(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電所に設置されている発電機の界磁回路を絶縁保護する発電機界磁回路の絶縁装置であって、
前記発電所に既設され発電ユニットの各制御機器に制御空気を供給する制御空気源で構成され、前記界磁回路を覆うハウジング内に前記制御空気を乾燥空気として供給して、前記ハウジング内に外気が流入しないように、前記ハウジング内を前記乾燥空気で満たす空気供給手段と、
発電が停止した際に前記空気供給手段から前記乾燥空気を供給する制御手段と、を備える、ことを特徴とする発電機界磁回路の絶縁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電機の界磁回路の絶縁低下を防止する発電機界磁回路の絶縁装置および絶縁方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所の発電機において、サイリスタ整流器を介して交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により界磁巻線を励磁する界磁回路を有する交流発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような発電機では、界磁回路の絶縁低下を防止する必要があるが、発電中においては、発電により発生する熱によって界磁回路周辺の空気が乾燥（湿気が除去）されるため、界磁回路の絶縁低下が防止されている。しかしながら、発電を停止した場合には、熱が発生しないため、外気からの吸湿によって界磁回路の絶縁性が低下してしまう。このため、界磁回路を覆うハウジング内にヒータを設け、発電を停止した際には、ヒータによって界磁回路周辺の空気を乾燥させることで、界磁回路の絶縁低下を防止していた。
【特許文献１】特開平０６−２３３６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、発電機が設置されている周囲環境（外気）の温度や湿度は、季節や気候、天候などによって変化し、ヒータの容量によっては、界磁回路周辺の空気（外気）を十分に乾燥させることができない場合が生じ得る。このような場合、外気からの吸湿によって界磁回路の絶縁性が低下するため、発電を再開させる際に、絶縁性を回復させる作業が必要であった。しかしながら、このような作業は、絶縁低下した界磁回路を清掃するなどしなければならず、多大な労力と時間とを要し、円滑な発電再開が困難であった。一方、ヒータの容量を過大にすると、設備費、運用費がかさむことになる。
【０００４】
そこでこの発明は、周囲環境によらず、発電機の界磁回路の絶縁低下を効果的に防止することができる発電機界磁回路の絶縁装置および絶縁方法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】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、発電所に設置されている発電機の界磁回路を絶縁保護する発電機界磁回路の絶縁装置であって、前記発電所に既設され発電ユニットの各制御機器に制御空気を供給する制御空気源で構成され、前記界磁回路を覆うハウジング内に前記制御空気を乾燥空気として供給して、前記ハウジング内に外気が流入しないように、前記ハウジング内を前記乾燥空気で満たす空気供給手段と、発電が停止した際に前記空気供給手段から前記乾燥空気を供給する制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、発電が停止すると、制御手段によって空気供給手段からハウジング内に乾燥空気が供給され、ハウジング内が乾燥空気で満たされる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、発電機の界磁回路を覆うハウジング内が乾燥空気で満たされるため、界磁回路は湿気を含む外気に接触せず、吸湿によって絶縁性が低下することがない。しかも、ハウジング内を乾燥空気で満たすだけであるため、周囲環境（外気）の温度や湿度が変化したとしても、ハウジング内が乾燥空気で満たされている状況は変わらない。つまり、周囲環境によらず、発電機の界磁回路の絶縁低下を効果的に防止することができる。
【００１１】
また、発電が停止した際にハウジング内を乾燥空気で満たすため、発電機が発電中には乾燥空気を供給する必要がなく、乾燥空気の使用量や運用費などを削減できる。また、発電中には、発電による熱によって界磁回路周辺の空気が乾燥されるため、界磁回路の絶縁低下が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、この発明の実施の形態に係る発電機界磁回路の絶縁装置（以下、適宜「絶縁装置」という）１が配設されている状態を示す概略構成図である。この絶縁装置１は、発電所に設置されている発電機１０の界磁回路の絶縁低下を防止する装置であり、制御空気源２と、供給配管３と、手動弁４と、自動制御弁（制御手段）５とを備えている。
【００１４】
