(57)【要約】【課題】  従来の発電プラントでは、コストの高い界磁遮断器、また、直流遮断器を使用する必要があった。【解決手段】  本発明はこれらの機器に代わり機器を用いるものであり、原子炉で発生した蒸気を電力に変換するタービン及び発電機と、前記発電機にて発生した電力を外部電源系に給電する設備である相分離母線と、主変圧器と、前記相分離母線の分岐回路に接続され、発電プラント所内に必要な電力を供給する所内変圧器、及び発電機に励磁電源を供給する励磁装置から構成される発電プラントにおいいて、前記発電機の励磁電源を前記所内変圧器に設けた安定巻線から得ることを特徴とするものである。【効果】  発明の発電プラントによれば、発電装置全体としてコストを低減させることが可能になる。【選択図】図１
2005354753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉で発生した蒸気を電力に変換するタービン及び発電機と、
前記発電機にて発生した電力を外部電源系に給電する設備である相分離母線と、
主変圧器と、
前記相分離母線の分岐回路に接続され、発電プラント所内に必要な電力を供給する所内変圧器、及び発電機に励磁電源を供給する励磁装置から構成される発電プラントにおいて、
前記発電機の励磁電源を前記所内変圧器に設けた安定巻線から得ることを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
請求項１において、
発電機の励磁電源を２巻線所内変圧器に設けた安定巻線から得ることを特徴とする発電プラント。
【請求項３】
請求項１において、
発電機の励磁電源を３巻線所内変圧器に設けた安定巻線から得ることを特徴とする発電プラント。
【請求項４】
講求項１から講求項３のうちの一つの講求項において、
前記安定巻線の二次側に発電機励磁電源装置遮断器を設けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項５】
発電機と、主変圧器と、所内変圧器を備えた発電プラントにおいて、
前記発電機の励磁電源を、発電機主回路に接続した励磁電源変圧器から得ると共に、該励磁電源変圧器を２つ設置し、該２つの励磁電源変圧器の間に発電機励磁装置遮断器を設置したことを特徴とする発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントに関し、特に発電機の励磁電源の取り方を改良した発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電プラントの所内電源設備における発電機励磁装置の電源回路を図４に示す。本所内電源設備において、発電機３の励磁するのに必要な電力は前記相分離母線１３より分岐した回路に接続される励磁電源変圧器１４、この励磁電源変圧器１４からバスダクト１５を介して発電機励磁装置４を介して供給する。発電機励磁装置４は交流電源を発電機の励磁に必要な直流電源に変換するサイリスタ８と、界磁巻線５等で短絡事故が発生した場合に界磁巻線５とサイリスタ８を電気的に遮断する界磁遮断器１６及び、発電機を励磁する界磁巻線５にて構成される。また、サイリスタ８は自動電圧調整装置（ＡＶＲ）１９により制御される。
【０００３】
次に、本発電プラントの発電開始時の動作について説明する。
【０００４】
発電機３起動前は、発電機負荷開閉器９を開放状態として、電力系統より主変圧器１０で降圧した電力を、更に相分離母線１３及び所内変圧器６を通して所内負荷に給電している。発電機３の起動時、初期の励磁電源は上記の所内負荷と同様に電力系統より主変圧器１０から励磁電源変圧器１４を介して受電している。発電機３が起動し、電力系統への併入条件が整った後に、発電機負荷開閉器９を閉操作により発電機３を電力系統へ同期併入操作を行い、発電機３を電力系統側へ併入させる。この結果、励磁電源，所内負荷は発電機３から電源供給を受けることとなる。
【０００５】
発電機３通常運転中に界磁巻線５等で短絡事故が発生した場合、界磁遮断器１６が開放すると同時に、サイリスタ８も電圧を絞る方向に制御され、事故電流を遮断する。
【０００６】
現在、発電プラントの大容量化が進められており、これに伴い、発電機３，発電機励磁装置４も容量増加となり、界磁遮断器１６の定格（電流、遮断電流）も仕様を大きくする必要がある。一方、界磁遮断器１６はサイリスタ８と界磁巻線５間に接続され、励磁電源である直流電流を入切及び事故電流を遮断する機能を要求されるが、大電流の定格を持つ直流遮断器は、本設備以外に使用用途があまりない。
