(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラントの発電機の発生する電力を発電機出力電圧から所内高圧電源電圧に降圧する所内変圧器、該所内変圧器二次側巻線より受電する高圧電源盤、該高圧電源盤に接続される高圧電動機、前記高圧電源盤より降圧変圧器を介して受電する低圧電源盤、該低圧電源盤に接続される低圧電動機を有する発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法において、
前記高圧又は低圧電動機のうち前記高圧及び低圧電源盤のいずれからでも給電が可能となるオーバラップした電動機出力範囲内にある電動機であって、前記低圧電源盤に当該電動機を給電ケーブルを介して接続した場合に、当該電動機が次の（１）及び（２）の条件を満足するか否かを判定し、
（１）電動機の定格電流が電動機を太さが最大である給電ケーブルを用いて前記低圧電源盤に接続する場合の前記給電ケーブルの許容電流より小さい
（２）電動機を始動する際に電動機にかかる電圧が、電動機始動時に必要とされる電圧より大きい
（１）及び（２）の両条件を併せ満足すると判定されたときには、当該電動機には低圧電動機を選定して前記低圧電源盤に接続し、（１）及び（２）の条件のうちの両方、あるいはいずれか一方を満足しないと判定されたときには、当該電動機には高圧電動機を選定して前記高圧電源盤に接続することを特徴とする発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法において、前記（２）の条件を満足するか否かの判定は、前記当該電動機を前記低圧電源盤に接続する給電ケーブルの亘長が、前記給電ケーブルの太さを最大とした場合に当該電動機にかかる電圧が当該電動機出力に対する最低始動可能電圧より大きくできる給電ケーブル亘長より小さいか否かによって行なわれることを特徴とする発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧電源盤に接続される高圧電動機、この高圧電源盤より降圧変圧器を介して受電する低圧電源盤、低圧電源盤に接続される低圧電動機を有する発電プラントの所内電源設備の改善合理化に関し、特に、電動機の高圧電源盤からと低圧電源盤からの給電区分選択基準に関連し、合理化された発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電プラントの所内電源設備における電動機は、その出力により最適な電圧があり、低出力電動機の場合は低電圧が、中出力電動機の場合は中位の高電圧が、高出力電動機の場合は高電圧が、各々最適となるものであった。一方、発電プラントの所内電源の電圧は、経済上の制約等から、高圧及び低圧の2 区分もしくは高圧、中圧及び低圧の3 区分としており、どちらかといえば高圧及び低圧の２区分とするのが一般的であった。この為、従来高圧と低圧の電動機給電区分の選択基準は、図1 に示す様な電動機出力の大きさにより給電区分を行う手法を採用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術は、図1 に示す様に電動機の給電区分を電動機出力の大きさにより決定していた。この為、電動機高、低圧給電選択基準の低圧電動機区分の上限出力より若干出力が大きく、且つ、高圧電源盤から遠く、低圧電源盤が近くにあるような電動機であっても、高圧電源盤からの給電としていた。
【０００４】
この結果、当該電動機から高圧電源盤までのケーブル亘長が低圧電源盤から給電する場合より大幅に長くなり、更に高圧電源盤は低圧電源盤と比較しコスト が高いこともあって、工事物量、電源設備コストの面から不経済な構成となっている場合もあった。
【０００５】
実際、図1 に示す様に、電動機の給電区分より若干出力が大きい電動機であれば、高圧及び低圧のどちらからも給電は可能であり、図2 に示す様にこれら高圧及び低圧のどちらからも給電可能となる電動機の給電区分を出力の大きさでは無く、電源盤と電動機の距離を考慮して決定することとすれば、ケーブル亘長の低減が図れ、工事物量、電源設備の面から経済的なメリットは大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、高圧電源盤に接続される高圧電動機、この高圧電源盤より降圧変圧器を介して受電する低圧電源盤、低圧電源盤に接続される低圧電動機を有する所内電源設備における電動機の接続方法において、電動機の高圧電源盤及び低圧電源盤への給電区分選択基準に電動機出力と共に電動機と電源盤の配置、即ち、両者の距離の大小を優先する考え方を加えることにより電源盤から電動機までのケーブルにおいて異常に長い亘長を持つ電動機を無くし、工事物量、電源設備コストの低減を図ることにより経済的な電動機の接続方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明による発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法は、発電プラントの発電機の発生する電力を発電機出力電圧から所内高圧電源電圧に降圧する所内変圧器、該所内変圧器二次側巻線より受電する高圧電源盤、該高圧電源盤に接続される高圧電動機、前記高圧電源盤より降圧変圧器を介して受電する低圧電源盤、該低圧電源盤に接続される低圧電動機を有する発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法において、
