することによって磁場を形成する電磁石（図示せず）を備えており、主固定子１４は、電磁石（図示せず）に対向するコイル（図示せず）とは、互いに対向している。
【００２３】
発電用水車２０は、羽根２２及びフライホイール２４を備えている。羽根２２は、中心軸に対して放射状に延びるように配列されており、羽根２２の両側部にフライホイール２４、２４が設けられている。また、フライホイール２４、２４は、所定の重量を有する円板体からなる。そして、羽根２２に水圧が加わることにより、発電用水車２０は、中心軸を軸として回転する。発電用水車２０の回転エネルギーは、フライホイール２４、２４に保存されるため、発電用水車２０の回転が安定する。このように、発電用水車２０は、タービンに相当する。
【００２４】
回転軸３０は、一端部に発電用水車２０を固定し、他端部に主回転子１２を固定する棒状部材である。このため、発電用水車２０の回転は、回転軸３０によって主回転子１２に伝達され、発電用水車２０と主回転子１２とは同時に回転する。また、主発電機１０においては、主回転子１２の電磁石が、主固定子１４の内側を周回するようになる。
【００２５】
補助発電機４０は、回転軸３０における主発電機１０と発電用水車２０との間の部位に装着されている。補助発電機４０の構成については後述するが、補助発電機４０は、補助回転子４２及び補助固定子４４を備えている。補助回転子４２及び補助固定子４４のいずれか一方にはコイルが設けられており、他方には磁石が設けられている。補助固定子４４は、補助回転子４２に対向配置されており、補助回転子４２は回転軸３０に固定されている。このため、発電用水車２０が回転すると、補助固定子４４の内側において、補助回転子４２が回転する。このように、回転軸３０は、第１発電機（主発電機１０）及び第２発電機（補助発電機４０）に連結する回転軸に相当する。
【００２６】
そして、発電用水車２０を水流の経路に配置し、羽根２２に水圧を加えることにより、発電用水車２０が回転する。発電用水車２０が回転すると、主発電機１０においては、主回転子１２が回転することにより、磁石から発生する磁界に対してコイルが横切るようになり、コイル内の磁束が変化する。これにより、コイルに起電力が発生する。この起電力が主発電機１０において発電した電力となり、主送電路１００を介して電力系統に送電される。このように、主発電機１０は、第１発電機に相当する。また、電力系統は、第１電力系統に相当する。
【００２７】
また、補助発電機４０においても、主発電機１０と同様に、主回転子１２が回転することにより、磁石から発生する磁界に対してコイルが横切るようになり、コイル内の磁束が変化する。これにより、コイルに起電力が発生する。この起電力が補助発電機４０において発電した電力となり、補助送電路１１０を介して発電所内の電源回路に供給される。このように、補助発電機４０は、第２発電機に相当する。また、発電所内の電源回路は、第２電力系統に相当する。
【００２８】
図２は、本実施形態における発電システムの制御系を示すブロック図である。補助発電機の構成を示す説明図である。水力発電機１の主送電路１００には、主遮断器１２０が設けられている。また、水力発電機１の補助送電路１１０には、インバータ１３０が設けられている。また、制御室１４０は、発電システムにおける制御を行うものであり、水力発電機１、主遮断器１２０、及び水路開閉装置１５０が接続されている。
【００２９】
主遮断器１２０は、主送電路１００に設けられ、水力発電機１と電力系統とを導通状態及び遮断状態のいずれかに切り換えるものである。
【００３０】
インバータ１３０は、補助発電機４０の起電力の電圧及び周波数の変換を行い、発電所内の電源回路に供給可能な電力に変換するものである。本実施形態においては商用電源に変換される。
【００３１】
水路開閉装置１５０は、水力発電機１に供給する水を流すための水路を開閉する装置である。水路開閉装置１５０を開放することにより、水力発電機１に水が供給され、発電用水車２０（図１参照）が回転する。水路開閉装置１５０を閉鎖することにより、水力発電機１への水の供給が停止され、回転中の発電用水車２０（図１参照）は、慣性によって所定時間が回転して停止する。
【００３２】
また、制御室１４０には、各種の制御回路や端末が備えられており、主遮断器１２０の開閉状態、水力発電機１の動作状態、水路開閉装置１５０の開閉状態、さらには水路開閉装置１５０が備えられているダムの水位等が、制御室１４０において監視される。
【００３３】
図３は、第１実施形態の発電システムに係る補助発電機の構成を示す説明図である。補助発電機４０において、補助回転子４２の外周面には、複数の磁石４６が並べられている。これらの磁石４６は、隣り合う磁石４６の磁極が互いに異なるように配列されている。また、補助固定子４４には、コイル４８が設けられており、このコイル４８は、補助回転子４２の外周面、すなわち磁石４６に対向する。このように、補助回転子４２は、回転軸３０に連結しかつ磁性体（磁石４６）を備えた回転子に相当する。また、補助固定子４４は、回転子（補助回転子４２）に対向配置されかつ磁性体（磁石４６）に対向するコイル（コイル４８）を備えた固定子に相当する。