【０００７】
発電機励磁装置及びその関連設備に関する特許としては、特開平１０−４２５９９号公報［特許文献１］，特開２００２−１９１１９３号公報［特許文献２］があげられる。
【０００８】
特開平１０−４２５９９号公報においては、励磁電源変圧器１４とサイリスタ８の間に断路器を設けることによって、サイリスタ８，界磁遮断器１６等を、期間に制約がなく安全で綿密な保守点検作業が行える発電機励磁装置が提供されている。
【０００９】
また、特開２００２−１９１１９３号公報においては、発電機励磁装置の電源を発電機３と発電機負荷開閉器９の間の主回路から直接受電する構成とし、保守点検時には、発電機負荷開閉器９を開状態とすることによって、発電機励磁装置４の励磁電源変圧塞１４，サイリスタ８，界磁巻線５を保守点検可能とする発電機励磁装置が提供されている。
【００１０】
しかし、これらの特許は、発電機励磁装置の保守点検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、界磁遮断器の定格仕様の増加に対しては対策となっていない。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−４２５９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９１１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来技術では、コストの高い界磁遮断器を設置する必要があるという問題があった。また、界磁遮断器は大容量のプラントに対しては仕様的に対応が困難であり、励磁装置の構成を見直さない限り、プラントの増出力には対応できないという問題があった。
【００１３】
特開平１０−４２５９９号公報で提供されている発電機励磁装置の構成では、発電機負荷開閉器と主変圧器との間に相分離母線を介して発電機励磁装置を接続しているので、発電機励磁装置で短絡事故が発生した場合、断路器には主変圧器側（電力系統）と発電機負荷開閉器（発電機）の両方から短絡電流が流れる為、断路器は大電流に耐え得るように熱的，機械的に耐久性の高いものを使用しなければならない。特開２００２−１９１１９３号公報で提供されている発電機励磁装置の構成については、発電機励磁装置の電源を発電機と発電機負荷開閉器の間の主回路から直接得ていることから、発電機の起動時、発電機負荷開閉器は開状態にあるので、電力系統側から発電機励磁装置に電力供給できない。そこで、発電機起動時には、所内電源の直流母線から発電機励磁装置の電源を得る設備を必要とする。そして、これらの発明は界磁遮断器の使用を前提としている為、現状の課題を解決する手段とはならない。
【００１４】
そこで本発明の目的とするところは、上記課題を解決する発電プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を達成するために、本発明は原子炉で発生した蒸気を電力に変換するタービン及び発電機と、前記発電機にて発生した電力を外部電源系に給電する設備である相分離母線と、主変圧器と、前記相分離母線の分岐回路に接続され、発電プラント所内に必要な電力を供給する所内変圧器、及び発電機に励磁電源を供給する励磁装置から構成される発電プラントにおいて、前記発電機の励磁電源を前記所内変圧器に設けた安定巻線から得ることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の発電プラントでは、発電機の励磁電源を２巻線所内変圧器に設けた安定巻線から得ることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の発電プラントでは、発電機の励磁電源を３巻線所内変圧器に設けた安定巻線から得ることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の発電プラントでは、安定巻線の二次側に発電機励磁電源装置遮断器を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、上記課題を達成するために、本発明は発電機と、主変圧器と、所内変圧器を備えた発電プラントにおいて、前記発電機の励磁電源を、発電機主回路に接続した励磁電源変圧器から得ると共に、該励磁電源変圧器を２つ設置し、該２つの励磁電源変圧器の間に発電機励磁装置遮断器を設置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発電プラントによれば、発電機励磁装置において、所内変圧器に設置された所内変圧器安定巻線を用いることにより、界磁巻線等の地絡，短絡事故においても、所内変圧器の短絡インピーダンスにより事故電流が抑制されるので、発電機励磁電源装置遮断器には遮断能力の小さいものが使用可能となる。