JP2000261985A - 直流電源システム - Google Patents

直流電源システム

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JP2000261985A
JP2000261985A JP11059733A JP5973399A JP2000261985A JP 2000261985 A JP2000261985 A JP 2000261985A JP 11059733 A JP11059733 A JP 11059733A JP 5973399 A JP5973399 A JP 5973399A JP 2000261985 A JP2000261985 A JP 2000261985A
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JP
Japan
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power supply
storage battery
power
supply system
discharge
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JP11059733A
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Hirobumi Satoie
博文 郷家
Hiroaki Ota
浩章 大田
Masashi Sugiyama
政司 杉山
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】発電プラントの直流電源システムにおける蓄電
池定格容量及び放電量を低減する。 【解決手段】発電プラントの直流電源システムは交流電
源1と充電器2と各種直流負荷17他から構成されてお
り、交流電源喪失時の初期電流に対応した第1の蓄電池
7を設け、また、第1の蓄電池7の電圧を一定電圧検出
器4にて監視し、設定電圧にて第2の蓄電池8に切替運
転することにより、発電プラントの各種直流負荷17他
に最適な蓄電池を選定することができるので、蓄電池の
定格容量及び放電量を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源システム
に拘わり、特に原子力発電所,火力発電所のようにディ
ーゼル発電機初期励磁直流電源として大容量,大電流の
直流電源が必要とされる場合に好適な直流電源システ
ム。
【0002】
【従来の技術】本発明に近い公知例として、直流電源装
置に複数の蓄電池群と複数の整流回路を設けるものが特
開平10−66268号公報に記載されている。
【0003】具体的には、この直流電源装置はそれぞれ
複数分割した蓄電池群への均等充電を個別に行うよう構
成されたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般的に原子力発電
所,火力発電所などでは外部交流電源喪失時の所内交流
電源を確保するためにディーゼル発電機が設けられ、ま
た、タービン潤滑油ポンプ用の直流電動機,直流電動弁
並びに各種直流制御機器などが設けられるため、通常運
転時及び外部交流電源喪失時でも連続して運転する直流
電源システムが必要とされる。
【0005】ここで、前記直流電源システムは、ディー
ゼル発電機初期励磁直流電源,直流電動機,電動弁の始
動用直流電源として外部電源喪失時の初期に必要とされ
る大電流を供給する能力が必要であり、また、近年のデ
ィジタル制御機器の進歩により、個々の制御機器の直流
負荷電流は減少したものの情報量の増大並びに自動制
御,集中制御範囲の拡大などにより前記、制御機器が増
大し、前記直流電源システムを構成する充電器,蓄電
池,遮断器,配線路などの設備も大形でかつ高価なもの
が必要であるという問題点がある。
【0006】本発明の目的は、前記外部電源喪失時の初
期に必要とされる大電流を第1の蓄電池より供給し、第
1の蓄電池の放電電圧が低下し設定値となった段階で第
1の蓄電池を切離し、同時に前記ディジタル制御機器な
どに前記大電流よりも低電流の直流電源を長期間供給す
る第2の蓄電池を投入することにより、蓄電池の放電特
性に適合したものを採用することができ、例えば第1の
蓄電池に高効率短時間放電特性を有した蓄電池を採用