前記電動機が前記高圧及び低圧電源盤のいずれからでも給電が可能となるオーバラップした電動機出力範囲内にあるものであって、前記低圧電源盤に当該電動機を給電ケーブルを介して接続した場合に、当該電動機が次の（１）及び（２）の条件を満足するか否かを判定し、
（１）電動機の定格電流が電動機を太さが最大である給電ケーブルを用いて前記低圧電源盤に接続する場合の前記給電ケーブルの許容電流より小さい
（２）電動機を始動する際に電動機にかかる電圧が、電動機始動時に必要とされる電圧より大きい
（１）及び（２）の両条件を併せ満足すると判定されたときには、当該電動機には低圧電動機を選定して前記低圧電源盤に接続し、（１）及び（２）の条件のうちの両方、あるいはいずれか一方を満足しないと判定されたときには、当該電動機には高圧電動機を選定して前記高圧電源盤に接続することを特徴とするものである。
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項２記載の発明による発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法は、請求項１に記載の発電プラントの所内電源設備における高圧又は低圧電源盤と高圧又は低圧電動機の接続方法において、前記（２）の条件を満足するか否かの判定は、前記当該電動機を前記低圧電源盤に接続する給電ケーブルの亘長が、前記給電ケーブルの太さを最大とした場合に当該電動機にかかる電圧が当該電動機出力に対する最低始動可能電圧より大きくできる給電ケーブル亘長より小さいか否かによって行なわれることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1 〜図8 を用いて説明する。図1 は従来の電動機給電区分を示す図である。発電プラント内に2 段階の給電電圧がある場合、電動機はその出力の大小により給電が可能となる出力の範囲が限定される。すなわち、従来は、2 段階の給電電圧への振り分けを出力の大きさのみで決定していた。
【００１０】
一方、低圧給電が可能となる電動機出力2 と高圧給電が可能となる電動機出力3 は、実際は互いにオーバラップしており、2 段階の給電電圧のどちらからでも給電可能な電動機出力範囲が存在する。
【００１１】
図2 は、本発明を実施した場合の、電動機給電区分を示す図である。図２にある高／低圧給電可能範囲5 は、高圧電源盤、低圧電源盤のいずれからも給電が可能となる出力範囲となる為、高／低圧給電可能範囲5 の出力をもつ電動機の給電区分は、電動機出力の大小だけではなく、電源盤と電動機各々の配置による相互の離隔距離の大きさを考慮することとする。
【００１２】
図3 は従来の所内電源設備の概念図を示す。また、本発明実施後の所内電源設備の概念図を図4 に示す。図3 、4 において、記号6 は、高圧電源盤、7 は、低圧電源盤を示す。
【００１３】
電動機を複数台有するプラントであり、且つ、図1 に示す、2 段階の電圧区分のいずれからも給電可能、且つ、図1 に示す2 段階の電動機給電区分上は、高圧給電範囲に属する電動機が各々、高圧電源盤6 の近傍に電動機A8、低圧電源盤7 の近傍に電動機B9として存在している場合の電源構成図を示す。
【００１４】
電動機A8，B9の配置場所は、電動機A8は高圧電源盤6 に近く、電動機B9は低圧電源盤7 に近い場所に設置されているが、図3 に示す従来構成では、電動機の出力のみで電圧区分を決定しているので、電動機A8，B9の両方ともが高圧電源盤6 より給電されていた。このため、電動機B9は高圧電源盤6 から離れているために、ケーブル亘長が非常に長くなり、工事物量が大きくなっている。
【００１５】
図4 は、この電動機B9を低圧電源盤7 に接続させた電源構成図を示している。本図に示す様に、電動機B9を低圧給電とすれば、電動機B9をその近くの低圧電源盤7 へ接続でき、ケーブル亘長の低減（短縮）、工事物量の低減につながるとともに、電源盤そのものも高価かつ、寸法も大きな高圧電源盤の物量が、低減され、相対的に安価、且つ、寸法も小さい低圧電源盤からの給電が可能となる。
【００１６】
この低圧電源盤7 に電動機を接続する判定基準には、従来の電動機給電区分に、さらに電動機と電源盤をつなぐケーブルのインピーダンス及び変圧器等の上流電源系のインピーダンスによる電動機始動時の電圧降下が、最低始動トルク を確保できる電圧（最低始動可能電圧）を下まわらないという条件を用いる。
【００１７】
