JP2007120449A - Electric power system of recirculation pump and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子炉冷却材再循環ポンプを継続して運転できる再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply system of a recirculation pump capable of continuously operating a reactor coolant recirculation pump and a control method thereof.
一般に、沸騰水型原子炉は、原子炉冷却材再循環系により原子炉圧力容器内の炉心冷却材の流量を変化させることで、原子炉出力を制御している。原子炉冷却材再循環系は、再循環ポンプ、再循環ポンプ駆動電源装置、再循環流量制御装置などから構成される。 In general, in a boiling water reactor, the reactor power is controlled by changing the flow rate of the core coolant in the reactor pressure vessel by the reactor coolant recirculation system. The reactor coolant recirculation system includes a recirculation pump, a recirculation pump drive power supply device, a recirculation flow rate control device, and the like.
再循環ポンプは、ループ配管を介して原子炉圧力容器に接続される。この再循環ポンプの回転速度は、再循環流量制御装置により、再循環ポンプ駆動電源装置の出力を制御することで、制御できる。この結果、原子炉圧力容器内の冷却材流量を変化させ、原子炉出力を制御することができる。 The recirculation pump is connected to the reactor pressure vessel via loop piping. The rotation speed of the recirculation pump can be controlled by controlling the output of the recirculation pump drive power supply device by the recirculation flow rate control device. As a result, the coolant flow rate in the reactor pressure vessel can be changed to control the reactor output.
再循環ポンプ駆動電源装置として、可変電圧可変周波数電源装置を用いる場合がある。 A variable voltage variable frequency power supply device may be used as the recirculation pump drive power supply device.
一般に、可変電圧可変周波数電源装置は、半導体電力変換回路と制御装置とを有する。 Generally, a variable voltage variable frequency power supply device includes a semiconductor power conversion circuit and a control device.
半導体電力変換回路は、原子炉冷却材再循環流量制御装置により、出力電圧と出力周波数の比が一定となるよう制御される。この制御された半導体電力変換回路出力を利用して、可変電圧可変周波数電源装置は、再循環ポンプの回転速度を制御する。 The semiconductor power conversion circuit is controlled by the reactor coolant recirculation flow rate control device so that the ratio between the output voltage and the output frequency is constant. Using this controlled semiconductor power conversion circuit output, the variable voltage variable frequency power supply device controls the rotational speed of the recirculation pump.
制御装置は、通常、冗長化（二重化）されている。このため、制御装置で単一故障が発生した場合または保守点検を実施する場合は、健全な制御装置に切り替えることにより、可変電圧可変周波数電源装置は継続運転可能である。 The control device is usually made redundant (redundant). For this reason, when a single failure occurs in the control device or when maintenance inspection is performed, the variable voltage variable frequency power supply device can be continuously operated by switching to a sound control device.
しかし、半導体電力変換回路は、たとえば電源主回路半導体素子などの回路内の一部以外は、冗長化されていない。全てを冗長化することは経済的に合理的でないためである。 However, the semiconductor power conversion circuit is not made redundant except for a part in a circuit such as a power supply main circuit semiconductor element. This is because it is not economically reasonable to make everything redundant.
したがって、半導体電力変換回路内の冗長化（二重化）されていない箇所が故障した場合は、半導体電力変換回路内部での故障拡大の防止および再循環ポンプ駆動電動機の保護を目的として、制御装置により、可変電圧可変周波数電源装置は停止される。この場合、再循環ポンプも停止してしまう。 Therefore, when a portion that is not redundant (duplicated) in the semiconductor power conversion circuit fails, for the purpose of preventing the failure expansion in the semiconductor power conversion circuit and protecting the recirculation pump drive motor, The variable voltage variable frequency power supply is stopped. In this case, the recirculation pump also stops.
従来、この種の半導体電力変換回路故障時の再循環ポンプ停止を回避する技術に、米国特許第５６２５５４５号明細書（特許文献１）に記載されたものがある。 Conventionally, there is a technique described in US Pat. No. 5,625,545 (Patent Document 1) as a technique for avoiding the stop of the recirculation pump when this type of semiconductor power conversion circuit fails.
