(57)【要約】【課題】従来の発電機切り離しのためのＡＮＤ条件が不成立であっても、タービンを安全停止させることができる発電機遮断装置を得ることを目的としている。【解決手段】発電機８を遮断する発電機遮断器１０を作動させて電力供給系統から発電機８を解列させ、発電機８を回転させる蒸気タービンを停止させる発電機遮断装置において、蒸気タービン４，５に供給する主蒸気止弁２の閉信号と発電機８の逆電力を検出する逆電力継電器９の信号とのＡＮＤ条件で動作する第１のＡＮＤ回路２２と、主蒸気止弁２からでた高圧蒸気を加減して蒸気タービン４，５に供給する主蒸気加減弁３の閉信号と発電機遮断器１０の閉信号とのＡＮＤ条件で動作する第２のＡＮＤ回路２３と、第１のＡＮＤ回路２２と第２のＡＮＤ回路２３とのＯＲ条件で動作するＯＲ回路２４と、ＯＲ回路２４の動作で作動し、発電機遮断器１０を開とするロックアウトリレーとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機遮断器を開にして発電機を電力供給系統から切り離す発電機遮断装置であって、
上記発電機遮断器を開とするロックアウトリレーと、
上記ロックアウトリレーを動作させる条件を判断する動作条件判断部とを備え、
上記動作条件判断部は、上記発電機を回転させる蒸気タービンに供給する高圧蒸気の供給路を開閉する主蒸気止弁の閉信号と上記発電機の逆電力を検出する逆電力継電器の信号とがともに発生している場合、または、上記主蒸気止弁から高圧蒸気を加減して上記蒸気タービンに供給する主蒸気加減弁の閉信号と上記発電機遮断器が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合に、上記ロックアウトリレーを動作させる条件が成立すると判断することを特徴とする発電機遮断装置。
【請求項２】
上記発電機遮断器が閉であることを意味する信号として、発電機保護用の周波数継電器の出力信号を用いることを特徴とする請求項１に記載の発電機遮断装置。
【請求項３】
発電機遮断器を開にして発電機を電力供給系統から切り離す発電機遮断装置であって、
上記発電機遮断器を開とするロックアウトリレーと、
上記ロックアウトリレーを動作させる条件を判断する動作条件判断部とを備え、
上記動作条件判断部は、上記発電機を回転させるガスタービンに供給する燃料の供給路を開閉するガス流量制御弁の閉信号と上記発電機遮断器が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合、または、上記発電機の逆電力を検出する逆電力継電器の信号が発生している場合に、上記ロックアウトリレーを動作させる条件が成立すると判断することを特徴とする発電機遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火力発電所の発電機の原動力となる蒸気タービン、ガスタービンを保護することができる発電機遮断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電システムにおいては、蒸気タービンに供給する蒸気流量を調節する主蒸気止弁、主蒸気止弁の全閉と連動して作動する主蒸気止弁リミットスイッチ、発電機逆電力継電器、発電機の発電電力を電力供給系統から遮断する発電機遮断器を備える。発電機逆電力継電器は、タービンに流入される蒸気が減少し、電力供給系統からの電力により発電機がモータリング化（モータとして動作すること）していることを検出した場合に動作する。
【０００３】
このような発電システムにおいて、タービンが定格の回転速度からはずれた過速度となってタービンが破損することがないようにするために、タービントリップ時に発電機遮断器を作動させる発電機遮断装置が設けられている。
【０００４】
従来の発電機遮断装置は、主蒸気止弁の全閉と連動して作動する主蒸気止弁リミットスイッチの全閉信号及び発電機逆電力継電器の動作のＡＮＤ条件で発電機遮断器を解列させて発電機を電力供給系統から切り離している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１５９７号公報（第３−４頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１のような従来の発電機遮断装置は、主蒸気止弁に異常が発生した場合や、発電機逆電力継電器の不動作がある場合に、発電機遮断器によって発電機を解列させることができず、タービンが安全停止せず、主機であるタービンを損傷する場合があるという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、従来の発電機切り離しのためのＡＮＤ条件が不成立であっても、発電機を自動解列させてタービンを保護することができる発電機遮断装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る発電機遮断装置は、発電機遮断器を開にして発電機を電力供給系統から切り離す発電機遮断装置であって、