発電機１０の界磁回路は、図２に示すように、励磁装置１１と、サイリスタ整流器（サイリスタ制御盤）１２と、界磁遮断器１３とから構成され、サイリスタ整流器１２を介して交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により界磁巻線を励磁する回路となっている。また、図３は、発電機１０関連の結線状態を示す図であり、発電機１０の出力側に主変圧器が接続されているとともに、所内変圧器と励磁変圧器とが並列に接続されている。励磁装置１１、サイリスタ整流器１２および界磁遮断器１３は、それぞれ筐体状のコレクタハウジング（ハウジング）１１Ａ、整流器ハウジング（ハウジング）１２Ａおよび遮断器ハウジング（ハウジング）１３Ａで覆われている。なお、サイリスタ整流器１２は励磁変圧器に接続されている。
【００１５】
制御空気源２は、湿気を含まない乾燥した制御空気（乾燥空気）を生成、供給する設備であり、発電ユニットの各制御機器に動作用の空気を供給するために発電所に通常配設（既設）されているものと同等の構成となっている。すなわち、制御コンプレッサ、制御空気槽、フィルタ、ドライヤを備え、制御コンプレッサで発生した圧縮空気をフィルタおよびドライヤを介して制御空気（ドライエアー）として制御空気槽に蓄え、必要に応じて制御空気槽内の制御空気を各制御機器に供給するものである。このように、この実施の形態では、発電所に既設されている制御空気源２を利用して、後述するようにして制御空気を各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に供給する。
【００１６】
供給配管３は、一端部が制御空気源２に接続され、他端部側には分岐配管３１が複数配設され、各分岐配管３１の先端部は各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に配設されている。例えば、図４、５に示すように、コレクタハウジング１１Ａの設置基部（床面近く）に沿って供給配管３が配設され、コレクタハウジング１１Ａに設けられた配管窓１１Ａ１を介して、分岐配管３１の先端部がコレクタハウジング１１Ａ内に配設されている。
【００１７】
手動弁４は、各分岐配管３１に配設され、後述するように常時は「開」状態となっており、制御空気をハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に供給する必要がない場合などに、手動で「閉」状態にするものである。
【００１８】
自動制御弁５は電磁弁で構成され、図１に示すように供給配管３上に配設され、かつ、図６に示すように界磁遮断器１３の補助接点１３Ｂに接続され、界磁遮断器１３からのオン／オフ信号により開閉制御されるようになっている。すなわち、補助接点１３Ｂは、界磁遮断器１３がオンするとオフし、界磁遮断器１３がオフするとオンするものであり、発電機１０が停止（発電が停止）して界磁遮断器１３がオフすることで、補助接点１３Ｂがオンとなり、自動制御弁５が「開」状態となる。また、発電機１０が稼動して界磁遮断器１３がオンすることで、界磁遮断器１３の補助接点１３Ｂがオフとなり、自動制御弁５が「閉」状態となるようになっている。このように、発電機１０が停止した際に、自動制御弁５が「開」状態となり、制御空気源２からの制御空気が供給配管３を介して各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に供給される。
【００１９】
以上のように、制御空気源２と供給配管３とによって空気供給手段が構成され、この実施の形態では、自動制御弁５が「開」状態で、制御空気を各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に供給し続けることによって、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内を制御空気で満たすようになっている。ここで、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に圧力センサを設け、ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内の制御空気の圧力が、常に外気（大気）圧よりも高くなるように制御空気の供給を制御することで、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内を制御空気で満たすようにしてもよい。
【００２０】
次に、このような構成の絶縁装置１の作用および、この絶縁装置１による発電機界磁回路の絶縁方法について説明する。
【００２１】
まず、すべての手動弁４を「開」状態とし、発電中の場合には、界磁遮断器１３がオンして自動制御弁５が「閉」状態となっている。この状態では、制御空気源２からの制御空気が各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に供給されず、発電による熱によって各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内の空気が乾燥され、励磁装置１１、サイリスタ整流器１２および界磁遮断器１３の絶縁低下が防止される。
【００２２】
