(57)【要約】【課題】交流励磁機方式から静止形励磁方式（サイリスタ励磁方式）への変更を実施する際、大掛かりな改造である主回路の分岐回路の追加や建屋貫通口の追加が不要となるタービン発電機励磁装置を提供する。【解決手段】本発明に係るタービン発電機励磁装置は、第１の電力系統２０に接続された第１の励磁変圧器９ａと、第２の電力系統３０に接続された第２の励磁変圧器９ｂと、前記第１の励磁変圧器９ａおよび前記第２の励磁変圧器９ｂからそれぞれ接続されたサイリスタ整流器７と、前記サイリスタ整流器７と閉回路を構成して接続された励磁用巻線４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン発電機励磁装置において、
第１の電力系統に接続され屋内に設置された第１の励磁変圧器と、
第２の電力系統に接続され屋内に設置された第２の励磁変圧器と、
前記第１の励磁変圧器および前記第２の励磁変圧器からそれぞれ接続されたサイリスタ整流器と、
前記サイリスタ整流器と閉回路を構成して接続され、タービン発電機を励磁する励磁用巻線と、
を備えたことを特徴とするタービン発電機励磁装置。
【請求項２】
前記サイリスタ整流器は、前記励磁用巻線に対して並列に接続された第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器を具備し、この第１のサイリスタ整流器は前記第１の励磁変圧器に接続されてなり、この第２のサイレスタ整流器は前記第２の励磁変圧器に接続されてなることを特徴とする請求項１記載のタービン発電機励磁装置。
【請求項３】
前記サイリスタ整流器は、前記励起用巻線に対して直列に接続された第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器を具備し、この第１のサイリスタ整流器は前記第１の励磁変圧器に接続されてなり、この第２のサイレスタ整流器は前記第２の励磁変圧器に接続されてなることを特徴とする請求項１記載のタービン発電機励磁装置。
【請求項４】
第１のサイリスタ整流器は前記第２の励磁変圧器に接続されてなり、前記第２のサイリスタ整流器は前記第１の励磁変圧器に接続されてなることを特徴とする請求項３記載のタービン発電機励磁装置。
【請求項５】
前記第１および第２の励磁変圧器は、乾式タイプのものであることを特徴とする請求項１記載のタービン発電機励磁装置。
【請求項６】
前記第１および第２の励磁変圧器は、屋内設備の電源盤から給電されてなることを特徴とする請求項１記載のタービン発電機励磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン発電機励磁装置に係り、交流励磁機方式から静止形励磁方式（サイリスタ励磁方式）に励磁方式の変更を実施するタービン発電機励磁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タービン発電機励磁装置においては、発電機電圧を指定した電圧に一定制御しており、また、系統電圧の安定のためにも使用されている。
【０００３】
このようなタービン発電機励磁装置としては、ＪＥＣ−２１３０同期機（非特許文献１参照）に示すように、直流励磁機方式、交流励磁機方式、および静止形励磁方式がある。
【０００４】
図５は、タービン発電機励磁装置の交流励磁機方式を示す図である。交流励磁機方式のタービン発電機励磁装置は、タービン発電機２と、このタービン発電機２を励磁する交流励磁機１４と、この交流励磁機１４に接続されたＰＭＧ（Permanent Magnet Generator：永久磁石電動機）１５と、から構成される。
【０００５】
図６は、タービン発電機励磁装置の静止形励磁方式（サイリスタ励磁方式）を示す図である。この静止形励磁方式（サイリスタ励磁方式）のタービン発電機励磁装置は、タービン発電機２と、このタービン発電機２を励磁する励磁用巻線４と、直流母線５と界磁遮断器６を介して閉回路を構成するように接続されたサイリスタ整流器７と、このサイリスタ整流器７から交流母線８を介して接続され、さらに主回路（ＩＰＢ：Isolated Phase Bus duct）１３に接続された励磁変圧器９と、から構成される。図６において点線は、建屋境界１６を示すものである。
【非特許文献１】ＪＥＣ−２１３０−２０００年版  同期機
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タービン発電機励磁装置を交流励磁機方式から静止形励磁方式（サイリスタ励磁方式）に励磁方式の変更を実施する際には、励磁電源を供給するため、励磁変圧器９（図６参照）が必要となる。大容量発電機の場合は、励磁変圧器容量が大きくなり、一般に油入り変圧器となるため励磁変圧器は屋外に設置される。
【０００７】
