(57)【要約】【課題】１台の保護継電器で複数の保護区間をそれぞれ必要なタイミングで保護することが可能で保護装置の削減が可能な発電機母線の保護装置を提供する。【解決手段】発電機母線２０を保護対象とし、保護対象区間Ａ、Ｂに対応する複数台の変流器２、３、４と１台の保護継電器１とを備え、保護継電器１は複数の変流器２、３、４から保護対象区間Ａ、Ｂに対応する変流器２、３、４に接続することにより保護対象区間Ａ、Ｂを切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機母線を保護対象とし、保護対象区間に対応する複数台の変流器と１台の保護継電器とを備え、
前記保護継電器は複数の前記変流器から前記保護対象区間に対応する前記変流器に接続することにより前記保護対象区間を切り替える発電機母線の保護装置。
【請求項２】
使用しない前記変流器の２次側端子を接地する請求項１に記載の発電機母線の保護装置。
【請求項３】
前記発電機母線に発電機回路遮断器を備え、前記発電機回路遮断器の投入前後で、前記保護継電器の前記保護対象区間を切り替える請求項１または請求項２に記載の発電機母線の保護装置。
【請求項４】
さらに、発電機を起動するサイリスタ起動装置を前記発電機母線に接続し、前記サイリスタ起動装置の起動前、起動後において、前記保護継電器の前記保護対象区間を切り替える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電機母線の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電プラントにおける発電機母線を変流器および保護継電器を用いて保護する保護装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントを保護するためには、対象とする保護区間に対して適切な保護装置を設置する必要がある。
従来の発電機母線の保護システムにおいては、起動時等、保護の時期によって保護が必要な区間が異なる場合、それぞれの区間に対応する保護継電器を設置していた（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１３４７２０号公報（１頁右下段〜２頁右上欄、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１開示発明では、保護の必要のない時期があるにも関わらず複数の保護継電器による保護を継続しているという問題があった。
【０００５】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、１台の保護継電器で複数の保護区間をそれぞれ必要な時期に保護することが可能な発電機母線の保護装置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】
【０００６】
この発明に係る発電機母線の保護装置は、発電機母線を保護対象とし、保護対象区間に対応する複数台の変流器と１台の保護継電器とを備え、保護継電器は複数の変流器から保護対象区間に対応する変流器に接続することにより保護対象区間を切り替えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る発電機母線の保護装置によれば、１台の保護継電器を用いて保護対象区間を切り替えるため、保護装置の削減、配線、設置スペースの削減により、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の発電機母線の保護装置に係る基本システム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の発電機母線の保護装置に係る保護区間切り替え説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２の発電機母線の保護装置に係るシステム構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２の発電機母線の保護装置に係る保護継電器切り替えフロー図である。
【図５】この発明の実施の形態３の発電機母線の保護装置に係るシステム構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４の発電機母線の保護装置に係るシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１は、保護対象区間に対応する複数台の変流器と１台の保護継電器とを備え、保護継電器は複数の変流器から保護対象区間に対応する変流器に接続することにより保護対象区間を切り替える発電機母線の保護装置に関するものである。
【００１０】
以下、実施の形態１に係る発電機母線の保護装置の構成および動作について、発電機母線の保護装置の基本システム構成図である図１、および保護区間切り替え説明図である図２に基づいて説明する。
【００１１】
まず、発電機母線の保護装置１００を中心とした基本システムの構成を、図１に基づいて説明する。
図１においては、システムは保護対象である発電機母線２０と発電機母線の保護装置１００から成る。