また、界磁遮断機が不要となるので、発電機励磁装置全体としてコストを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１，図２は本発明を採用した一実施例である発電機励磁装置を備えた原子力を用いた発電プラントの電源設備（系統回路図）を示す。尚、特に言及しない限りは図４と同一符号のものは同一の構成，効果を有する部材である。図１は所内変圧器が２巻線の場合、図２は所内変圧器が３巻線の場合であり、その他の構成は同様の構成である為、本項では図１を基に以下説明を行う。尚、本実施例の発電プラントで用いられる発電機励磁装置は火力発電プラントの発電機にも適用可能である。
【００２３】
図１において、原子炉１にて発生した蒸気がタービン２に供給され、その蒸気によってタービン２が回転する。発電機３はタービン２に直接接続されており、タービン２の回転に合わせて発電機３の回転子も回転する。界磁巻線５は発電機回転子に組み込まれており、直流の供給により発電機３内に磁界を誘起する。回転子が回転することにより固定子に鎖交する磁束が変化し、フレミングの右手の法則にて発電機３の固定子巻線に誘導起電力が発生する。
【００２４】
ここで、発明の発電機他励励磁方式を採用した発電プラントの電源構成について説明する。
【００２５】
本発明品である発電機他励励磁方式の電源構成は、上記発電機３から出力された交流電流を所内変圧器６に設置した所内変圧器安定巻線７，発電機励磁装置４の事故電流等を遮断する目的のために設置している発電機励磁電源装置遮断器１２，サイリスタが要求する電圧に降圧する励磁電源変圧器１４、及び直流に変換した電源を供給するサイリスタ８から成る。
【００２６】
一般に、所内変圧器安定巻線７は、誘導障害や、送電線や所内電源系のキャパシタンスと共振して異常電圧を発生する原因となる高調波を防止する為に、設置される巻線であるが、この巻線より励磁電源を得る事により、発電機電圧を降圧して受電できる上、所内変圧器６一次巻線・所内変圧器安定巻線７間のインピーダンスにより、発電機励磁装置４で短絡事故が発生した場合にも、主変圧器１０側（電力系統）と発電機３の両方からの短絡電流が制限される為、通常の高圧配電盤に使用している発電機励磁電源遮断器１２を適用することが可能となる。
【００２７】
図４に示す従来の装置において、励磁電源変圧器１４の一次側に同様の発電機励磁装置４の事故電流等を遮断する目的のために発電機励磁電源遮断器１２を設置した場合、発電機励磁装置４にて短絡事故が発生した場合、発電機励磁電源遮断器１２には主変圧器１０側（電力系統）と発電機負荷開閉器９（発電機）の両方から短絡電流が流れる為、本発電機励磁電源遮断器１２は大電流に耐え、遮断できる能力をもつ発電機励磁電源遮断器１２を使用しなければならないが、このような大電流を遮断できる発電機励磁電源遮断器１２はなく、システム的に対応できない。
【００２８】
従って、発電機励磁電源遮断器１２の上流側に、短絡電流を制御するインピーダンス
（変圧器，リアクタンス等）の設置が必要となるが、本発明は、従来設置している所内変圧器６に付随する所内変圧器安定巻線７を使用することにより、上記条件を満足し、かつ、通常の高圧配電盤に使用している発電機励磁電源遮断器１２の適用が可能としている。
【００２９】
次に、図４の従来の構成例図１の本発明を適用した構成例において、実際に短絡事故が発生した場合の各機器の動作について、説明する。
【００３０】
図４の従来の構成の場合、発電機励磁装置には界磁巻線５で短絡事故が発生した場合、短絡電流は界磁遮断器１６，サイリスタ８，バスダクト１５，励磁電源変圧器１４を介して発電機３若しくは主変圧器１０側から供給される。設計上、励磁電源変圧器１４，バスダクト１５等のインピーダンスは、本短絡電流を界磁遮断器１６の定格遮断電流以下とするように設定している為、界磁遮断器１６が開放することにより事故点への短絡電流の供給が停止する。また、サイリスタ８も電圧を絞る方向に制御される。