励磁変圧器を屋外に設置する場合は、励磁変圧器へ給電するために発電機主回路の分岐回路の追加や、励磁変圧器と屋内に設置されたサイリスタ整流器を接続するために建屋外壁への貫通口の追加が必要となり、大掛かりな改造が必要であった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、交流励磁機方式から静止形励磁方式（サイリスタ励磁方式）に励磁方式の変更を実施する際、大掛かりな改造である主回路の分岐回路の追加や建屋貫通口の追加を不要にするタービン発電機励磁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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明に係るタービン発電機励磁装置は、タービン発電機励磁装置において、第１の電力系統に接続され屋内に設置された第１の励磁変圧器と、第２の電力系統に接続され屋内に設置された第２の励磁変圧器と、前記第１の励磁変圧器および前記第２の励磁変圧器からそれぞれ接続されたサイリスタ整流器と、前記サイリスタ整流器と閉回路を構成して接続され、タービン発電機を励磁する励磁用巻線と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、交流励磁機方式から静止形励磁方式（サイリスタ励磁方式）に励磁方式の変更を実施する際、大掛かりな改造である主回路の分岐回路の追加や建屋貫通口の追加が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係るタービン発電機励磁装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係るタービン発電機励磁装置の第１実施形態を示す構成図である。
【００１３】
この実施形態に示されるタービン発電機励磁装置１は、タービン発電機２と、励磁装置３とから成る。励磁装置３は、タービン発電機２を励磁する励磁用巻線４と、この励磁用巻線４と直流母線５と界磁遮断器６を介して閉回路を構成するように接続されたサイリスタ整流器７と、このサイリスタ整流器７に接続された、第１の電力系統２０および第２の電力系統３０から構成されている。
【００１４】
第１の電力系統２０は、サイリスタ整流器７と、このサイリスタ整流器７から第１の交流母線８ａを介して接続された第１の励磁変圧器９ａと、この第１の励磁変圧器９ａに接続された第１の高圧ケーブル１０ａ、第１の遮断器１１ａおよび第１の所内高圧母線１２ａから構成される。
【００１５】
同様に、第２の電力系統３０は、サイリスタ整流器７と、このサイリスタ整流器７から第２の交流母線８ｂを介して接続された第２の励磁変圧器９ｂと、この第２の励磁変圧器９ｂに接続された第２の高圧ケーブル１０ｂ、第２の遮断器１１ｂおよび第２の所内高圧母線１２ｂから構成される。
【００１６】
タービン発電機励磁装置１では、第１の電力系統２０および第２の電力系統３０を介して励磁電源がサイリスタ整流器７に供給される。サイリスタ整流器７では、第１の励磁変圧器９ａと第２の励磁変圧器９ｂの電圧が足し合わされて励磁電源が作られる。サイリスタ整流器７で作られた励磁電圧は直流母線５を介してタービン発電機２の励磁用巻線４に供給される。
【００１７】
第１の励磁変圧器９ａおよび第２の励磁変圧器９ｂでは、励磁系頂上電圧を保つため、２次電圧は定格励磁電圧より大きくなっており、励磁容量に対して変圧器容量は大きい。また、第１の励磁変圧器９ａおよび第２の励磁変圧器９ｂを短時間定格とし、変圧器容量の増加を抑えることが可能である。
【００１８】
本実施形態によれば、励磁変圧器９（図６参照）を２分割にして１台あたりの容量を下げることが可能となり、励磁変圧器のタイプを油入りタイプから乾式タイプにすることが可能となる。したがって、励磁変圧器は屋内に設置することが可能となり、また、励磁変圧器の供給電源を屋内設置の電源盤からも取ることが可能となる。これにより、励磁装置３（図１参照）を屋内に全て設置することが可能となり、大掛かりな改造である主回路１３の分岐回路の追加や建屋貫通口の追加が不要となる。
【００１９】
［第２実施形態］
図２は、本発明に係るタービン発電機励磁装置の第２実施形態を示す構成図である。
【００２０】
この実施形態に示されるタービン発電機励磁装置１Ａは、第１実施形態のサイリスタ整流器７が第１のサイリスタ整流器７ａと第２のサイリスタ整流器７ｂに分割されて並列に接続されて構成されている。
【００２１】
本実施形態における第１の電力系統２１は、第１実施形態の第１の電力系統２０のサイリスタ整流器７を第１のサイリスタ整流器７ａに置き換えたものである。
【００２２】
同様に、第２の電力系統３１は、第１実施形態の第２の電力系統３０のサイリスタ整流器７を第２のサイリスタ整流器７ｂに置き換えたものである。
【００２３】
その他の構成は、第１実施形態の構成と同様であり、同一の構成には同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
【００２４】
タービン発電機励磁装置１Ａは、第１の電力系統２１の何れかの機器が故障のときにも、第２の電力系統３１で励磁電源が供給可能となる。同様に、第２の電力系統３１の何れかの機器が故障のときにも、第１の電力系統２１で励磁電源が供給可能となる。
【００２５】
第１のサイリスタ整流器７ａと第２のサイリスタ整流器７ｂとが並列接続となるので、片方の系統が故障した時に励磁電流は半減し、半減した電流で可能な発電機運転となる。励磁電圧に関しては、変わらないため頂上電圧は確保される。
【００２６】
第１実施形態の場合、サイリスタ整流器７が故障したときに、励磁電源を供給できなくなり、発電機は運転できなくなる。本実施形態によれば、第１実施形態の設備を提供できるとともに、片方の系統が故障した時にプラント出力を下げての運転継続が可能となる。
【００２７】
［第３実施形態］