発電機母線の保護装置１００は、保護継電器１、発電機側の第１変流器２、主回路側の第２変流器３、第３変流器４、第２変流器切替用断路器５、および第３変流器切替用断路器６から構成されている。
図１においては、保護区間Ａ、Ｂはそれぞれ第２変流器３および第３変流器４を使用する場合、保護継電器１により保護される保護区間を示している。
【００１２】
なお、図１では、基本システム構成を説明するために主回路側の第２変流器３、第３変流器４、および第２変流器切替用断路器５、第３変流器切替用断路器６、すなわち、変流器２台、断路器２台のみを記載している。保護継電器１で保護する範囲が拡大する場合は、必要な台数の変流器、断路器が追加設定される。
【００１３】
図１において、説明を分かり易くするために、発電機母線２０の発電機側（図の下側）を２０Ｇとし、主回路側（図の上側）を２０Ｍとしている。
第２変流器切替用断路器５は、保護継電器１と接続する保護用断路器５ａと接地用断路器５ｂを備える。第３変流器切替用断路器６は、保護継電器１と接続する保護用断路器６ａと接地用断路器６ｂを備える。
以降の説明において、第２変流器切替用断路器５を断路器５と、第３変流器切替用断路器６を断路器６と適宜、記載する。また、変流器はＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）と記載し、第１変流器２をＣＴ２と、第２変流器３をＣＴ３と、第３変流器４をＣＴ４と記載する場合がある。
【００１４】
次に発電機母線の保護装置１００の動作について、図１および図２に基づいて説明する。
図１において、保護継電器１の接地側は常時第１変流器２と接続する。また、保護継電器１の主回路側を第２変流器３、あるいは第３変流器４どちらかに接続することで、使用する変流器を選択する。保護する必要がある範囲によって、第２変流器３あるいは第３変流器４を使い分ける。
図２に示すように、Ｔ１以前では保護区間Ａを保護する必要があり、Ｔ１以降では保護区間Ｂを保護する必要がある。Ｔ１以前の期間では、保護区間Ａを保護するために第２変流器３を選択し、断路器５により保護継電器１と接続する。同様に、Ｔ１以後の期間では、保護区間Ｂを保護するために第３変流器４を選択し、断路器６により保護継電器１と接続する。
なお、保護継電器１への不必要な入力を阻止するために、例えば、保護継電器１と第２変流器３とを断路器５を介して接続する場合は、断路器６を開として、保護継電器１と第３変流器４との接続を阻止しておく。
【００１５】
以上説明したように、実施の形態１の発電機母線の保護装置は、保護対象区間に対応する複数台の変流器と１台の保護継電器とを備え、保護継電器は複数の変流器から保護対象区間に対応する変流器に接続することにより保護対象区間を切り替えるものである。したがって、保護装置の削減、配線、設置スペースの削減により、コスト削減を図ることができる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態２の発電機母線の保護装置は、実施の形態１の発電機母線の保護装置の保護区間切り替え時の安全性を高めたものである。
【００１７】
以下、実施の形態２の発電機母線の保護装置の構成、動作について、システム構成図である図３、および保護継電器切替フロー図である図４に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図３において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
【００１８】
実施の形態２の発電機母線の保護装置２００の構成について、図３に基づいて説明する。
発電機母線の保護装置２００は、保護継電器１、発電機側の第１変流器２、主回路側の第２変流器３、第３変流器４、第２変流器切替用断路器５、および第３変流器切替用断路器６から構成されている。
図３においては、保護区間Ａ、Ｂはそれぞれ第２変流器３および第３変流器４を使用する場合、保護継電器１により保護される保護区間を示している。
【００１９】
第２変流器切替用断路器５は、保護継電器１と接続する保護用断路器５ａと接地用断路器５ｂを備える。第３変流器切替用断路器６は、保護継電器１と接続する保護用断路器６ａと接地用断路器６ｂを備える。
ここで、実施の形態１の発電機母線の保護装置１００との相異点は、断路器５の接地用断路器５ｂを接地するための接地端５ｚと、断路器６の接地用断路器６ｂを接地するための接地端６ｚとを設けたことである。
【００２０】
次に安全に保護区間、すなわち変流器を切り替える手順を図３、図４に基づいて説明する。具体的には、保護区間Ａから保護区間Ｂに切り替える手順について説明する。
第１変流器２は、保護継電器１の接地側に常時接続されている。
【００２１】
まず、ステップ１（Ｓ０１）について説明する。
保護継電器１の主回路側は、断路器５の保護用断路器５ａを介して第２変流器３に接続されている。第３変流器４は、断路器６の接地用断路器６ｂを介して接地されている。このとき、保護継電器１で保護している区間は、保護区間Ａである。
【００２２】
次に、ステップ２（Ｓ０２）について説明する。
断路器５の接地用断路器５ｂを接地端５ｚに接続する。この状態で、第２変流器３は断路器５の接地用断路器５ｂおよび接地端５ｚを介して接地されている。