【００３４】
発電用水車２０（図１参照）が回転することにより、コイル４８に起電力が発生する。この起電力は、補助送電路１１０によってインバータ１３０に送られ、このインバータによって電圧、周波数が変換されて、発電所内の電源回路に供給される。
【００３５】
図４は、第１実施形態の発電システムに係る別の補助発電機の構成を示す説明図である。なお、図３に示す補助発電機４０における部材と同一機能の部材については、同一の符号が付してある。図４に示す補助発電機４０において、補助回転子４２の外周面には、複数のコイル４８が、補助回転子４２の中心に対して円形に並べられている。また、複数のコイル４８は、上方に向けられている。また、補助回転子４２に対して所定の間隔を空けて対向させて補助固定子４４が配置されている。
【００３６】
補助固定子４４は、補助回転子４２に対して所定の間隔を空けて対向させた状態で、主発電機１０本体に固定されるケース体４５と、ケース体４５に収納される磁石４６とによって構成される。補助固定子４４には、２つの磁石４６が設けられており、補助回転子４２の中心軸に対して対称位置に配置されている。また、２つの磁石４６は、補助回転子４２に対向する磁極を互いに異にしている。そして、補助固定子４４を固定した場合に、コイル４８に磁石４６が対向する。このように、補助回転子４２は、回転軸（回転軸３０）に連結しかつコイル（コイル４８）を備えた回転子に相当する。また、補助固定子４４は、回転子（補助回転子４２）に対向配置されかつコイル（コイル４８）に対向する磁性体（磁石４６）を備えた固定子に相当する。
【００３７】
また、回転軸３０には、一対の導線５０、５２と、一対の環状端子５４、５６が設けられている。導線５０には、複数のコイル４８の一端が接続されており、他方の導線５２には、複数のコイル４８の他端が接続されている。環状端子５４、５６は、回転軸３０の表面に並列配置されており、環状端子５４には導線５０が接続され、環状端子５６には導線５２が接続されている。
【００３８】
また、環状端子５４には導電ブラシ５８が当接し、環状端子５６には導電ブラシ６０が当接している。この導電ブラシ５８及び導電ブラシ６０は補助送電路１１０を介してインバータ１３０に電気的に接続されている。このため、回転軸３０が回転した場合に、導電ブラシ５８、６０が、環状端子５４、５６上を摺接することにより、導電ブラシ５８、６０と環状端子５４、５６との導通状態が維持される。
【００３９】
発電用水車２０（図１参照）が回転することにより、コイル４８に起電力が発生する。この起電力は、導線５０、５２、環状端子５４、５６及び導電ブラシ５８、６０を介して補助送電路１１０によってインバータ１３０に送られ、このインバータによって電圧、周波数が変換されて、発電所内の電源回路に供給される。このように、導電ブラシ５８、６０は、端子（環状端子５４、５６）に摺接し、回転軸（回転軸３０）の回転によってコイル（コイル４８）に発生した起電力を第２電力系統（発電所内の電源回路）に送電する導電部材に相当する。
【００４０】
次に、図１、２を参照しながら、水力発電機１の停止操作について説明する。水力発電機１を停止する際には、まず、図２における主遮断器１２０を切り換えて、主送電路１００を開放し、主発電機１０（図１参照）と電力系統とを遮断状態にする。次に、水路開閉装置１５０を操作して、水力発電機１への水の供給を停止させる。この後、図１に示す、フライホイール２４、主回転子１２、補助回転子４２等の慣性によって、発電用水車２０はしばらくの間、回転を継続するようになる。この時の単位時間当たりの回転数は、制御室１４０の端末によって監視される。そして、制御室１４０の端末は、回転数が、定格回転数の２０％まで低下した時点で、機械式ブレーキ（図示せず）を作動させ、運動エネルギーを摩擦熱として消費させることにより、発電用水車２０は停止に至る。
【００４１】
ここで、主遮断器１２０を切り換えることにより、主発電機１０（図１参照）からの電力供給は停止するが、主遮断器１２０を切り換えた後も、補助発電機４０（図１参照）から発電所内の電源回路に対する電力供給は、引き続き継続される。このため、フライホイール２４や主回転子１２の慣性によって、補助回転子４２が回転することにより、フライホイール２４や主回転子１２等の運動エネルギーは電気エネルギーに変換され、発電所内の電源回路によって消費されるようになる。これにより発電用水車２０の回転に対して、回生ブレーキ（回生制動）がかかるようになる。
【００４２】