し、第2の蓄電池に長時間放電特性を有した蓄電池を採
用することにより、蓄電池の総和所要容量を低減するこ
とが可能となる直流電源システムを供給することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
直流電源システムは、複数の蓄電池群を設け、各蓄電池
群の放電電圧検出器や各蓄電池群を切離し又は投入する
ための電磁接触器等を設けることで、達成される。
【0008】また、請求項2の場合には、各蓄電池群の
放電時間検出器や各蓄電池群を切離し又は投入するため
の電磁接触器等を設けることで達成される。
【0009】また、請求項3の場合には、蓄電池を収納
する部屋又は収納盤の内部温度を高温環境条件とするた
めのスペースヒータファン又は空調機を設けることで達
成される。
【0010】また、請求項4,5の場合には、直流電源
システムの直流出力回路又は、直流負荷回路に直流昇圧
チョッパ及び低電圧/過電圧検出器並びに電磁接触器等
を設けることで達成される。
【0011】即ち、本発明によれば、初期大電流(I1
放電用の第1の蓄電池に高効率放電形の蓄電池を採用
し、長期低電流(I2)放電用の第2の蓄電池に一般放電
形の蓄電池を採用することにより、安価な蓄電池を提供
することができる。
【0012】すなわち、I1>I2の関係において、高効
率放電形蓄電池の容量換算時間K1と一般放電形蓄電池
の容量換算時間K2 との関係は放電初期ではK1<K2
関係となり放電終止時ではほぼK1=K2の関係となる。
また、高効率放電形蓄電池よりも一般放電形蓄電池の方
が一般的に安価である。
【0013】さらに放電電流I1,I2のパターンは各発
電所において異なり、放電時間と共に放電電流が変化す
るさまざまなパターンがあり、このような場合に単一の
蓄電池群では、初期大電流放電パターンで蓄電池定格容
量が求まるものと、長期低電流放電パターンで求まるも
のがあり、単一の蓄電池群では蓄電池の定格容量を低減
することが困難な場合がある。このような場合に本発明
による複数の蓄電池群を設け各放電パターンに適した蓄
電池群を採用することにより、安価で省容量の蓄電池を
設けた直流電源システムとできる。
【0014】また、蓄電池を高温環境下で管理すること
により、容量換算時間Kの値を低減することができるの
で、
【0015】
【数2】C=(1/L)×K×I で求まる蓄電池定格容量Cを低減できる。
【0016】なお、蓄電池を高温環境下で管理する方法
の一例としては交流電源を利用した空調機等を設けても
よい。
【0017】さらに、電子機器用の安定化電源を得るこ
とを目的として、スイッチングレギュレータが利用され
その主要部にはDC−DCコンバータが採用され大容量
化が可能となってきたので、この機能を利用し、昇圧チ
ョッパとして直流電源回路に設置することにより、直流
負荷回路に電圧降下の少ない定格電圧に近い直流電源を
供給できるので、ディーゼル発電機及び直流電動機,電
動弁の始動時間を短縮することができ、所内交流電源の
早期復旧、及びプラント内重要設備の早期安定運転に貢
献することになり、定格電流の数倍となる始動電流を蓄
電池より放電する時間を短縮できる。
【0018】また、前記昇圧チョッパの機能を利用する
ことにより、蓄電池が放電終止電圧近辺まで電圧低下し
ても昇圧チョッパにより直流電源システムの出力電圧を
直流負荷の許容最低電圧を下廻らず、長期間安定的な電
源を供給することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明に拘る一実施例につ
いて、図1により説明する。図1に示すように交流電源
1より受電し、交流を整流し直流に変換する充電器2を
収納した充電器盤18は複数群の蓄電池である第1の蓄
電池7及び第2の蓄電池8とケーブル19,20及び電
磁接触器5,6で連絡し、直流分電盤9にケーブル21
で直流出力を供給する直流電源システムは、通常は、以
下のように運転されている。
【0020】充電器2より直流電源を出力し、蓄電池群
7,8を充電すると共に直流分電盤9に接続されている
各種直流負荷17に直流電源を供給している。
【0021】このように構成されている直流電源システ
ムにおいて、交流電源1が喪失すると交流電源1の一定
電圧検出器3が動作し、第2の蓄電池8と連絡していた
電磁接触器6を開放し、第2の蓄電池8を直流電源シス
テムより切離し、第1の蓄電池7より直流電源を放電す