図３は、本発明に係るタービン発電機励磁装置の第３実施形態を示す構成図である。
【００２８】
この実施形態に示されるタービン発電機励磁装置１Ｂは、第２実施形態の第１のサイリスタ整流器７ａと第２のサイリスタ整流器７ｂが直列に接続されて構成されている。
【００２９】
その他の構成は、第２実施形態の構成と同様であり、同一の構成には同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
【００３０】
タービン発電機励磁装置１Ｂは、第１の電力系統２１の何れかの機器が故障のときにも、第２の電力系統３１で励磁電源が供給可能となる。同様に、第２の電力系統３１の何れかの機器が故障のときにも、第１の電力系統２１で励磁電源が供給可能となる。ただし、第１のサイリスタ整流器７ａと第２のサイリスタ整流器７ｂの一方に電圧が全く印加できない程度に第１の電力系統２１または第２の電力系統３１が故障した場合は、励磁電源の供給ができないので、ある程度の電圧が印加できる状態であることを要する。
【００３１】
第１のサイリスタ整流器７ａと第２のサイリスタ整流器７ｂとが直列接続となるので、片方の系統が故障した時に励磁電圧は半減し、半減した電圧で可能な発電機運転となる。励磁電流に関しては、変わらないため頂上電流は確保される。
【００３２】
第１実施形態の場合は、サイリスタ整流器７が故障したときに、励磁電源を供給できなくなり発電機は運転できなくなる。本実施形態によれば、第１実施形態の設備を提供できるとともに、片方の系統が故障した時にプラント出力を下げての運転継続が可能となる。
【００３３】
［第４実施形態］
図４は、本発明に係るタービン発電機励磁装置の第４実施形態を示す構成図である。
【００３４】
この実施形態に示されるタービン発電機励磁装置１Ｃは、第３実施形態の第１の交流母線８ａが、交流母線（Ａ）８ａａ、交流母線（Ｂ）８ａｂに、同様に、第３実施形態の第２の交流母線８ｂが、交流母線（Ｃ）８ｂｃ、交流母線（Ｄ）８ｂｄとなり構成されている。
【００３５】
本実施形態における第１の電力系統２２は、第３実施形態の第１の電力系統２１に、交流母線（Ｂ）８ａｂをさらに付加したものである。
【００３６】
同様に、第２の電力系統３２は、第３実施形態の第２の電力系統３１に、交流母線（Ｄ）８ｂｄをさらに付加したものである。
【００３７】
その他の構成は、第３実施形態の構成と同様であり、同一の構成には同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
【００３８】
タービン発電機励磁装置１Ｃでは、第１の励磁変圧器９ａから第１のサイリスタ整流器７ａおよび第２のサイリスタ整流器７ｂへの給電が可能である。同様に、第２の励磁変圧器９ｂから第１のサイリスタ整流器７ａおよび第２のサイリスタ整流器７ｂへの給電も可能である。
【００３９】
タービン発電機励磁装置１Ｃは、第１の電力系統２２の何れかの機器が故障のときにも、第２の電力系統３２で励磁電源が供給可能となる。同様に、第２の電力系統３２の何れかの機器が故障のときにも、第１の電力系統２２で励磁電源が供給可能となる。
【００４０】
第２実施形態および第３実施形態の場合、片方の系統が故障した時は、通常の運転ができないが、本実施形態によれば、片方の系統が故障した時にも通常の運転が可能となる。
【００４１】
なお、各実施形態において、タービン発電機励磁装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、界磁遮断器６、第１の遮断器１１ａおよび第２の遮断器１１ｂを省略して構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るタービン発電機励磁装置の第１実施形態を示す構成図。
【図２】本発明に係るタービン発電機励磁装置の第２実施形態を示す構成図。
【図３】本発明に係るタービン発電機励磁装置の第３実施形態を示す構成図。
【図４】本発明に係るタービン発電機励磁装置の第４実施形態を示す構成図。
【図５】従来の交流励磁機方式を示す説明図。
【図６】従来の静止形励磁方式（サイリスタ整流方式）を示す説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  第４実施形態のタービン発電機励磁装置
２  タービン発電機
３  励磁装置
４  励磁用巻線
５  直流母線
６  界磁遮断器
７  サイリスタ整流器
７ａ  第１のサイリスタ整流器
７ｂ  第２のサイリスタ整流器
８  交流母線
８ａ  第１の交流母線
８ａａ  交流母線（Ａ）
８ａｂ  交流母線（Ｂ）
８ｂ  第２の交流母線
８ｂｃ  交流母線（Ｃ）
８ｂｄ  交流母線（Ｄ）
９  励磁変圧器
９ａ  第１の励磁変圧器
９ｂ  第２の励磁変圧器
１０ａ  第１の高圧ケーブル
１０ｂ  第２の高圧ケーブル
１１ａ  第１の遮断器
１１ｂ  第２の遮断器
１２ａ  第１の所内高圧母線
１２ｂ  第２の所内高圧母線
１３  主回路（ＩＰＢ）
１４  交流励磁機
１５  永久磁石電動機（ＰＭＧ）
１６  建屋境界
２０、２１、２２  第１の電力系統
３０、３１、３２  第２の電力系統
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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