【００３１】
短絡電流の低減を目的に励磁電源変圧器１４，バスダクト１５等のインピーダンスを大きくすることは、励磁電源変圧器１４の体格が大きく、またバスダクト１５の長さも長くなるため、配置等へのインパクトからその対応は困難である。従って、界磁遮断器１６の定格遮断電流相当を目標に励磁電源変圧器１４，バスダクト１５等インピーダンスを選定しているのが実状である。
【００３２】
一方、図１の本発明を適用した構成においては、界磁巻線５で短絡事故が発生した場合短絡電流は、短絡電流はサイリスタ８，バスダクト１５，励磁電源変圧器１４，発電機励磁電源遮断器１２，所内変圧器６を介して発電機３若しくは主変圧器１０側から供給される。従って、バスダクト１５，励磁電源変圧器１４，所内変圧器６のインピーダンスを本短絡電流を発電機励磁電源遮断器１２の定格遮断電流以下とするように設定することで、発電機励磁電源遮断器１２が開放することにより事故点への短絡電流の供給が停止する。また、サイリスタ８も電圧を絞る方向に制御される。
【００３３】
また、付随的な効果として、本発明の採用により発電機励磁装置４の保守点検作業についても従来の方式と比較し容易になる。この実施の方法について図１，図４をもとに説明する。
【００３４】
従来の構成である図４において、プラント保守点検時に、発電機３の保守点検を行う場合、発電機負荷開閉器９を開放することにより、電力系統から発電機３を電気的に切り離すことが可能となるため、安全に実施できる。しかし、プラント保守点検時も、主変圧器１０及び所内変圧器６の定期検査以外は、プラント所内負荷は主変圧器１０及び所内変圧器６の回路より受電する為、この回路に直接接続している励磁電源変圧器１４，バスダクト１５及びサイリスタ８、等の励磁装置の点検は、発電機励磁装置４の界磁遮断器１６を開状態としても、励磁電源変圧器１４，サイリスタ８，バスダクト１５は活線状態にあり、保安上危険なことから原則として作業は行うことができない。従って、これらの装置の点検は、主変圧器１０及び所内変圧器６の定期検査にあわせる必要があった。
【００３５】
しかし、上述したように本発明の発電プラントでは、励磁電源変圧器１４の上位に発電機励磁電源遮断器１２を設置したことにより、主変圧器１０及び所内変圧器６の回路と発電機励磁装置を電気的に分離することが可能となり、発電機励磁装置４の保守点検は、主変圧器１０及び所内変圧器６の回路の点検とあわせることなく、実施することが可能となる。
【実施例２】
【００３６】
次に第２の実施例を図３を用いて説明する。この実施例では図３の系統回路図に示す様に発電機励磁装置４の電力を発電機負荷開閉器９と主変圧器の間から直接受電し、相分離母線より、励磁電源変圧器１４，励磁電源変圧器１４′と設け、その間に発電機励磁装置遮断機１２を設けた構成となっている。なお、その他の構成動作については上記した第１の実施例と同様の構成となっているので省略する。
【００３７】
以上、説明したように本発明の発電プラントによれば、交流遮断器を用いることが可能となる。そして、現在でも大容量の直流遮断器であり、今後の大容量プラントに対応するために更に大容量化するのが非常に困難な界磁遮断器を合理化することが可能となる。また定検時に、遮断器を開放することによりサイリスタ，界磁巻線の保守点検を上位電源の点検に合わせることなく行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る第一実施例の発電プラントの系統回路図。
【図２】図１の形態において、所内変圧器が３巻線の場合の本発明に係る実施の形態の系統回路図。
【図３】本発明に係る第二実施例の発電プラントの系統回路図。
【図４】従来の発電機励磁電源装置の系統回路図。
【符号の説明】
【００３９】
１…原子炉、２…タービン、３…発電機、４…発電機励磁装置、５…界磁巻線、６…所内変圧器、７…所内変圧器安定巻線、８…サイリスタ、９…発電機負荷開閉器、１０…主変圧器、１１…主変圧器用遮断器、１２…発電機励磁電源遮断器、１３…相分離母線、
１４…励磁電源変圧器、１５…バスダクト、１６…界磁遮断器、１７…予備変圧器、１８…所内高圧母線、１９…自動電圧調整装置（ＡＶＲ）。
【図１】
2005354753.tif 000003
【図２】
2005354753.tif 000004
【図３】
2005354753.tif 000005
【図４】
2005354753.tif 000006