次に、発電機１０が停止して界磁遮断器１３がオフすると、自動制御弁５が「開」状態となる。この状態では、制御空気源２からの制御空気が各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内に供給され続け、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内が制御空気で満たされる。これにより、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内には湿気を含む外気が流入せず、励磁装置１１、サイリスタ整流器１２および界磁遮断器１３は、湿気を含まない制御空気のみに接するため、吸湿によって絶縁性が低下することがない。
【００２３】
さらに、発電機１０が停止した状態から再起動した場合には、界磁遮断器１３がオンして自動制御弁５が「閉」状態となり、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内への制御空気の供給が停止される。この際、発電停止中においても、上記のようにして励磁装置１１、サイリスタ整流器１２および界磁遮断器１３の絶縁低下が防止されているため、再起動の際に絶縁性を回復させるための作業を行う必要がなく、円滑に再起動することができる。
【００２４】
以上のように、この発電機界磁回路の絶縁装置１および絶縁方法によれば、発電中にはその発熱によって、また、発電が停止している場合には各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内が制御空気で満たされることで、励磁装置１１、サイリスタ整流器１２および界磁遮断器１３の絶縁低下が防止される。しかも、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内を乾燥空気で満たすだけであるため、周囲環境（外気）の温度や湿度が変化したとしても、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内が乾燥空気で満たされている状況は変わらない。つまり、周囲環境によらず、励磁装置１１、サイリスタ整流器１２および界磁遮断器１３の絶縁低下を効果的に防止することができる。
【００２５】
また、発電所における励磁装置１１やサイリスタ整流器１２などは大型で、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａも大きく、このような各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内を温度や湿度が変化しても十分に乾燥させるには大容量のヒータを要する。これに対して、既設の制御空気源２を利用し、しかも各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内を満たすだけの制御空気を供給すればよいため、絶縁低下防止に要する費用を低減することが可能となる。さらに、発電が停止した場合にのみ、各ハウジング１１Ａ〜１３Ａ内を乾燥空気で満たすため、発電中には乾燥空気を供給する必要がなく、乾燥空気の使用量や運用費などを削減できる。
【００２６】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、界磁回路が、励磁装置１１とサイリスタ整流器１２と界磁遮断器１３とから構成されているが、その他の機器から構成されていてもよく、また、必要に応じて励磁装置１１やサイリスタ整流器１２に対してのみ乾燥空気を供給してもよい。また、発電停止時にのみ乾燥空気を供給しているが、常に、つまり発電中にも乾燥空気を供給してよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態に係る発電機界磁回路の絶縁装置が配設されている状態を示す概略構成図である。
【図２】図１の絶縁装置が配設されている界磁回路の概略回路図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る発電機関連の結線状態を示す図である。
【図４】図１の絶縁装置の供給配管のコレクタハウジング周りの配設状態を示す図である。
【図５】図４における供給配管の分岐配管の配設状態を示す図である。
【図６】図１の絶縁装置の自動制御弁の配設状態（制御回路）を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１          発電機界磁回路の絶縁装置
２          制御空気源（空気供給手段）
３          供給配管（空気供給手段）
４          手動弁
５          自動制御弁（制御手段）
１０        発電機
１１        励磁装置（界磁回路）
１１Ａ      コレクタハウジング（ハウジング）
１２        サイリスタ整流器（界磁回路）
１２Ａ      整流器ハウジング（ハウジング）
１３        界磁遮断器（界磁回路）
１３Ａ      遮断器ハウジング（ハウジング）
１３Ｂ      補助接点
【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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