次に、断路器５の保護用断路器５ａを開放することで、保護継電器１の主回路側と第２変流器３との接続を開放する。
【００２３】
次に、ステップ３（Ｓ０３）について説明する。
保護継電器１の主回路側を断路器６の保護用断路器６ａを介して第３変流器４に接続する。その後、断路器６の接地用断路器６ｂと接地端６ｚとの接続を開放する。この操作で保護継電器１が保護している区間は、保護区間Ｂに切り替えられた。
【００２４】
変流器２次側を開放すると、高電圧が発生し、危険である。しかし、上記ステップ１（Ｓ０１）からステップ３（Ｓ０３）の操作を行うことで、変流器２次側を開放することなく切り替えることができる。このため、安全に変流器、すなわち保護区間を切り替えることができる。
なお、実施の形態２の発電機母線の保護装置では、保護継電器と接続しない変流器２次側を断路器で接地したが、変流器２次側の接地方法は、これに限定されない。
【００２５】
以上説明したように、実施の形態２の発電機母線の保護装置は、変流器２次側を開放することなく保護区間を切り替えることを可能としたものである。したがって、実施の形態１の発電機母線の保護装置と同様に、保護装置の削減、配線、設置スペースの削減により、コスト削減を図ることができる。さらに、保護区間切り替え時の安全性を高めることができる。
【００２６】
実施の形態３．
実施の形態３の発電機母線の保護装置は、発電機に接続された発電機母線に発電機回路遮断器を備え、発電機比率差動継電器を用いて、発電機母線を保護するシステムに適用した具体例である。
【００２７】
以下、実施の形態３の発電機母線の保護装置の構成、動作について、システム構成図である図５に基づいて、実施の形態１、２との差異を中心に説明する。図５において、実施の形態１、２の図１、３と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
【００２８】
実施の形態３の発電機母線の保護装置３００の構成について、図５に基づいて説明する。
図５において、システムは保護対象である発電機２１が接続された発電機母線２０と発電機母線の保護装置３００とから成る。
発電機母線２０には、発電機２１が接続され、発電機２１の主回路側に発電機回路遮断器２２が設けられ、さらに主回路側は昇圧変圧器２３に接続されている。また、発電機２１の中性点側は接地されている。
発電機母線の保護装置３００は、発電機比率差動継電器３１、発電機２１の接地側に設置された第１変流器２、発電機２１の主回路側と発電機回路遮断器２２との間に設置された第２変流器３、発電機回路遮断器２２と昇圧変圧器２３との間に設置された第３変流器４、第２変流器切替用断路器５、および第３変流器切替用断路器６から構成されている。
【００２９】
第２変流器切替用断路器５は、発電機比率差動継電器３１と接続する保護用断路器５ａ、接地用断路器５ｂ、および接地端５ｚを備える。第３変流器切替用断路器６は、発電機比率差動継電器３１と接続する保護用断路器６ａ、接地用断路器６ｂ、および接地端６ｚを備える。
【００３０】
次に、実施の形態３の発電機母線の保護装置３００の動作について、説明する。
発電機２１運転の開始時は、発電機回路遮断器２２は開状態であり、保護の必要な範囲は第１変流器２と第２変流器３の間の区間となる。
このとき、発電機比率差動継電器３１は、第２変流器切替用断路器５の保護用断路器５ａを介して、第２変流器３に接続されている。また、第３変流器４は、第３変流器切替用断路器６の接地用断路器６ｂを介して接地されている。
【００３１】
一方、発電機回路遮断器２２を投入したのちは第１変流器２と第３変流器４の間の区間が保護対象である。実施の形態２で説明した要領で、発電機比率差動継電器３１に接続する変流器を第２変流器３から第３変流器４に切り替える。
切り替えた状態では、発電機比率差動継電器３１は、第３変流器切替用断路器６の保護用断路器６ａを介して、第３変流器４に接続されている。また、第２変流器３は、第２変流器切替用断路器５の接地用断路器５ｂを介して接地されている。
【００３２】
なお、発電機比率差動継電器３１を例として説明したが、実施の形態３の発電機母線の保護装置３００で適用するについて継電器の種類は問わない。
【００３３】
以上説明したように、実施の形態３の発電機母線の保護装置は、発電機に接続された発電機母線に発電機回路遮断器を備え、発電機比率差動継電器を用いて、発電機母線を保護するシステムに適用した具体例である。したがって、実施の形態１および２の発電機母線の保護装置と同様に、保護装置の削減、配線、設置スペースの削減により、コスト削減を図ることができる。さらに、保護区間切り替え時の安全性を高めることができる。
【００３４】
実施の形態４．
実施の形態４の発電機母線の保護装置は、実施の形態３で説明したシステムに、発電機の起動のためにサイリスタ起動装置がさらに接続された発電機母線に適用した具体例である。
【００３５】
以下、実施の形態４の発電機母線の保護装置の構成、動作について、システム構成図である図６に基づいて、実施の形態３との差異を中心に説明する。図６において、実施の形態３の図５と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
