タービン発電機
タービン発電機の運転においては、皮相電力[VA](有効電力[W]と無効電力[var]のベクトル和の大きさ)で決まる固定子電流を、機器所定の制限値以内に収める必要がある。しかし、負荷の力率が低い場合、下記の要因によっても制約を受ける。
遅れ力率(誘導性負荷)では、力率が低下するに従って同じ出力でも界磁電流を強める必要があるため、界磁巻線の電流制限により出力は制限を受ける。
進み力率(容量性負荷)では、同じ出力でも界磁電流を弱めることとなるが、固定子端部への磁束集中による過熱や同期化力の減少による乱調や脱調(同期はずれ)を防止するため、出力は制限を受ける。
実際のタービン発電機では、上記をまとめたものが可能出力曲線として定められており、運転において必ず考慮すべき重要な事項である。
界磁や固定子に大きな電流が流れるタービン発電機において、機器の冷却は重要である。容量100[MVA]級以下のタービン発電機では空気により冷却を行うことも多いが、事業用火力・原子力発電プラントで用いられる容量100~1,000[MVA]級のタービン発電機では、通常、冷却効果を高めるため、機内に水素を封入して冷媒としている。水素を空気と比較した場合の特徴を下記に示す。
熱伝導・熱伝達に優れており冷却効果が高い。
密度が小さいため風損が小さい。
絶縁力が高い。
発電機の構成材料(鉄芯・導体・絶縁体等)を酸化劣化させない。
水素は可燃性・爆発性の気体であるが、空気や酸素などの助燃性気体が混合しなければ引火や爆発は発生せず、適切に取扱えば安全上の問題はない。冷却効果や絶縁力の向上とともに、機内への空気の侵入を防止するため発電機内の水素圧力は大気圧の2~5倍に高められており、更に発電機を収める容器は万が一の爆発による圧力にも耐えられる構造となっている。