JP2005033877A

JP2005033877A - ガスタービン発電プラントの発電機の地絡保護装置

Info

Publication number: JP2005033877A
Application number: JP2003194171A
Authority: JP
Inventors: Naoto Niki; 直人仁木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】ガスタービン発電プラントのガスタービンを起動させる起動装置を設けた構成においても、発電機外部の中性点側の地絡事故が検出できる発電機の中性点側地絡保護継電器が適用できるガスタービン発電プラントの発電機の地絡保護装置を構成する。
【解決手段】ガスタービン発電プラントの発電機１を誘導電動機としてガスタービンを起動する起動装置１１を設けた構成において、地絡過電流継電器７を設けるとともに、中性点接地抵抗器２と並列に高調波電流検出手段８及び中性点側地絡保護継電器９を設け、中性点接地抵抗器２と高調波電流検出手段８の間にフューズ１２を設け、中性点側地絡時にも第３高調波電流を検出して中性点側地絡保護継電器９を動作させて発電機１を保護する構成とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスタービン発電プラントのガスタービンの起動時に発電機を誘導電動機として運転する発電機の地絡保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の発電プラントの発電機主回路の構成は、例えば特許文献１に示されたように、発電機の中性点側は中性点接地抵抗器を介して接地され、出力側は出力電圧を昇圧して電力系統に接続する主変圧器に接続され、中性点側に中性点電流を検出する変流器、出力側には出力電流を検出する変流器、電圧を検出する計測用変圧器などが配置され、変流器、計測用変圧器等が検出した電圧及び電流により発電機保護装置を動作させて発電機を保護する構成となっている。
地絡事故時には、中性点に流れる地絡電流を検出して地絡過電流継電器により発電機主回路を電力系統から分離するように構成されている。このように構成すると、地絡電流が中性点に設置された変流器で検出できる範囲の地絡事故については、上記地絡過電流継電器により検知して発電機を保護することができる。
しかし、地絡点が発電機の中性点端子よりも接地側の発電機中性点側外部において地絡した場合には、地絡電流が中性点変流器で検出できないので、地絡事故を検知することができない。
発電機中性点側において地絡事故があると、中性点接地抵抗器に流れる第３高調波電流が大きくなるので、この第３高調波電流を検出する高調波電流検出手段を中性点接地抵抗器の端子間に接続し、検出された第３高調波電流の大きさから発電機中性点側の地絡事故を検知して発電機を保護する中性点側地絡保護継電器を設けた構成となっている。
【０００３】
ガスタービン発電プラントでは、運転起動するとき、発電機を誘導電動機として利用し、ガスタービンを起動させるために、発電機の固定子に交流電圧を印加して交流励磁する起動装置が発電機主回路に接続されている。この構成において、通常の発電プラントと同様に、中性点側地絡保護継電器を設けた場合、上記起動装置の直流回路において地絡故障があると、直流電流が起動装置、発電機主回路を介して高調波電流検出手段のコイルに流れて焼損または断線することがあるので、ガスタービン発電プラントの発電機では、中性点側地絡保護継電器が適用されていない。したがって、ガスタービン発電プラントにおいては発電機の中性点側において地絡事故が発生した場合には、保護できない構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−５９２５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように通常の発電プラントの発電機の中性点側で地絡事故が発生したときに第３高調波電流を検出して発電機を保護する中性点側地絡保護継電器を適用することにより、中性点側地絡事故から発電機を保護することができるが、ガスタービン発電プラントの発電機の主回路に中性点側地絡保護装置を設け、起動時に発電機を誘導電動機として起動する起動装置が接続されている場合には、起動装置内の直流回路が地絡した場合、高調波電流検出手段の一次側に直流電流が流れて一次コイルが焼損する問題があり、中性点側地絡保護継電器が適用されていない。