このように、第１実施形態によれば、補助発電機４０を設けたことにより、慣性によって回転する発電用水車２０の運動エネルギーを、補助発電機４０が、電気エネルギーに変換して、発電所内の電源回路に供給する。これにより、発電用水車２０の回転に回生制動がかかり、発電用水車２０の回転速度を速やかに低下させることが可能になる。しかも、電力系統へ供給できない、慣性によって回転する発電用水車２０の運動エネルギーを変換した電気エネルギーの有効利用を図ることが可能になる。
【００４３】
なお、上述した第１実施形態によれば、主発電機１０が発電を行っている時には、補助発電機４０も発電を行い、補助発電機４０から発電所内の電源回路に送電しているが、それに限らず、例えば、主発電機１０が発電を行っている間は補助発電機４０が発電を停止し、主発電機１０の停止操作を行った場合に、補助発電機４０が発電を開始するように構成してもよい。これにより、主発電機１０の稼働中に、補助発電機４０による回生制動がかからないため、発電用水車２０を安定して回転させることが可能になる。
【００４４】
具体的には、図２に示す補助発電機４０における補助回転子４２の中心軸に、回転軸３０に対して連結及び連結解除を行うクラッチ機構を設け、主発電機１０が発電を行っている時には、補助回転子４２を回転軸３０から切り離し、主発電機１０の停止操作を行った場合に、補助回転子４２と回転軸３０とを連結するように構成する。この場合には、主発電機１０の停止操作を行った後に、補助回転子４２を回転軸３０に連結するため、水力発電機１における発電用水車２０、回転軸３０等からなる回転系の慣性モーメントを小さくすることが可能になる。この結果、発電用水車２０の回転を制動することが可能になる。
【００４５】
あるいは、図２、図３に示す補助発電機４０において、補助固定子４４をスライド移動させる移動機構を設け、主発電機１０が発電を行っている時には、補助固定子４４を補助回転子４２に対向させない位置にスライド移動させ、主発電機１０の停止操作を行った場合に、補助固定子４４を補助回転子４２に対向させる位置にスライド移動させるように構成する。これにより、主発電機１０の停止操作を行った場合に、補助発電機４０に発電を開始させることが可能になる。この場合には、補助固定子４４を移動させるための機構を比較的容易な構造で実現することが可能になる。
【００４６】
さらには、図５に示すように、主発電機１０が発電を行っている時には、補助送電路１１０を開放し、主発電機１０の停止操作を行った場合に、補助送電路１１０を閉鎖する遮断器１１５を設けてもよい。
【００４７】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る発電機の要部構成を示す説明図である。水力発電機１は、主発電機１０、発電用水車２０及び回転軸３０を備えている。なお、図１に示す第１実施形態の発電機と同一の部材あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略した。
【００４８】
図６に示すように、第２実施形態に係る水力発電機１は、図１に示す第１実施形態の水力発電機１における補助発電機４０を除外したものである。
【００４９】
図７は、第２実施形態における発電システムの概略構成を示す説明図である。なお、図１〜４に示す第１実施形態の発電機と同一の部材あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略した。
【００５０】
水力発電機１の起電力は、主送電路１００を介して電力系統に送電され、補助送電路１１０を介して発電所内の電源回路に送電される。主送電路１００には、主遮断器１２０が設けられており、補助送電路１１０には、補助遮断器１２２及びインバータ１３０が設けられている。また、主送電路１００は第１送電路に相当し、補助送電路１１０は第２送電路に相当する。
【００５１】
すなわち、主遮断器１２０が閉じている場合には、水力発電機１と電力系統とが導通状態となり、水力発電機１の起電力は、電力系統に送電される。主遮断器１２０が開いている場合には、水力発電機１と電力系統とが遮断状態となり、水力発電機１の起電力は、電力系統に送電されない。また、補助遮断器１２２が閉じている場合に、水力発電機１と発電所内の電源回路とが導通状態となり、水力発電機１の起電力は、インバータ１３０に送られ、このインバータ１３０によって電圧、周波数が変換されて、発電所内の電源回路に送電される。補助遮断器１２２が開いている場合には、水力発電機１と発電所内の電源回路とが遮断状態となり、水力発電機１の起電力は、発電所内の電源回路に送電されない。
【００５２】
図８は、第２実施形態の発電システムにおける制御系を示すブロック図である。なお、図２に示す第１実施形態の発電システムにおける制御系と同一の部材あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略した。
【００５３】
