(57)【要約】【課題】  従来の発電プラントにおける発電所内の直流所内補機へ給電する発電プラントの直流電源設備では、装置動作後の放電パターンにおいて、大容量放電においても直流電圧調整装置を対応させる必要があるため、直流電圧調整装置の容量が大きくなってしまっていた。【解決手段】  本発明では、発電プラントにおける発電所内の直流所内補機へ給電する充電器、蓄電手段及び直流母線からなる発電プラントの直流電源設備において、過渡容量の大きい負荷用の第一の直流母線と、該負荷より過渡容量の小さい負荷用の第二の直流母線と、該第二の直流母線へは前記蓄電手段から電圧昇圧装置とダイオードを有する直流電圧調整装置を介して、前記蓄電手段の放電による電圧低下を補償することを特徴とするものである。【効果】  本発明によれば、直流制御負荷に定電圧を終始給電することが可能になる。【選択図】図１
2005354754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラントにおける発電所内の直流所内補機へ給電する充電器，蓄電手段及び直流母線からなる発電プラントの直流電源設備において、
過渡容量の大きい負荷用の第一の直流母線と、
該負荷より過渡容量の小さい負荷用の第二の直流母線と、
該第二の直流母線へは前記蓄電手段から電圧昇圧装置とダイオードを有する直流電圧調整装置を介して、前記蓄電手段の放電による電圧低下を補償することを特徴とする発電プラントの直流電源設備。
【請求項２】
請求項１の発電プラントの直流電源設備において、
前記第二の直流母線の電圧を監視し、前記直流電圧調整装置を制御することにより前記第二の直流母線の電圧を保つことを特徴とする発電プラントの直流電源設備。
【請求項３】
請求項１の発電プラントの直流電源設備において、
前記第二の直流母線に接続されている直流制御負荷の電圧を監視し、前記直流電圧調整装置を制御することにより前記直流制御負荷での電圧を補償することを特徴とする発電プラントの直流電源設備。
【請求項４】
請求項１の発電プラントの直流電源設備において、
前記直流電圧調整装置を直流制御負荷毎に設置し、該直流制御負荷への電圧を補償することを特徴とする発電プラントの直流電源設備。
【請求項５】
請求項４の発電プラントの直流電源設備において、
前記第二の直流母線に接続されている直流制御負荷の電圧を監視し、前記直流電圧調整装置を制御することにより前記直流制御負荷での電圧を補償することを特徴とする発電プラントの直流電源設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントの直流電源設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子力発電所の直流電源設備の概要を図６に示す。直流電源設備は、非常用低圧母線１と直流電源設備用受電遮断器２と、これに接続された充電器３と、充電器３出力側に直流電源を要求する直流負荷に電力を供給する直流母線６と、充電器３出力側に蓄電池用遮断器５を介して接続され、充電器３入力側電源停止時に瞬時に電源を供給する蓄電池４とから成る。蓄電池４は通常時は浮動充電され、前記の様にプラント全交流電源喪失時には直流電力の供給源となる。
【０００３】
直流電源設備はプラントの非常時を含めた運転制御のための直流制御負荷への電源供給、及び交流電源喪失時の非常用動力源として設置している。実際には、プラント通常運用時は直流電源設備から、遮断器の操作、及び計装制御機器用等への電源供給が行われ、プラント全交流電源喪失時には、前記負荷に加えて、直流電源設備から財産保護系の直流負荷、及び、原子力発電所においては、原子炉隔離時冷却設備等に電源を供給する。財産保護系の負荷には、非常用油ポンプ等があり、これらの負荷は、交流電源喪失時に発電機，タービン等の軸受等に油を供給することにより、前記機器の財産保護を目的に設置されている。また、原子炉隔離時冷却設備は、原子炉が隔離されても、炉心冷却が達成できる十分な原子炉水位が維持できるように、原子炉圧力容器に冷却水を供給し、燃料の過熱を防止することを目的に設置している。原子炉の崩壊熱により発生する蒸気を駆動源とし、その蒸気の制御を行う弁の駆動を直流電源により行うことで、交流電源喪失時にも原子炉への冷却水の注入が可能となっている。
【０００４】