上記発電機遮断器を開とするロックアウトリレーと、
上記ロックアウトリレーを動作させる条件を判断する動作条件判断部とを備え、
上記動作条件判断部は、上記発電機を回転させる蒸気タービンに供給する高圧蒸気の供給路を開閉する主蒸気止弁の閉信号と上記発電機の逆電力を検出する逆電力継電器の信号とがともに発生している場合、または、上記主蒸気止弁から高圧蒸気を加減して上記蒸気タービンに供給する主蒸気加減弁の閉信号と上記発電機遮断器が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合に、上記ロックアウトリレーを動作させる条件が成立すると判断するものである。
【０００９】
また、発電機遮断器を開にして発電機を電力供給系統から切り離す発電機遮断装置であって、
上記発電機遮断器を開とするロックアウトリレーと、
上記ロックアウトリレーを動作させる条件を判断する動作条件判断部とを備え、
上記動作条件判断部は、上記発電機を回転させるガスタービンに供給する燃料の供給路を開閉するガス流量制御弁の閉信号と上記発電機遮断器が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合、または、上記発電機の逆電力を検出する逆電力継電器の信号が発生している場合に、上記ロックアウトリレーを動作させる条件が成立すると判断するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る発電機遮断装置よれば、発電機遮断器を開にして発電機を電力供給系統から切り離す発電機遮断装置であって、
上記発電機遮断器を開とするロックアウトリレーと、
上記ロックアウトリレーを動作させる条件を判断する動作条件判断部とを備え、
上記動作条件判断部は、上記発電機を回転させる蒸気タービンに供給する高圧蒸気の供給路を開閉する主蒸気止弁の閉信号と上記発電機の逆電力を検出する逆電力継電器の信号とがともに発生している場合、または、上記主蒸気止弁から高圧蒸気を加減して上記蒸気タービンに供給する主蒸気加減弁の閉信号と上記発電機遮断器が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合に、上記ロックアウトリレーを動作させる条件が成立すると判断するものであるので、主蒸気止弁の異常や蒸気の漏れ、逆電力継電器の不動作に関係なく発電機を自動解列できる。
【００１１】
また、発電機遮断器を開にして発電機を電力供給系統から切り離す発電機遮断装置であって、
上記発電機遮断器を開とするロックアウトリレーと、
上記ロックアウトリレーを動作させる条件を判断する動作条件判断部とを備え、
上記動作条件判断部は、上記発電機を回転させるガスタービンに供給する燃料の供給路を開閉するガス流量制御弁の閉信号と上記発電機遮断器が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合、または、上記発電機の逆電力を検出する逆電力継電器の信号が発生している場合に、上記ロックアウトリレーを動作させる条件が成立すると判断するものであるので、逆電力継電器の不動作に関係なく発電機を自動解列できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明に係る発電機遮断装置を備えた蒸気タービン発電システムを示す系統図である。
図１において、高圧蒸気がボイラ１で作られ、高圧蒸気は主蒸気止弁２と主蒸気加減弁３を介した供給路から高圧タービン４及び低圧タービン５に供給される。高圧タービン４に供給された蒸気は、これを回収する抽気系統へ供給される場合もあり、その際、抽気系統から蒸気が高圧タービン４へ逆流するのを防止するために抽気逆止弁６が設けられる。ボイラ１から供給された蒸気によりタービン４，５が回転し、タービン４，５に直結した発電機８は回転して電力を発生させ、発生した発電電力は電力供給系統へ供給される。
【００１３】
発電機電圧は、ＡＶＲ（自動電圧調整装置）１２により発電機界磁電圧を調整することで調整される。発電機界磁回路には界磁遮断器１１を設けている。逆電力継電器９は、電力供給系統から発電機８の方向へ電力が流れる逆電力を検出するために設けられたものであり、発電機電流がＣＴ（電流計）１３から、また、発電機電圧がＶＴ（電圧計）４から逆電力継電器９へ入力され、逆電力継電器９が逆電力を検出する。
【００１４】
