(57)【要約】【課題】火力発電プラントの第１電源系統と第２電源系統とに設置され、タービンに接続された同期発電機を起動運転する場合に、６ｋＶ系の電力を得る為の起動変圧器や所内変圧器を必要としない同期発電機の起動運転システムを提供する。【解決手段】第１電源系統１００の同期発電機１の起動時に、第２電源系統２００の系統母線４ａの電力を主変圧器２ａ、および同期発電機１ａの電機子巻線１０の中間タップ１１で降圧し、同期発電機１、静止型起動装置８、起動用励磁変圧器９に供給し、電動機として起動、タービンを昇速後発電機運転に切り替え、第２電源系統２００の同期発電機１ａの起動を同期発電機１の中間タップ１１から出力する電力を同期発電機１ａ、静止型起動装置８ａ、起動用励磁変圧器９ａに供給、起動、タービンが昇速後、発電機運転に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期発電機の起動運転システムであって、前記同期発電機は、第１電源系統と第２電源系統にそれぞれ設置されているとともに、タービンに接続された同一型式で固定子の電機子巻線に中間タップが設けられており、前記第１電源系統の前記同期発電機を起動する場合には前記第２電源系統から電力が供給され、前記電力は前記第２電源系統の系統母線の電力を主変圧器で降圧後、前記第２電源系統の前記同期発電機の中間タップを介して所内母線電圧に降圧されたものであり、この電力が前記第１電源系統の構成要素である所内母線に接続された前記同期発電機と静止型起動装置および起動用励磁変圧器に供給されることで前記同期発電機が電動機として起動運転され、前記タービンを昇速後発電機運転に切り替えられるとともに、前記第１電源系統の前記同期発電機が発電運転中に、前記第２電源系統の前記同期発電機を起動する場合には、前記第１電源系統の前記同期発電機の中間タップから所内母線電圧の電力が出力され、この電力が前記第２電源系統の所内母線に接続された前記同期発電機と静止型起動装置および起動用励磁変圧器に供給されることで、前記同期発電機が電動機として起動運転され、前記タービンを昇速後、発電機運転に切り替えられる同期発電機の起動運転システム。
【請求項２】
前記同期発電機は加えて第３電源系統に設置されているとともに、タービンに接続された同一型式で固定子の電機子巻線に中間タップが設けられているとともに、前記第３電源系統には前記第１電源系統および前記第２電源系統と同一の構成要素が設置されており、前記第１電源系統と前記第２電源系統のそれぞれの前記同期発電機が発電運転中に、前記第３電源系統の前記同期発電機を起動する場合には、前記第１電源系統の前記同期発電機の中間タップから所内母線電圧の電力が出力され、この電力が前記第３電源系統の所内母線に接続された前記同期発電機と静止型起動装置および起動用励磁変圧器に供給されることで、前記同期発電機が電動機として起動運転され、前記タービンを昇速後発電機運転に切り替えられる請求項１に記載の同期発電機の起動運転システム。
【請求項３】
前記第１電源系統と前記第２電源系統とに設けられた前記系統母線は、同一の系統母線または異なる系統母線とする請求項１に記載の同期発電機の起動運転システム。
【請求項４】
前記第１電源系統と前記第２電源系統、および前記第３電源系統に設けられた前記系統母線は、同一の系統母線または異なる系統母線とする請求項２に記載の同期発電機の起動運転システム。
【請求項５】
前記電源系統は４系統以上の複数の電源系統とする請求項２または請求項４に記載の同期発電機の起動運転システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火力発電所等の発電プラントに複数台設置された同期発電機の運転システムに関するもので、特に同期発電機の付帯設備の起動変圧器や所内変圧器を必要としない同期発電機の起動運転システムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電機を用いてガスタービンを始動する為の方法およびシステムとして、主電力巻線および補助電力巻線を持つ同期発電機の前記補助電力巻線が可変周波数電力を供給する静止型始動駆動部に結合され、この静止型始動駆動部は発電機を電動機として作用させる。この際切換え回路を使用して発電機の補助巻線を静止型始動駆動部と接続したり、遮断したりする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されたシステムは、発電機の運転中においては補助巻線（中間タップ）から低電圧電力を出力し、この電力を低電圧系統に供給し、一方、発電機を電動機として起動する際には、静止型始動駆動部を発電機の補助巻線に接続し、その補助巻線に電流を印加して発電機を回転させ、ガスタービンを始動させるものである。すなわち、発電機の運転中は低電圧系統に電力を供給するが、発電機の起動開始時には所内の低電圧系統からの電力供給を受けて起動されるものである。
【０００５】