直流電源設備の運用について以下説明を行う。プラント通常運用時、非常用低圧母線１に接続される充電器３は、交流電源を直流電源に変換し、蓄電手段である蓄電池４を常時充電するとともに、直流母線６を介して、プラント通常運用時に直流電源を必要とする制御機器等の直流負荷に電源を供給する。
【０００５】
交流電源喪失時には、充電器３の入力電源が無くなるため、充電器３出力も喪失する。この結果、瞬時の停電もなく蓄電池４より電力が供給され、交流電源喪失時に直流電源を必要とする直流制御負荷，非常用油ポンプ、及び原子力発電所においては原子炉隔離時冷却設備等に直流電源を供給する。
【０００６】
図７に原子力発電プラントにおける蓄電池４の放電パターンのグラフを示す。原子力発電プラントでは、蓄電池４放電開始から短時間に大容量を放出し、その後、長時間にわたって小容量を放出する放電パターンとなる。これは放電開始初期は、遮断器，電動機等への給電が行われることによるものであり、直流制御負荷には長時間の小容量の給電が行われる。蓄電池が上記の放電パターンで放電された時の蓄電池４の電圧変動のグラフを図８に示す。蓄電池４の電圧は、大容量を放電する際、長時間放電の際に電圧が少しづつ低下する。
【０００７】
制御用負荷はコンピューターが多く使用されており、これらの負荷は、本来、電圧変動に対して脆弱であるが、本直流電源設備には上記に記載した様な電圧変動があるため、直流母線６に接続されている直流制御負荷は、上記の様な蓄電池４の放電による電圧低下にも対応できる仕様が求められ、設計されている。
【０００８】
発電プラントの直流電源設備に関する特許としては、特開平６−２８９１８９号公報
［特許文献１］があげられる。特開平６−２８９１８９号公報においては、非常用低圧母線１から、直流制御負荷用の直流電源設備，直流電動機用の直流電源設備と、負荷別に直流電源設備を設けることによって、直流制御負荷の容量増加による蓄電池４の増加に柔軟に対応可能とする直流電源設備が提供されている。
【０００９】
しかし、前記公知例の技術は、直流制御負荷の容量増加の対応の改善を目的とした特許であり、現在課題としてあげている、直流母線の電圧変動に対しては対策となっていない。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−２８９１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来構成では、蓄電池の放電による電圧低下により、直流母線の電圧を一定に保つことは不可能であった。その為、直流母線に接続されている負荷は蓄電池の放電による電圧低下を考慮した負荷とする必要があった。
【００１２】
蓄電池出力側に、直流電圧調整装置を設け、直流母線の電圧を一定に保ち、標準規格の負荷を用いる構成も考えられるが、原子力発電プラントの放電パターンにおいて放電開始後短時間の大容量放電にも直流電圧調整装置を対応させる必要がある為、直流電圧調整装置の容量が大きくなる。
【００１３】
そこで本発明の目的とするところは、発電プラントの直流電源設備において、蓄電池の放電による電圧低下を補償し、直流制御負荷に定電圧を終始給電することを可能とすることにより、直流制御負荷に標準規格の負荷を使用することを可能とし、また、直流電圧調整装置は直流制御負荷に対してのみ設置することにより、小容量で対応でき、負荷の要求にあった直流電源設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は発電プラントにおける発電所内の直流所内補機へ給電する充電器、蓄電手段及び直流母線からなる発電プラントの直流電源設備において、過渡容量の大きい負荷用の第一の直流母線と、該負荷より過渡容量の小さい負荷用の第二の直流母線と、該第二の直流母線へは前記蓄電手段から電圧昇圧装置とダイオードを有する直流電圧調整装置を介して、前記蓄電手段の放電による電圧低下を補償することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明は発電プラントの直流電源設備において、前記第二の直流母線の電圧を監視し、前記直流電圧調整装置を制御することにより前記第二の直流母線の電圧を保つことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