る。
【0022】一方発電所内の交流電源を復旧するため、
ディーゼル機関11が始動し、ディーゼル発電機10は
回転するが、ディーゼル発電機10の出力電圧を上昇さ
せるために、初期励磁回路13より界磁巻線14に前記
第1の蓄電池7より放電された直流電源が使用され、デ
ィーゼル発電機10の出力電圧が上昇すると自励回路1
2より励磁され、初期励磁回路13からの直流電源は不
要となる。
【0023】また、タービン潤滑油ポンプなどの交流電
源1喪失時の各機器保護などのために直流電動機15及
び直流電動弁16が始動する。さらに各種直流負荷17
としては、ディーゼル受電遮断器を含む遮断器22,2
3などの開閉電源や通常時は交流電源1を直流に変換し
て電源を得ているディジタル制御機器などがあり、これ
らの負荷は前記第1の蓄電池7より放電される直流電源
を必要とする。
【0024】また、前記第1の蓄電池の出力電圧は一定
電圧検出器4にて監視しており、前記一定電圧検出器4
が動作すると電磁接触器6を投入し、一定時間後又は同
時に電磁接触器5を開放し、前記第2の蓄電池8を直流
電源システムに投入し、前記第1の蓄電池7を切離すこ
とにより、直流電源を供給し続ける。
【0025】図2は図1の電流計33にて検出される放
電電流と放電時間の例を示し、a点で交流電源1が喪失
し第1の蓄電池7の放電を開始し、b点で第2の蓄電池
8に切り替えるものである。
【0026】また、図3は請求項2に関するもので、前
述の直流電源システムにおいて、交流電源1喪失後第1
の蓄電池7と第2の蓄電池8を並列運転とし、交流電源
1の喪失を一定電圧検出器3で監視し、この一定電圧を
検出器3動作によりタイマー28を動作させ、一定時間
第1の蓄電池7と第2の蓄電池8を並列運転したのち電
磁接触器5を開放し所定の放電を終了した第1の蓄電池
7を切離し、第2の蓄電池8にて運転を継続する。
【0027】なお、第1の蓄電池7と第2の蓄電池8を
並列運転とする場合、異種特性,仕様,容量のものを並
列運転すると蓄電池間相互に充電/放電することがある
ので、逆流阻止装置29,30を設け一定電圧検出器3
動作時の蓄電池放電時には電磁接触器31,32を開放
し、蓄電池7,8充電中は電磁接触器31又は32を投
入する回路を設けてもよい。
【0028】図4は図2の電流計33にて検出される放
電電流と放電時間の例を示し、a点で交流電源1が喪失
し第1の蓄電池7と第2蓄電池8の並列放電運転を開始
し、b点で第1の蓄電池7を切離すものである。
【0029】さらに図5は請求項3に関するもので、蓄
電池45を収納する蓄電池室又は蓄電池収納盤46に、
蓄電池45の環境温度が設定値になると動作する温度検
出器41を設けこの出力信号で電磁接触器42が投入さ
れ、ヒータ43の放熱をファンモータ44で送ることに
より蓄電池45の環境温度を例えば最低温度30℃とし
て高温管理するものである。この一連の駆動電源は電源
40より得る。
【0030】また、図6は請求項4,5に関するもの
で、直流電源回路に昇圧チョッパ50〜53を設けたも
ので各回路の電圧降下を補償することにより、ディーゼ
ル発電機10の出力電圧は早期に上昇するので初期励磁
回路13への放電時間は短縮することができる。また、
直流電動機15,直流電磁弁16の始動時間も短縮する
ことができるので、電流計33にて検出される放電電流
は図7に示す一点鎖線に示すように放電初期電流の放電
時間が短縮するので
【0031】
【数3】C=(1/L)×K×I で求まる蓄電池容量Cを低減するほどの効果は期待でき
ないが、直流電源システムとして電圧の安定した直流電
源を長期に供給することができる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、交流電源喪失時に蓄電
池より直流電源を供給する直流電源システムにおいて、
蓄電池の定格容量及び放出する放電量を低減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に拘る一実施例の発電プラントにおける
直流電源システムの電源系統図である。
【図2】図1の放電電流の特性図である。
【図3】本発明に拘る一実施例の発電プラントにおける
直流電源システムの電源系統図である。
【図4】図3の放電電流の特性図である。
【図5】本発明の他の実施例である蓄電池の温度管理を
行う回路図である。