この条件を満たす、高圧電動機を低圧電動機に変更することで高圧から低圧に変更することに伴う電動機定格電流の増加に対しても、ケーブル等での電圧降下が許容値以内に収まり、電動機に必要な端子電圧が確保できるので、電動機が必要とするトルク も確保され、始動、運転には、支障が無い。
【００１８】
以下、上記の条件を具体的に導出する判定基準について、説明する。図5 は所内単線結線図である。図6 は図5 を基に作成したインピーダンスマップ図となる。図7 、図８は電動機給電区分を検討する為のフロ-チャ-ト 、図９は電動機出力に対し、低圧給電が可能となるケーブル亘長の制限を示すグラフである。
【００１９】
図５において、所内変圧器１０の２次巻線から高圧電源盤用受電遮断器１１を介して、高圧電源盤６に電源が供給される。高圧電源盤６には、高圧電動機給電用遮断器１２及び高圧電動機給電用ケーブル１３を介して高圧電動機１４及び電動機Ａ８等の高圧補機が接続される。又、高圧電源盤６には降圧変圧器給電用遮断器１５、降圧変圧器１６、及び低圧電源盤用受電遮断器１７を介して低圧電源盤７が接続される。低圧電源盤７には低圧電動機給電用遮断器１８、低圧電動機給電用ケーブル１９を介して低圧電動機２０及び電動機Ｂ９等の低圧補機が接続される。但し、高圧電動機給電用ケーブル１３及び低圧電動機給電用ケーブル１９の亘長は図３の電源構成図に示す様に、各々電源盤と電動機の配置、ケーブルルート等により異なる。
【００２０】
図6 は図5 を基に、変圧器及びケーブルのインピーダンスを各々検討し、マップ化した結果である。所内変圧器のインピーダンス21及び降圧変圧器のインピーダンス24はその仕様から決定される。一方、電動機ケーブルインピーダンス22,25 の値は、ケーブルのサイズ及び亘長により決まり、ケーブルのサイズが小さいほどもしくは、ケーブルの亘長が長いほどインピーダンスの値は大きくなる。この為、電源盤と電動機の距離が離れている即ち、ケーブル亘長が長い場合、インピーダンスは大きくなる。
【００２１】
ところで、電動機始動時の始動電流は定格電流の数倍となる為、定常時と比較し変圧器及びケーブルのインピーダンスによる電圧降下は大きくなる結果となり、電動機端における電圧降下も大きくなる。一方、電動機始動時、電動機端における電圧は、最低始動可能電圧を満足することが必要となる。
【００２２】
この為に始動電流による電圧降下が大きくなり、最低始動可能電圧を満足できない場合、ケーブルのインピーダンスを小さくする為にケーブルのサイズを上げるなどの処置や、電動機の始動電流を抑える為に電動機の定格電圧を上げる、即ち高圧電源盤6 からの給電等の処置が必要となる。
【００２３】
一般に、高圧電源盤6 からの給電の場合、電圧が大きい為、相対的に電動機の定格電流は小さくなり、電圧降下の影響は小さいが、低圧電源盤7 より給電する場合、高圧給電と比較した電圧が小さい為、同出力であっても電動機定格電流は大きくなり、所内変圧器インピーダンス21、降圧変圧器インピーダンス24及びケーブルインピーダンス25による電圧降下も厳しくなる。
【００２４】
よって、従来の電動機出力による給電区分判定基準では高圧電源盤6 からの給電となる電動機を低圧給電に変更する場合、電動機始動時の変圧器及びケーブルインピーダンスにより電圧降下した場合であっても、電動機端において最低始動可能電圧を満足することがその条件となる。
【００２５】
判定基準の考え方を考慮した、電動機給電区分のフローチャート を図7 、図８に示す。以下電動機給電区分の検討について図7 、図８のフローチャート を基に説明する。
【００２６】
先ず、ステップ１で検討の対象となる電動機の選定を行う。検討の対象となる電動機は、従来の電動機出力による給電区分選定基準において高圧電源盤6 より給電区分となる電動機の内、高圧、低圧による給電のどちらにおいても製造上大きな差が無い、即ち、高圧でも低圧でも給電することが可能となる出力の電動機を選定する。
【００２７】
対象となる電動機を選定後、ステップ２で、選定した電動機を太さが最大であるケーブルを用いて低圧電源盤に接続する場合、ケーブルの許容電流が電動機の定格電流を上回るか否か判定する。
【００２８】
定格電流を上回る場合は、ステップ３でケーブルの太さを決定し、ステップ４でケーブルのインピーダンスをもとめる。否の場合は、ステップ５で高圧電源盤に接続する。
【００２９】
次に、ステップ６で、検討の対象となる全ての電動機についてステップ２の検討を行ったか否か判定する。否であれば再びステップ１に戻る。行っていれば、ステップ７で変圧器の容量を決定し、ステップ８で変圧器のインピーダンスを求める。
【００３０】
ステップ２で「ＹＥＳ」と判定された電動機のうち１台をステップ９で選定する。ステップ１０で、ステップ４、８で求めたインピーダンスに基づいて、ステップ９で選定した電動機の最低始動可能電圧が満足されるか否か判定する。
【００３１】
最低始動可能電圧が満足されれば、ステップ１１で低圧電源盤に接続することを決定する。否の場合は、ステップ１２で高圧電源盤に接続することを決定する。
【００３２】