明は発電プラントの直流電源設備において、前記第二の直流母線に接続されている直流制御負荷の電圧を監視し、前記直流電圧調整装置を制御することにより前記直流制御負荷での電圧を補償することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明は発電プラントの直流電源設備において、前記直流電圧調整装置を直流制御負荷毎に設置し、該直流制御負荷への電圧を補償することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明は発電プラントの直流電源設備において、前記第二の直流母線に接続されている直流制御負荷の電圧を監視し、前記直流電圧調整装置を制御することにより前記直流制御負荷での電圧を補償することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、発電プラントの直流電源設備において、直流母線を、直流電動機／遮断器操作負荷用母線と直流制御負荷用母線とに分離し、直流制御負荷用母線は蓄電池から直流電圧調整装置を介して受電する構成を有することにある。
【００２０】
このような本発明の採用により、直流制御負荷に定電圧を終始給電することが可能となることにより、直流制御負荷に標準規格品の適用が可能となる。また、直流電圧調整装置は直流制御負荷専用に設置することにより、直流電圧調整装置は小容量とすることができる。
【００２１】
そして、本発明によれば、発電プラントの直流電源設備において、直流母線を、直流電動機負荷用母線と直流制御負荷用母線とに分離し、直流制御負荷用母線は蓄電池から直流電圧調整装置を介して受電することにより、直流制御負荷用母線の電圧を一定に保持することが可能となることによって、直流制御負荷に標準規格の負荷を使用することが可能となる。また、直流電圧調整装置は直流制御負荷は小容量であることから、小容量の機器にて対応可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明を採用した一実施例である原子力発電プラントの直流電源設備を示す。また図２に直流電圧調整装置９の詳細を示す。
【００２４】
図１，図２を用いて、本発明品である直流電源設備の構成について説明する。
【００２５】
本発明品である直流電源設備の構成は、非常用低圧母線１と直流電源設備用受電遮断器２と、これに接続された充電器３と、充電器３出力側に直流電源を要求する直流負荷に電力を供給する直流母線６と、直流母線６より受電する、第一の母線として直流電動機／遮断器操作負荷用母線７，直流母線６から、直流電圧調整装置９経由で受電する第二の母線として直流制御負荷用母線８と、直流制御負荷用母線８の電圧を監視し、直流電圧調整装置９を制御する電圧監視装置１０から成る。また直流電圧調整装置９は図２に示す様にダイオード１１と直流電圧昇圧装置１２から構成されている。蓄電手段としての蓄電池４は通常時は浮動充電され、プラント全交流電源喪失時には直流電力の供給源となる。
【００２６】
直流電源設備はプラントの非常時を含めた運転制御のための直流制御負荷への電源供給、及び交流電源喪失時の非常用動力源として設置している。
【００２７】
プラント通常運転時、非常用低圧母線１に接続される充電器３は、交流電源を直流電源に変換し、蓄電池４を常時充電するとともに、直流母線６，直流電動機／遮断器操作負荷用母線７を介してプラント通常運用時に直流電源を必要とする直流電動機負荷に電源を供給する。一方、直流制御負荷には、直流母線６から直流電圧調整装置９，直流制御負荷用母線８を介して給電される。プラント通常運転時は、直流電源は充電器３より給電されるため、定格付近の電圧にて制御されていることから、直流電圧調整装置９においては、直流電圧昇圧装置１２は動作しない。これはＢ点からＡ点方向に順電圧がかかっている状態であるので、ダイオード１１の整流作用より、ダイオード１１を介して給電されるためである。
【００２８】
交流電源喪失時には、充電器３の入力電源が無くなるため、充電器３出力も喪失する。この結果、蓄電池４より電力が供給され、交流電源喪失時に直流電源を必要とする負荷に電力を供給する。
【００２９】