【図6】本発明に拘る一実施例の発電プラントにおける
直流電源システムの電源系統図である。
【図7】図6の放電電流の特性図である。
【符号の説明】
1…交流電源、2…充電器、3,4…一定電圧検出器、
5,6,31,32,42…電磁接触器、7…第1の蓄
電池、8…第2の蓄電池、9…直流分電盤、10…ディ
ーゼル発電機、11…ディーゼル機関、12…自励回
路、13…初期励磁回路、14…界磁巻線、15…直流
電動機、16…直流電動弁、17…直流負荷、18…充
電器盤、19,20,21…ケーブル、22,23…遮
断器、24,25…変圧器、26,27…所電交流電源
盤、28…タイマー、29,30…逆流阻止回路、33
…電流計、40…電源、41…温度検出器、43…ヒー
タ、44…ファンモータ、45…蓄電池、46…蓄電池
室又は蓄電池収納盤、50〜53…昇圧チョッパ。
フロントページの続き (72)発明者 大田 浩章 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 杉山 政司 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 Fターム(参考) 5G015 FA08 GB02 HA03 JA32 JA34 JA36 JA53 JA55 JA58

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源を整流して直流に変換する充電器
    と前記充電器と並列に継がれた蓄電池を有し、直流負荷
    に電源を供給する直流電源システムにおいて、交流電源
    が停電した際に、ディーゼル発電機の初期励磁直流電源
    及び直流電動機,直流電磁弁などの始動用直流電源,交
    流負荷停止などの遮断器開閉用直流電源、並びに制御用
    直流電源を供給するため前記蓄電池に初期放電用として
    第1の蓄電池を設け、直流電源を供給し第1の蓄電池の
    放電電圧が低下し、設定値となった段階で第1の蓄電池
    を切離し、同時に前記蓄電池に後期放電用として、第2
    又は第3,第4と複数の蓄電池を設け直流電源を長期間
    供給することを特徴とする直流電源システム。
  2. 【請求項2】前記請求項1の直流電源システムにおい
    て、前記各種直流電源を供給するため、前記蓄電池に初
    期放電用として第1の蓄電池を設け直流電源を供給し、
    一定の放電時間で第1の蓄電池を前記直流電源システム
    より切離し、全期間放電用として第2又は第3,第4と
    複数の蓄電池を設け直流電源を長期間供給することを特
    徴とする直流電源システム。
  3. 【請求項3】前記請求項1の直流電源システムにおい
    て、前記蓄電池の設置室又は収納盤内の環境温度を高温
    管理することにより、前記蓄電池の容量換算時間Kを低
    減することができることを特徴とする直流電源システ
    ム。ここで、前記蓄電池の定格容量Cは 【数1】C=(1/L)×K×I で求まり保守率L及び、放電電流Iを一定とすると容量
    換算時間Kを低減することにより、前記蓄電池容量Cを
    低減することができる。
  4. 【請求項4】前記請求項1の直流電池システムにおい
    て、直流出力回路や前記ディーゼル発電機の初期励磁直
    流電源回路,前記直流電動機,直流電動弁などの始動用
    直流電源回路などの大電流回路に直流昇圧チョッパを設
    け、電圧降下を補償することにより、定格電圧に近い直
    流電源を供給することを特徴とする直流電源システム。
  5. 【請求項5】請求項1の前記直流電源システムにおい
    て、前記蓄電池が放電終止電圧となる前に前記直流電源
    システムの直流出力回路などに直流昇圧チョッパを設け
    前記直流負荷の許容最低電圧を下廻らない直流電源を長
    期間安定的に供給することを特徴とする直流電源システ
    ム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200137825A (ko) * 2019-05-31 2020-12-09 한국수력원자력 주식회사 원자력 시설의 직류 전원 공급 계통들의 부하 제어 방법

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