【００３６】
実施の形態４の発電機母線の保護装置４００の構成について、図６に基づいて説明する。
図６においては、システムは保護対象である発電機４２１が接続された発電機母線２０と発電機母線の保護装置４００とから成る。
発電機母線２０には、発電機４２１が接続され、発電機回路遮断器２２が設けられ、さらに主回路側は昇圧変圧器２３に接続されている。また、発電機４２１の中性点側は接地されている。
実施の形態３との相異点は、発電機４２１と発電機回路遮断器２２との間に、サイリスタ起動装置（Ｓｔａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下ＳＦＣと適宜記載する）４１を接続していることである。ＳＦＣ４１を追加したことにより、発電機回路遮断器２２と、ＳＦＣ４１を母線２０に接続する接続点（図６において、点Ｘ）との間に第４変流器４２が追加されている。なお、ＳＦＣ４１は、サイリスタ起動装置用断路器４４を介して、母線２０と接続されている。
【００３７】
ここで、ＳＦＣ４１の機能について、説明する。
発電機４２１を起動するために、ＳＦＣ４１から発電機４２１に可変周波数可変電圧の交流電力を母線２０から供給することにより、発電機４２１を誘導電動機として回転させ定格速度に昇速する。
なお、実施の形態３における発電機２１は、サイリスタ起動装置を必要としない発電機である。このため、実施の形態４の発電機を４２１として、実施の形態３の発電機２１と区別している。
【００３８】
発電機母線の保護装置４００は、発電機比率差動継電器３１、発電機４２１の接地側に設置された第１変流器２、発電機４２１の主回路側とＳＦＣ４１との接続点Ｘとの間に発電機回路遮断器２２との間に設置された第２変流器３、発電機回路遮断器２２と昇圧変圧器２３との間に設置された第３変流器４、およびＳＦＣ４１との接続点Ｘと発電機回路遮断器２２との間に設置された第４変流器４２を備える。さらに、発電機母線の保護装置４００は、第２変流器切替用断路器５、第３変流器切替用断路器６、および第４変流器切替用断路器４３を備える。
【００３９】
第２変流器切替用断路器５は、発電機比率差動継電器３１と接続する保護用断路器５ａ、接地用断路器５ｂ、および接地端５ｚを備える。第３変流器切替用断路器６は、発電機比率差動継電器３１と接続する保護用断路器６ａ、接地用断路器６ｂ、および接地端６ｚを備える。第４変流器切替用断路器４３は、発電機比率差動継電器３１と接続する保護用断路器４３ａ、接地用断路器４３ｂ、および接地端４３ｚを備える。
【００４０】
次に、実施の形態４の発電機母線の保護装置４００の動作について、説明する。
ＳＦＣ４１が接続された発電機母線２０を発電機比率差動継電器３１により保護する場合を例にとって説明する。
ＳＦＣ４１起動時は、発電機比率差動継電器３１を第２変流器３に接続する。
ＳＦＣ４１起動後から発電機回路遮断器２２投入時までは、発電機比率差動継電器３１を第４変流器４２に接続する。
発電機回路遮断器２２投入後は、発電機比率差動継電器３１を第３変流器４に接続する。
なお、発電機比率差動継電器３１と接続されない変流器については、接地用断路器と接地端を接続することで、確実に接地する。
また、ＳＦＣ４１は、発電機４２１が定格速度に達したら、サイリスタ起動装置用断路器４４により母線２０から切り離される。
【００４１】
起動時にサイリスタ起動装置４１が必要な発電機４２１を接続した発電機母線２０においても、第４変流器４２、第４変流器切替用断路器４３を追加することで、発電機比率差動継電器３１を１台使用して、適時保護区間を切り替えることができる。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態４の発電機母線の保護装置は、実施の形態３で説明したシステムに、発電機の起動のためにサイリスタ起動装置がさらに接続された発電機母線に適用したものである。したがって、実施の形態１および２の発電機母線の保護装置と同様に、保護装置の削減、配線、設置スペースの削減により、コスト削減を図ることができる。さらに、保護区間切り替え時の安全性を高めることができる。
【００４３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  保護継電器、２  第１変流器、３  第２変流器、４  第３変流器、
５  第２変流器切替用断路器、６  第３変流器切替用断路器、
５ａ，６ａ，４３ａ  保護用断路器、５ｂ，６ｂ，４３ｂ  接地用断路器、
５ｚ，６ｚ，４３ｚ  接地端、２０  発電機母線、２０Ｇ  発電機側発電機母線、
２０Ｍ  主回路側発電機母線、２１，４２１  発電機、２３  昇圧変圧器、
３１  発電機比率差動継電器、４１  サイリスタ起動装置、４２  第４変流器、
４３  第４変流器切替用断路器、４４  サイリスタ起動装置用断路器、
１００，２００，３００，４００  発電機母線の保護装置、Ａ，Ｂ  保護区間。
【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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