タービントリップの保護回路は、発電機保護継電器盤１６で構成される。タービントリップの保護回路は、主蒸気止弁２全閉と連動して作動する主蒸気止弁リミットスイッチ７の全閉信号と、発電機８のモータリング化によって作動する逆電力継電器９の信号及び時限タイマー２０の作動とのＡＮＤ条件により動作する第１のＡＮＤ回路２２を備え、また、主蒸気加減弁３閉と連動して作動する主蒸気加減弁リミットスイッチ１７の信号と発電機遮断器１０と連動する発電機遮断補助接点１８の閉信号とのＡＮＤ条件により動作する第２のＡＮＤ回路２３及び時限タイマー２１を備え、さらに、第１のＡＮＤ回路２２の動作と時限タイマー２１の作動のＯＲ条件で動作するＯＲ回路２４を備えている。そして、ＯＲ回路２４の動作によってロックアウトリレー１５が励磁され、ロックアウトリレー１５は、ロックアウトリレー１５の補助接点で発電機遮断器１０及び界磁遮断器１１を開放する。時限タイマー２０，２１は、所定時間以上継続して入力信号がある場合に、信号を出力するものである。また、上記タービントリップの保護回路が、請求項における動作条件判断部に対応する。第１のＡＮＤ回路２２、第２のＡＮＤ回路２３、ＯＲ回路２４、時限タイマー２０，２１は、ハードウェアで実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよい。
【００１５】
次に動作について説明する。
タービントリップ時は、タービン４，５への蒸気流量を絞り込むため、主蒸気止弁２を全閉するが、従来のように、主蒸気止弁２の全閉信号と逆電力継電器９の動作信号とのＡＮＤ条件による保護装置の場合、主蒸気止弁２自身の動作不良や主蒸気止弁リミットスイッチ７の不動作などの不具合がある時、発電機遮断器１０は閉の状態で、タービン４，５へ流入される蒸気流量が減少しない。この状態で発電機８を発電機遮断器１０で解列するとタービン過速度となり、重大事故に至る恐れがあった。また、主蒸気止弁２及び主蒸気止弁リミットスイッチ７が正常動作であっても、逆電力継電器９が不動作の場合は、ロックアウトリレー１５の動作条件を満足せず、発電機遮断器１０は閉の状態で、発電機８がモータリング化された状態の回転を継続し、蒸気流入がないままタービンが回転し、タービンブレードが風損により、損傷を受けることとなる。この発明では、タービン保護の信頼性を向上するために以下のロジックを追加した。
【００１６】
この実施の形態１では、タービントリップ時に、主蒸気加減弁３が閉となり、タービン４，５に流入される蒸気が絞られ、主蒸気加減弁３と連動する主蒸気加減弁リミットスイッチ１７の閉信号が検出される。発電機遮断器１０が蒸気流量が無い状態で電力供給系統と連系していれば逆電力状態になる。逆電力状態は、主蒸気加減弁３と連動する主蒸気加減弁リミットスイッチ１７の閉信号と発電機遮断器１０の閉状態と連動する発電機遮断器補助接点１８の閉信号がともに発生することで検出される。主蒸気加減弁リミットスイッチ１７の閉信号と発電機遮断器補助接点１８閉とのＡＮＤ回路と、ＡＮＤ条件が規定時間以上継続した場合に動作する時限タイマー２１の出力により、ロックアウトリレー１５が動作し、発電機遮断器１０が開となるとともに界磁遮断器１１が開となり発電機８が電力供給系統から解列され、タービンが安全停止される。すなわち、タービントリップの保護回路は、主蒸気止弁２の閉信号と逆電力継電器９の信号とがともに発生している場合、または、主蒸気加減弁３の閉信号と発電機遮断器９が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合に、ロックアウトリレー１５を動作させる条件が成立すると判断してロックアウトリレー１５を動作させる。時限タイマー２０，２１は、瞬時の変動等の誤動作を防ぐためのものである。
【００１７】
この実施の形態１によれば、主蒸気止弁リミットスイッチ７の主蒸気止弁２全閉信号と逆電力継電器９の動作及び時限タイマーのＡＮＤ条件と、主蒸気加減弁リミットスイッチ１７の閉信号と発電機遮断器補助接点１８閉のＡＮＤ条件回路及び時限タイマー２１とのＯＲ回路とすることで、主蒸気止弁２自身の動作不良や主蒸気止弁リミットスイッチ７の不動作、逆電力継電器９の不動作の場合でも、安全にタービンを停止させることができ、長寿命化することができる。
【００１８】
実施の形態２．
図２は、この発明に係る発電機遮断装置を備えたガスタービン発電システムを示す系統図であり、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
上記実施の形態１では、蒸気タービンの場合について述べたが、この実施の形態２はガスタービンの場合である。
【００１９】