図８に示す第２実施形態の発電システムの制御系は、図２に示す第１実施形態の発電システムの制御系において、水力発電機１とインバータ１３０との間の補助送電路１１０に補助遮断器１２２を設けたものであり、補助遮断器１２２の開閉状態は、制御室１４０の端末によって監視される。
【００５４】
さらに、主遮断器１２０は、主送電路１００に設けられ、水力発電機１と電力系統とを導通状態及び遮断状態のいずれかに、制御室１４０の端末からの制御信号に基づいて自動的に切り換える機能を有している。補助遮断器１２２は、補助送電路１１０に設けられ、水力発電機１と発電所内の電源回路とを導通状態及び遮断状態のいずれかに、制御室１４０の端末からの制御信号に基づいて自動的に切り換える機能を有している。このように、主遮断器１２０は、第１開閉器に相当し、補助遮断器１２２は、第２開閉器に相当する。
【００５５】
次に、図７、８を参照しながら、水力発電機１の停止操作について説明する。水力発電機１が稼働している状態では、図７（ａ）に示すように、主遮断器１２０が導通状態にあり、補助遮断器１２２が遮断状態にある。そして、発電用水車２０が回転することにより、第１実施形態と同様に主発電機１０が発電を行い、主発電機１０の起電力は電力系統に送電される。このように、主発電機１０は、発電機に相当する。
【００５６】
水力発電機１を停止する際には、まず、図８において、作業員は、制御室１４０の端末を操作して、水力発電機１を停止させる入力を行う。水力発電機１を停止させる入力を行うと、制御室１４０の端末から、主遮断器１２０、補助遮断器１２２及び水路開閉装置１５０に制御信号が送信される。主遮断器１２０は、制御室１４０の端末から制御信号を受信すると、遮断状態に切り換わり、補助遮断器１２２は、制御室１４０の端末から制御信号を受信すると、導通状態に切り換わる。さらに、次に、水路開閉装置１５０は、制御室１４０の端末から制御信号を受信すると、例えば、水門を閉鎖することによって水力発電機１への水の供給を自動的に停止させる。このように、制御室１４０の端末は、開閉制御装置に相当する。
【００５７】
この後、図６に示す、フライホイール２４や主回転子１２の慣性によって、主回転子１２、補助回転子４２、回転軸３０及び発電用水車２０はしばらくの間、回転を継続するようになる。この時の単位時間当たりの回転数は、制御室１４０の端末によって監視される。そして、制御室１４０の端末は、回転数が、定格回転数の２０％まで低下した時点で、機械式ブレーキ（図示せず）を作動させ、運動エネルギーを摩擦熱として消費させることにより、主回転子１２、補助回転子４２、回転軸３０及び発電用水車２０は停止に至る。
【００５８】
ここで、主遮断器１２０を切り換えることにより、主発電機１０（図１参照）からの送電は停止するが、補助遮断器１２２が導通状態となるため、発電用水車２０が慣性によって回転することによって水力発電機１において発電された電力は、発電所内の電源回路に対して送電される。
【００５９】
このため、フライホイール２４や主回転子１２の慣性によって、補助回転子４２が回転することにより、フライホイール２４や主回転子１２等の運動エネルギーは電気エネルギーに変換され、発電所内の電源回路によって消費されるようになる。これにより発電用水車２０の回転に対して、回生ブレーキ（回生制動）がかかるようになる。
【００６０】
このように、第２実施形態によれば、主発電機１０の停止操作を行って、発電用水車２０を回転させるための水流を停止する場合に、電力系統への送電と停止する一方で発電所内の電源回路への送電を開始する。このため、発電所内の電源回路には、慣性によって回転する発電用水車２０の運動エネルギーを変換した電気エネルギーが供給される。このように、慣性による発電用水車２０の運動エネルギーが主発電機１０によって電気エネルギーに変換されるため、発電用水車２０の回転に回生制動がかかるようになる。その結果、発電用水車２０の回転速度を速やかに低下させることが可能になる。また、従来、使用していなかった、慣性によって回転する発電用水車２０の運動エネルギーを、有効に利用することが可能になる。
【符号の説明】
【００６１】
１  水力発電機
１０  主発電機
１２  主回転子
１４  主固定子
２０  発電用水車
２２  羽根
２４  フライホイール
３０  回転軸
４０  補助発電機
４２  補助回転子
４４  補助固定子
４６  磁石
４８  コイル
５０、５２  導線
５４、５６  環状端子
５８、６０  導電ブラシ
１００  主送電路
１１０  補助送電路
１２０  主遮断器
１２２  補助遮断器
１３０  インバータ
１４０  制御室
１５０  水路開閉装置
【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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