したがって、発電機の中性点側で地絡した場合に発電機が保護されないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、ガスタービン発電プラントの発電機を誘導電動機として利用してガスタービンを起動する起動装置を設けた構成においても、適用できる中性点側地絡保護継電器を構成したガスタービン発電プラントの発電機の地絡保護装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るガスタービン発電プラントの発電機の地絡保護装置は、発電機を誘導電動機として起動するための起動装置が発電機主回路に接続され、中性点側に変流器を配置して地絡過電流を検出して発電機を保護する地絡過電流継電器を設けるとともに、中性点接地抵抗器と並列に高調波電流検出手段を設け、中性点側地絡時に流れる第３高調波電流を検出して動作させる中性点側地絡保護継電器を設け、上記中性点接地抵抗器と上記高調波電流検出手段との間にフューズを設けた構成としたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
通常の発電プラントの発電機の出力側で地絡事故が発生したときの発電機の地絡保護は、例えば図２に示すように地絡過電流継電器と中性点側地絡保護継電器が適用された構成となっている。この構成は、発電機１の中性点側が中性点接地抵抗器２を介して接地され、出力側は主変圧器３に接続され、主変圧器３の高圧側は開閉装置４を介して電力系統５に接続され、発電機１の中性点側に変流器６が設けられて地絡過電流継電器７に接続され、接地接地抵抗器２端子間に第３高調波電流を検出する高調波電流検出手段８が接続され、その出力側が中性点側地絡保護継電器９に接続され、変流器６、地絡過電流継電器７、高調波電流検出手段８及び中性点側地絡保護継電器９とで発電機の地絡保護装置１０を構成している。
【０００９】
このように構成された発電機１の主回路において、例えばＡ点において、地絡事故が発生すると、Ａ点と発電機１、中性点接地抵抗器２及び大地間に地絡電流回路が形成され、中性点接地抵抗器２に地絡電流が流れる。中性点に流れる地絡電流は変流器６により検出されて地絡過電流継電器７が動作して開閉装置４をトリップして発電機１が電力系統５から切り離されて保護される。
【００１０】
また、発電機１の主回路の地絡事故が、発電機１外部の中性点側で発生すると、地絡電流が中性点変流器６を流れないので、地絡事故が検出できない。したがって、この場合は発電機１が保護されない。
発電機１外部の中性点側で地絡が発生すると、中性点接地抵抗器２を流れる第３高調波電流が大きくなるが、この第３高調波電流を検出する高調波電流検出手段８を中性点接地抵抗器２の両端間に接続し、これにより第３高調波電流を検出して、中性点側地絡保護継電器９を動作させ、発電機１の主回路を電力系統から分離して保護する。
【００１１】
ガスタービン発電プラントの発電機は、ガスタービンの起動にも利用するので、発電機１の固定子に交流電圧を印加する起動装置が接続されているので、上記した通常の発電プラントと同様の高調波電流検出手段と中性点側地絡保護継電器を備える構成にできなかったが、この発明では、ガスタービン発電プラントにおいても、発電機の中性点側地絡保護継電器が適用できる構成とした。
【００１２】
図１はガスタービン発電プラントの発電機に中性点側地絡保護継電器を備えた構成図である。図１の構成は発電機１の中性点側は中性点接地抵抗器２を介して接地され、出力側は出力電圧を昇圧して電力系統５に接続する主変圧器３に接続され、中性点側に中性点電流を検出する変流器６、出力側には出力電流を検出する変流器、電圧を検出する計測用変圧器などが配置され、変流器、計測用変圧器が検出した電圧及び電流により発電機保護装置を動作させて発電機を保護する構成は通常の発電プラントの場合と同様に構成され、発電機主回路に発電機１を誘導電動機として利用してガスタービンを起動するために固定子に交流電圧を印加する起動装置１１が接続されている。中性点接地抵抗器２の端子間には第３高調波電流を検出する高調波電流検出手段８を設け、高調波電流検出手段８が検出した第３高調波電流がフューズ１２を介して中性点側地絡保護継電器９に入力される構成としている。変流器６、地絡過電流継電器７、フューズ１２、高調波電流検出手段８及び完全地絡保護継電器９とで発電機の地絡保護装置２０を構成している。