ステップ１３で、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定された全ての電動機についてステップ１０の判定を行ったか判定する。判定していれば、作業は終了するが、否であれば、ステップ９に再び戻る。
【００３３】
図3 において電動機B9の場合、低圧電源盤7 との距離が短い為、電動機始動時、最低始動可能電圧を満足できかつ定格電流がケーブルの許容電流より小さい結果となり図４に示すように低圧電源盤7 への接続が可能となる。一方、電動機A8は低圧電源盤7 との距離が離れている為、最低始動可能電圧を満足できないか定格電流がケーブルの許容電流を超える結果となることから高圧電源盤6 に接続する。
【００３４】
この様に本発明を実施することにより、図4 に示す様に電動機の配置によるケーブル亘長を小さくすることができ、且つ、異常に長いケーブル亘長を持つ電動機をなくし、電源設備、工事物量の低減も可能となる経済的な所内電源設備を構築することができる。
【００３５】
図９はケーブルのサイズを最大とした場合の電動機出力に対する最低始動可能電圧を満足できるケーブル許容亘長を示す図であり、図7 、図８のフローチャート をグラフ化したものである。電動機と電源盤を接続するケーブルの亘長がこのグラフより大きくなる場合、その電動機は低圧電源盤7 から給電することが不可能となる。ここで、図3 に示す電動機A8及び、電動機B9について図９を基に給電区分の検討を行う。電動機B9を低圧電源盤7 から給電とした場合、ケーブル亘長ＬBLは、この電動機出力値におけるケーブル許容亘長ＬP 以内となり  低圧電源盤7 からの給電が可能となる。一方、電動機A8は、低圧電源盤７とのケーブル亘長がＬALの為、ケーブル許容亘長ＬP 以上となり低圧電源盤7 からの給電は不可能であり、高圧電源盤6 から給電する必要がある。
【００３６】
又、経済的な所内電源設備を構築することを目的に、低圧給電が可能となる出力を持つ電動機が多いエリア 等に低圧電源盤７を設けることにより、これらの電動機を低圧電動機とする方法が考えられる。この場合、図９に示す電動機出力に対する低圧給電可能エリア を先に検討し、このエリア 内に電動機と低圧電源盤７のケーブル亘長が収まるように、両者の配置を検討する。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、発電プラントにおいて、ケーブル物量の低減及び高圧電源盤の削減等の合理化を図ることができる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、所内電源設備の配置の最適化を考慮することにより、ケーブル物量の低減及び高圧電源盤の削減等の合理化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電動機の高圧及び低圧給電の区分及び電動機出力による給電範囲を示すグラフである。
【図２】本発明を実施した後の電動機の高圧及び低圧給電の区分及び電動機出力による給電範囲を示すグラフである。
【図３】従来の所内電源設備の概念図である。
【図４】本発明実施を示す所内電源設備の概念図である。
【図５】本発明を実施を示す所内単線結線図である。
【図６】図５を基に作成したインピーダンスマップ図である。
【図７】本発明の電動機の給電区分を検討するフローチャート （１）を示す。
【図８】本発明の電動機の給電区分を検討するフローチャート （２）を示す。
【図９】電動機出力に対し、低圧給電が可能となるケーブル亘長の制限を示すグラフである。
【符号の説明】
１    電動機給電区分
２    低圧給電可能な電動機出力
３    高圧給電可能な電動機出力
４    電動機出力による給電区分
５    高／低圧給電可能範囲
６    高圧電源盤
７    低圧電源盤
８    電動機A
９    電動機B
１０  所内変圧器
１１  高圧電源盤用受電遮断器
１２  高圧電動機給電用遮断器
１３  高圧電動機給電用ケーブル
１４  高圧電動機
１５  降圧変圧器給電用遮断器
１６  降圧変圧器
１７  低圧電源盤用受電遮断器
１８  低圧電動機給電用遮断器
１９  低圧電動機給電用ケーブル
２０  低圧電動機
２１  所内変圧器のインピーダンス
２２  高圧電動機給電用ケーブルのインピーダンス
２３  高圧電動機のインピーダンス
２４  降圧変圧器のインピーダンス
２５  低圧電動機給電用ケーブルのインピーダンス
２６  低圧電動機のインピーダンス
【図１】
0003834135.tif 000002
【図２】
0003834135.tif 000003
【図３】
0003834135.tif 000004
【図４】
0003834135.tif 000005
【図５】
0003834135.tif 000006
【図６】
0003834135.tif 000007
【図７】
0003834135.tif 000008
【図８】
0003834135.tif 000009
【図９】
0003834135.tif 000010