一方、増加する電力需要に対応して火力発電所の建設計画が盛んである。ここで、この火力発電所に設置しようとする発電機を、上記特許文献１に開示されたものと同一型式を採用しようとする場合、上記特許文献１に示されたシステムでは、発電機を起動させる為の電源を、特高系統から降圧するか、他の系統からの、６ｋＶ系の電力を供給する必要がある。特高系統から高圧する場合は、起動変圧器、あるいは所内変圧器が必要であり、他の６ｋＶ系から電力を供給する場合もその６ｋＶ系を作るために起動変圧器や所内変圧器を設置する必要がある。従って、発電機以外にも変圧器等の準備の費用を必要とすることや、変圧器設置のスペースの確保等の問題点があり、火力発電所建設のコスト高要因となるという問題点がある。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、複数台の同期発電機を設置した発電プラントにおいて、前期同期発電機を起動運転するための起動変圧器や所内変圧器を必要としない同期発電機の起動運転システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は同期発電機の起動運転システムであって、同期発電機は、第１電源系統と第２電源系統にそれぞれ設置されているとともに、タービンに接続された同一型式で固定子の電機子巻線に中間タップが設けられており、第１電源系統の同期発電機を起動する場合には第２電源系統から電力が供給され、この電力は第２電源系統の系統母線の電力を主変圧器で降圧後、第２電源系統の同期発電機の中間タップを介して所内母線電圧に降圧されたものであり、この電力が第１電源系統の構成要素である所内母線に接続された同期発電機と静止型起動装置および起動用励磁変圧器に供給されることで同期発電機が電動機として起動運転され、タービンを昇速後発電機運転に切り替えられるとともに、第１電源系統の同期発電機が発電運転中に、第２電源系統の同期発電機を起動する場合には、第１電源系統の同期発電機の中間タップから所内母線電圧の電力が出力され、この電力が第２電源系統の所内母線に接続された同期発電機と静止型起動装置および起動用励磁変圧器に供給されることで、同期発電機が電動機として起動運転され、タービンを昇速後、発電機運転に切り替えられるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による同期発電機の起動運転システムは、上記のような構成で動作するので、起動運転をするのに必要な電力を得るための起動用変圧器や所内変圧器を用いる必要がなく、これら起動用変圧器等の設置にかかる費用やそのメンテナンス費用を削減可能となる。また、既設の火力発電所に新たな発電系統を増設する場合において、起動用変圧器等の設置用地を確保する必要がなく、コスト低減したプラント建設が可能となるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による同期発電機の発電系、励磁系を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１による固定子の電機子巻線を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１による同期発電機の起動時、発電時の遮断器の開閉状態を示す図である。
【図４】実施の形態２による同期発電機の発電系、励磁系を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この実施の形態１を図に基づいて説明する。図１は火力発電所に設置されている発電プラントであって、複数台（図１では２台）の同期発電機の各発電系、励磁系を示すブロック図である。尚、図１では同期発電機（以下、発電機と略す）に直結されるタービンは図示省略している。
図１において、第１電源系統１００と第２電源系統２００には、それぞれに同一型式の発電機１、１ａ、主変圧器２、２ａ、系統遮断器３、３ａ、系統母線４、４ａ、所内遮断器５、５ａ、所内母線６、６ａ、所内母線連絡遮断器７、７ａ、静止型起動装置８、８ａ、起動用励磁変圧器９、９ａが設けられている。ここで図２に示すように発電機１、１ａはそれぞれに固定子の電機子巻線１０に中間タップ１１が設けられており、それぞれ主変圧器２、２ａおよび所内母線６、６ａへ異なる電圧出力を同時に可能なものである。図１および図２から判るように、発電機１、１ａは系統母線４、４ａから系統遮断器３、３ａ、主変圧器２、２ａを通してＶ１の電圧を有する電力の供給を受けた際に、固定子の電機子巻線１０の中間タップ１１により降圧された６ｋＶ系の電圧Ｖ２を、所内母線６、６ａに供給することができる。
【００１１】
次に動作について説明する。第１電源系統１００の発電機１および第２電源系統２００の発電機１ａがそれぞれ運転を停止している状態から、第１電源系統１００の発電機１に直結された図示省略のタービンを起動させる場合、第１電源系統１００の発電機１を電動機として用いて、タービンを駆動させる。そのため発電機１には静止型起動装置８および起動用励磁変圧器９に電力を供給する必要がある。この電力を得るには、この実施の形態１では第２電源系統２００の系統母線４ａからの電力を主変圧器２ａで発電機電圧まで降圧し、さらにこの降圧した電圧を中間タップを設けた発電機１ａにより所内母線６ａに適した６ｋＶ系電圧まで降圧する。このようにして降圧された電力は、第２電源系統２００の所内母線連絡遮断器７ａおよび第１電源系統１００の所内母線連絡遮断器７を介して、第１電源系統１００の所内母線６に供給される。第１電源系統１００の所内母線６に電力が供給されこれを受ける発電機１は、また同様に前記電力が供給される静止型起動装置８および起動用励磁変圧器９により、電動機として起動し、タービンを昇速後、電動機運転から発電機運転に切り替えられる。