ガスタービンの場合、タービントリップ時は、ガスタービン２５へ流入する燃料をガス流量制御弁１９で絞り込む必要があるが、従来のようにガス流量制御弁１９閉の信号と逆電力継電器９動作信号とのＡＮＤ条件で発電機遮断器１０を開とする場合には、逆電力継電器９が不動作の時、発電機遮断器１０は閉の状態が継続し、ガス流量制御弁１９閉となるまでの間ガスタービン２５内のガス燃焼器に燃料が流入し続けると、燃料と空気との混合比が変化して自発点火が生じることがあり、この自発点火によって燃料と空気の混合管内に火炎が形成され、内部に保持されて、ガス燃焼器の焼損に至る恐れがあった。
【００２０】
この実施の形態２の発電機保護継電器盤１６では、ガスタービン運転中に燃焼機の火炎検知器から得る火炎検知信号が失われた場合（つまり失火状態）に、燃焼不安定により燃料ガスがタービン２５内に流入し爆発の恐れがあるためにガスタービン２５をトリップさせる際に、ガス流量制御弁１９閉と連動するガス流量制御弁リミットスイッチ１９ａの閉信号と発電機遮断器１０と連動するガス発電機補助接点１８閉の信号とのＡＮＤ条件により動作するＡＮＤ回路２６と、ＡＮＤ回路２６の動作と逆電力継電器９の動作信号とのＯＲ条件によって動作するＯＲ回路２７とでロックアウトリレー１５を動作させて発電機遮断器１０の解列及び界磁遮断器１１の開放を行い、ガスタービン２５を安全停止させる。すなわち、タービントリップの保護回路は、ガス流量制御弁１９の閉信号と発電機遮断器１０が閉であることを意味する信号とがともに発生している場合、または、逆電力継電器９の信号が発生している場合に、ロックアウトリレー１５を動作させる条件が成立すると判断してロックアウトリレー１５を動作させる
【００２１】
この実施の形態２によれば、ガス流量調節弁１９閉と連動するガス流量調節弁リミットスイッチ１９ａの閉信号と発電機遮断器１０と連動するガス発電機補助接点１８閉の信号とのＡＮＤ回路２６と、逆電力継電器９の動作信号とのＯＲ回路でロックアウトリレー１５を動作させて発電機遮断器１０の解列及び界磁遮断器１１の開放を行うようにしたので、逆電力継電器９が不動作の場合でも、安全にガスタービン２５を停止させ、長寿命化することができる。
【００２２】
実施の形態３．
図３は、この発明に係る発電機遮断装置を備えた蒸気タービン発電システムを示す系統図であり、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示している。
上記実施の形態１では、タービントリップ時の発電機の逆電力状態を検出するために用いる発電機遮断器１０が閉であることを意味する信号として発電機遮断器１０の補助接点１８の閉信号で検出する場合を示したが、図３に示したように、発電機補助接点１８の代わりに、発電機が電力供給系統と連系中である運転状態を検出するために、発電機保護継電器盤１６に発電機保護用に設けられた周波数継電器２８を利用する。発電機遮断器１０が閉状態であり、かつ電力系統周波数の周波数変動範囲内の場合、周波数継電器２８から信号が出力され、主蒸気加減弁リミットスイッチ１７閉信号と周波数継電器２８から出力される信号とのＡＮＤ条件が成立し規定時間以上継続した場合に、ロックアウトリレー１５を動作させ、発電機遮断器１０の解列及び界磁遮断器１１の開放が行なわれるようにすることで上記実施の形態１と同様に、タービンを安全停止させることができる。
【００２３】
この実施の形態３によれば、発電機保護継電器盤１６内に発電機保護用に設けられた周波数継電器２８を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係る発電機遮断装置を備えた蒸気タービン発電システムを示す系統図である。
【図２】この発明に係る発電機遮断装置を備えたガスタービン発電システムを示す系統図である。
【図３】この発明に係る発電機遮断装置を備えた蒸気タービン発電システムを示す系統図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ボイラ、２  主蒸気止弁、３  主蒸気加減弁、４  高圧タービン、
５  低圧タービン、６  抽気逆止弁、７  主蒸気止弁リミットスイッチ、８  発電機、
９  逆電力継電器、１０  発電機遮断器、１１  界磁遮断器、１２  自動電圧調整装置、
１３  ＣＴ、１４  ＶＴ、１５  ロックアウトリレー、１６  発電機保護継電器盤、
１７  主蒸気加減弁リミットスイッチ、１８  発電機遮断器補助接点、
１９  ガス流量制御弁、１９ａ  ガス流量制御弁リミットスイッチ、
２０，２１  時限タイマー、２２  第１のＡＮＤ回路、２３  第２のＡＮＤ回路、
２４，２７  ＯＲ回路、２５  ガスタービン、２６  ＡＮＤ回路、２８  周波数継電器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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