図３に本発明を採用した直流電源設備の構成と共に、蓄電池４における放電時間と放電電流，放電電圧の関係を示すグラフ，直流電動機／遮断器操作負荷用母線７，直流制御負荷用母線８における放電時間と負荷電流の関係を示すグラフ、並びに直流制御負荷用母線８の放電時間と母線電圧の関係を示すグラフを示す。
【００３０】
直流電動機／遮断器操作負荷には、蓄電池４から直流母線６，直流電動機／遮断器操作負荷用母線７を介して給電される。図３に示されるように直流電動機／遮断器負荷は蓄電池４放電開始後短時間に大容量を使用することがわかる。つまり放電率が高い（放電電流が大きい）状態にあるので、蓄電池４の電圧は大きく低下する。
【００３１】
直流制御負荷には、蓄電池４から直流母線６，直流電圧調整装置９，直流制御負荷用母線８を介して給電される。直流制御負荷用母線８の電圧が直流制御負荷の定格電圧以上である場合は、プラント通常運転時と同様に、直流電圧調整装置９において、直流電圧昇圧装置１２は動作せず、ダイオード１１を介して給電される。
【００３２】
図３に示されるように、蓄電池４の電圧が放電により低下した場合は、直流制御負荷用母線８の電圧を監視する電圧監視装置１０により制御される直流電圧昇圧装置１２の働きにより、ダイオード１１において、Ａ点からＢ点方向に逆電圧がかかる状態となるので、ダイオード１１には電流が流れず、直流電圧昇圧装置１２より直流制御負荷用母線８に給電され、前記直流制御負荷用母線８の電圧が一定に保持される。
【００３３】
以上の構成により、直流制御負荷用母線８の電圧を一定に保持することが可能となり、直流制御負荷に標準規格品の使用が可能となる。
【００３４】
また直流制御負荷は図３に示されるように、使用時間は直流電動機負荷に比べて長いが、放電電流は小さい。ここで直流電圧調整装置９は半導体素子で構成され、その容量を決定する要因は、通電電流となる。従って通電電流を小さくすることができれば、直流電圧調整装置９の小型化を図ることが可能である。
【実施例２】
【００３５】
次に第二の実施例を図４に示す。本実施例は図１の構成に対して、直流制御負荷に供給される電圧の監視を直流制御負荷用母線８に接続されている負荷接続ケーブルの端末にて行う構成であり、負荷接続ケーブルでの電圧降下を補償することが可能となる。本実施例での電圧監視装置１０は複数ある直流制御負荷からの電圧信号の中で最も電圧の低い信号を選択する、若しくは、中間値を選択し、直流電圧調整装置９を制御し、直流制御負荷に定電圧を供給する。
【実施例３】
【００３６】
次に第三の実施例を図５に示す。本実施例は図１に構成に対して、直流電圧調整装置９を直流制御負荷毎に設置し、また、直流制御負荷に供給される電圧の監視を直流制御負荷接続ケーブル端末にて行う構成である。本構成によれば直流制御負荷各々に対応した制御を行うことが可能となる。また、直流電圧調整装置９は非常に容量の小さい機器で対応することが可能である。
【００３７】
尚、本実施例の直流電源設備として、原子力プラントに用いた例を示したが、発電プラントとして火力発電プラントの直流電源設備にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る第一の実施の形態の発電プラントの直流電源設備の系統回路図。
【図２】図１の直流電圧調整装置の詳細系統回路図。
【図３】図１の直流電源設備の系統回路図における蓄電池の放電パターン，放電電圧の変化，各母線の放電パターンを示す図。
【図４】本発明に係る第二の実施の形態の発電プラントの直流電源設備の系統回路図。
【図５】本発明に係る第三の実施の形態の発電プラントの直流電源設備の系統回路図。
【図６】従来の発電プラントの直流電源設備の系統回路図。
【図７】直流電源設備の蓄電池の放電電流パターンの図。
【図８】直流電源設備の蓄電池の放電電圧の変化を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１…非常用低圧母線、２…直流電源設備用受電遮断器、３…充電器、４…蓄電池、５…蓄電池用遮断器、６…直流母線、７…直流電動機負荷用母線、８…直流制御負荷用母線、９…直流電圧調整装置、１０…電圧監視装置、１１…ダイオード、１２…直流電圧昇圧装置。
【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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