【００１３】
このように構成されたガスタービン発電プラントの発電機１の主回路において、例えば、図１中のＡ点において地絡事故が発生した場合には、中性点側の変流器６で地絡電流が検出され、地絡過電流保護継電器７が動作して発電機１が保護される。発電機１の中性点側で地絡した場合には、高調波電流検出手段８により中性点接地抵抗器２に流れる第３高調波電流が検出され、この検出された第３高調波電流が中性点側地絡保護継電器９に入力されて、通常の発電プラントと同様に発電機１が保護される。
【００１４】
図１の構成において、起動装置１１の直流回路に地絡故障があると、直流電流が起動装置１１、発電機１の主回路及びフュ−ズ１２を介して高調波電流検出手段８のコイルに直流電流が流れるが、フューズ１２の動作電流値を高調波電流検出手段８のコイルが焼損しない電流値で動作するように設定しておくことにより、起動装置１１の直流回路に地絡故障が生じても、フューズ１２が動作して高調波電流検出手段８には流れなくなり、そのコイルが焼損することが防止され、起動装置１１の故障はフューズ１２の動作によって検出できる構成となり、ガスタービン発電プラントにおいても、通常の発電プラントと同様に、発電機１が保護できる中性点側地絡保護継電器９が適用できる構成となる。
【００１５】
フューズ１２が動作したときに外部から動作したことを表示する動作表示器を付属しておけば、起動装置１１内部の直流回路の地絡故障がフューズ１２の動作表示器を確認することにより起動装置１１の異常を監視することもできる。
【００１６】
【発明の効果】
この発明に係るガスタービン発電プラントの発電機の地絡保護装置は、中性点側に変流器を配置して地絡過電流を検出して発電機を保護する地絡過電流継電器を設けるとともに、中性点接地抵抗器と並列に高調波電流検出手段を設け、中性点側地絡時の第３高調波電流を検出して動作させる中性点側地絡保護継電器を設け、上記中性点接地抵抗器と上記高調波電流検出手段との間にフューズを設けた構成としたので、発電機の誘導電動機を利用してガスタービンを起動する起動装置を有するガスタービン発電プラントにおいても、発電機外部の中性点側の地絡事故時にも発電機が保護できるガスタービン発電プラントの地絡保護装置が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービン発電プラントの発電機主回路の構成図である。
【図２】通常の発電プラントの発電機主回路の構成図である。
【符号の説明】
１発電機、２中性点接地抵抗器、３主変圧器、４開閉装置、５電力系統、６変流器、７地絡過電流継電器、８高調波電流検出手段、９中性点側地絡保護継電器、１０地絡保護装置、１１起動装置、１２フューズ、２０地絡保護装置。

Claims

発電機の中性点側が中性点接地抵抗器を介して接地され、上記発電機の出力側は発電電圧を昇圧して電力系統に給電する主変圧器の一次側に接続され、上記主変圧器の二次側が開閉装置を介して電力系統に接続され、上記発電機を誘導電動機としてガスタービンを起動するための上記発電機の固定子に交流電圧で印加して励磁する起動装置が上記発電機出力側に接続され、上記中性点側に変流器を配置し、地絡過電流を検出して地絡過電流継電器を動作させて発電機を保護するガスタービン発電プラントの発電機において、上記中性点接地抵抗器と並列に高調波電流検出手段を接続して中性点側地絡時に流れる第３高調波電流を検出して上記発電機を保護する中性点側地絡保護継電器を設け、上記中性点接地抵抗器と上記高調波電流検出手段との間にフューズを設けたことを特徴とするガスタービン発電プラントの発電機の地絡保護装置。
上記フューズには動作表示器を備えていることを特徴とする請求項１記載の発電機の地絡保護装置。