この米国特許第５６２５５４５号明細書（特許文献１）に記載された半導体電力変換回路は、半導体電力変換回路内の半導体電力逆変換回路を直列冗長化した構造を有し、各半導体電力逆変換回路に対してバイパス回路が設けられている。半導体電力逆変換回路が故障した場合、この半導体逆変換回路をバイパス回路によってバイパスすることで、半導体電力変換回路の出力停止を防ぎ、再循環ポンプの停止を回避できるようになっている。
従来の半導体電力変換回路故障時の再循環ポンプ停止を回避する技術は、半導体電力変換回路内の半導体素子が単一故障した場合、この故障した半導体素子を含む半導体電力逆変換回路をバイパスすることで、半導体電力変換回路の出力の停止を回避できるようになっている。 In the conventional technology for avoiding the stop of the recirculation pump when the semiconductor power conversion circuit fails, when a single semiconductor element in the semiconductor power conversion circuit fails, the semiconductor power reverse conversion circuit including the failed semiconductor element is bypassed. Thus, the stop of the output of the semiconductor power conversion circuit can be avoided.
しかし、半導体電力変換回路の故障部位の修理を行う場合は、再循環ポンプは停止となる。半導体電力変換回路に電圧を印加した状態では、故障部位を修理できないため、可変電圧可変周波数電源装置を停止する必要があるからである。 However, when repairing the failed part of the semiconductor power conversion circuit, the recirculation pump is stopped. This is because, in a state where a voltage is applied to the semiconductor power conversion circuit, the faulty part cannot be repaired, so that the variable voltage variable frequency power supply device needs to be stopped.
また、半導体電力変換回路を保守点検する場合も、再循環ポンプは停止となる。半導体電力変換回路に電圧を印加した状態では保守点検を実施できないためである。 Also, the maintenance of the semiconductor power conversion circuit also stops the recirculation pump. This is because maintenance inspection cannot be performed in a state where a voltage is applied to the semiconductor power conversion circuit.
可変電圧可変周波数電源装置は、電源である所内電源系もしくは入力変圧器の故障発生または保守点検時などの給電が停止される場合には、停止してしまう。この場合も、再循環ポンプは停止してしまう。 The variable voltage variable frequency power supply device stops when power supply is stopped, such as when a failure occurs in the on-site power supply system or input transformer that is the power supply, or during maintenance and inspection. In this case also, the recirculation pump stops.
また、半導体電力変換回路内の冗長化（二重化）されていない箇所が故障した場合、半導体電力変換回路内部での故障拡大の防止および再循環ポンプ駆動電動機の保護を目的として、制御装置により、可変電圧可変周波数電源装置は停止される。この場合も、再循環ポンプは停止となる。 In addition, when a non-redundant (redundant) part in the semiconductor power conversion circuit fails, it can be changed by the control device to prevent the failure from expanding inside the semiconductor power conversion circuit and to protect the recirculation pump drive motor. The voltage variable frequency power supply is stopped. In this case also, the recirculation pump is stopped.
再循環ポンプが停止すると、次のような問題が生じる。 When the recirculation pump stops, the following problems occur.
原子炉冷却材再循環系は、通常、２系統が同時に運用されており、それぞれに再循環ポンプが備えられる。このため、１台の再循環ポンプが停止した場合でも、他の１台が継続運転し、原子炉圧力容器内の冷却材は循環し続ける。 Normally, two reactor coolant recirculation systems are operated simultaneously, and each is provided with a recirculation pump. For this reason, even when one recirculation pump stops, the other one continues to operate, and the coolant in the reactor pressure vessel continues to circulate.