【００１２】
次に、第１電源系統１００の発電機１が発電中に、第２電源系統２００のタービンを起動しようとする場合、第１電源系統１００の発電機１の中間タップ１１から所内電圧に等しい６ｋＶ系の電圧Ｖ２を所内母線６に供給する。この第１電源系統１００の所内母線６から、所内母線連絡遮断器７を介し、さらに第２電源系統２００の所内母線連絡遮断器７ａを経由することで第２電源系統２００の所内母線６ａへ電力を供給し、これを受ける発電機１ａは所内母線６ａにつながる静止型起動装置８ａと起動用励磁変圧器９ａとにより、発電機１ａを電動機運転として起動させ直結されたタービンを昇速し、電動機運転から発電機運転に切り替わる発電機１ａが発電開始した状態では、第１電源系統１００の所内母線連絡遮断器７、および第２電源系統２００の所内母線連絡遮断器７ａを開放することで、それぞれに独立した運転を行うことができる。図３に上記運転時における第１電源系統１００および第２電源系統２００の系統遮断器３、３ａ、所内遮断器５、５ａ、所内母線連絡遮断器７、７ａの開閉状態を示す。
【００１３】
以上のようにこの実施の形態１による同一型式の２台の発電機の起動運転システムにおいて、運転停止中の１台の発電機をタービンを駆動するための電動機として起動運転するのに必要な６ｋＶ系の電圧Ｖ２を、発電中の他の１台の発電機より供給されるので、従来技術の如く起動用変圧器や所内変圧器を用いることなく作成することが可能となり、起動用変圧器や所内変圧器を設ける費用やそのメンテナンス費用さらにはそれらの設置用地の確保が不要となり、コスト低減した発電プラントが建設可能となる。
【００１４】
実施の形態２．
次に実施の形態２を図４に基づいて説明する。図４から判るように、この実施の形態２は前述した実施の形態１で示した図１に第３電源系統３００を追加して設けたものである。この第３電源系統３００は、第１電源系統１００、第２電源系統２００と同一の構成要素である発電機１ｂ、主変圧器２ｂ、系統遮断器３ｂ、系統母線４ｂ、所内遮断器５ｂ、所内母線６ｂ、所内母線連絡遮断器７ｂ、静止型起動装置８ｂ、起動用励磁変圧器９ｂで構成されている。また発電機１ｂは実施の形態１と同様に固定子の電機子巻線１０に中間タップ１１が設けてあり、主変圧器２ｂおよび所内母線６ｂへ異なる電圧出力を同時に可能としている。さらに発電機１ｂは系統母線４ｂから系統遮断器３ｂ、主変圧器２ｂを通して電力の供給を受けた場合、図２に示した中間タップ１１により降圧された電圧を所内母線６ｂに供給する。また、第１電源系統１００の所内母線６には、所内母線連絡遮断器７ｃが設けられており、第１電源系統１００の所内母線６と第３電源系統３００の所内母線６ｂとの間で電力の融通ができる。
【００１５】
次に動作について説明する。実施の形態１と同様に第１電源系統１００の発電機１、第２電源系統２００の発電機１ａを発電機として運転させた後、第１電源系統１００の所内母線６より所内母線連絡遮断機７ｃを経由して、第３電源系統３００の所内母線６ｂへ電力を供給し、これを受ける発電機１ｂは、第３電源系統３００の静止型起動装置８ｂと起動用励磁変圧器９ｂにより、タービンを起動することができる。尚、この実施の形態２では第１電源系統１００、第２電源系統２００、第３電源系統３００による３電源系統の例を示したが、３電源系統以上の複数系統であってもよく、さらに発電中の同期発電機からの電力供給は、必ずしも第１電源系統１００から行われるものでなくてもよい。以上のようにこの実施の形態２でも、前述した実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００１６】
尚、実施の形態１においての系統母線４、４ａ、実施の形態２においての系統母線４ｂを示したが、これらは同一の系統母線であってもよく、また異なる系統母線であってもよい。
【００１７】
またさらに、図１に示したブロック図において、第１電源系統１００を既設のプラントとし、第２電源系統２００や、図４に示した第３電源系統３００を増設するプラントとしてもよい。この場合、既設プラント敷地内に新たな起動用変圧器や所内変圧器を設置する必要がなく、従って設備費用を含むプラント建設費用のコスト低減が可能となる効果がある。
【００１８】
尚、この発明は、その発明の実施の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１，１ａ，１ｂ  発電機、２，２ａ，２ｂ  主変圧器、３，３ａ，３ｂ  系統遮断機、４，４ａ，４ｂ  系統母線、６，６ａ，６ｂ  所内母線、
７，７ａ，７ｂ，７ｃ  所内母線連絡遮断器、８，８ａ，８ｂ  静止型起動装置、
９，９ａ，９ｂ  起動用励磁変圧器、１００  第１電源系統、２００  第２電源系統、
３００  第３電源系統。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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