しかし、この場合、再循環ポンプが停止した側のループ配管内では冷却材の循環が止まる。このため、このループ配管内の冷却材温度が下がり、原子炉圧力容器内との温度差が大きくなる。この温度差により原子炉圧力容器とループ配管の接続部付近における熱的疲労が増加する。 However, in this case, the circulation of the coolant stops in the loop pipe on the side where the recirculation pump is stopped. For this reason, the coolant temperature in this loop piping falls, and the temperature difference with the inside of a reactor pressure vessel becomes large. This temperature difference increases thermal fatigue near the connection between the reactor pressure vessel and the loop piping.
したがって、再循環ポンプの停止は、プラント寿命に影響する。 Therefore, stopping the recirculation pump affects the plant life.
また、１台の再循環ポンプが停止した場合、２台同時運転時に比べ、原子炉圧力容器内の冷却材流量が低減する。 In addition, when one recirculation pump is stopped, the coolant flow rate in the reactor pressure vessel is reduced as compared to when two units are operating simultaneously.
したがって、再循環ポンプの停止は、原子炉出力の低下につながる。 Therefore, stopping the recirculation pump leads to a decrease in reactor power.
さらに、１台の再循環ポンプ３が停止した場合、再循環ポンプを１台停止、１台運転という速度不平衡の状態で運転することになる。この場合、再循環ポンプにより駆動流を与えられている、原子炉圧力容器内のジェットポンプは、再循環ポンプ２台を同速で運転している時に比べ、大きな流量を扱うことになる。このため、ジェットポンプでキャビテーションが発生する可能性が大きくなる。キャビテーションが発生した場合、ジェットポンプに振動、騒音およびエロージョンが発生する。 Further, when one recirculation pump 3 is stopped, one recirculation pump is stopped and operated in an unbalanced state of one operation. In this case, the jet pump in the reactor pressure vessel, which is provided with a driving flow by the recirculation pump, handles a larger flow rate than when two recirculation pumps are operated at the same speed. For this reason, possibility that cavitation will generate | occur | produce with a jet pump becomes large. When cavitation occurs, vibration, noise and erosion occur in the jet pump.
したがって、再循環ポンプの停止は、ジェットポンプに悪影響を与える。 Therefore, stopping the recirculation pump adversely affects the jet pump.
再循環ポンプの停止による弊害を防止するために、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることのできる技術の開発が望まれる。 In order to prevent the harmful effects caused by the stoppage of the recirculation pumps, it is desired to develop a technique capable of operating two recirculation pumps in a state of speed equilibrium without stopping any one recirculation pump.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、沸騰水型原子炉の原子炉冷却材再循環系において、可変電圧可変周波数電源に給電する電源の故障もしくは保守点検時、又は可変電圧可変周波数電源装置内の故障もしくは保守点検時においても、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることができる再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and in a reactor coolant recirculation system of a boiling water reactor, at the time of failure or maintenance inspection of a power source supplying power to a variable voltage variable frequency power source, or variable voltage A power supply system for a recirculation pump capable of operating two recirculation pumps in a state of speed equilibrium without stopping one recirculation pump even at the time of failure or maintenance in the variable frequency power supply device, and its An object is to provide a control method.
本発明に係る再循環ポンプの電源システムは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、再循環ポンプ駆動電動機を駆動するための電力変換装置と、前記電力変換装置に対して並列冗長化した予備用電力変換装置と、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の入力側および出力側にそれぞれ設けられる電気的遮断器と、前記電気的遮断器の開閉を制御し回路構成を切り替える切替制御装置とを有し、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置は、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力をするように制御可能に構成したものである。 In order to solve the above-described problem, a power supply system for a recirculation pump according to the present invention includes a power conversion device for driving a recirculation pump drive motor, and the power conversion device as described in claim 1. A spare power converter that is made redundant in parallel, an electrical circuit breaker provided on each of the input side and the output side of the power converter and the standby power converter, and controlling opening and closing of the electrical circuit breaker. A switching control device that switches a circuit configuration, and the power conversion device and the backup power conversion device are configured to be controllable so as to output in accordance with a rotation speed of the recirculation pump drive motor. .
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、電源部から給電し再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置の停止と同時にこの電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を前記電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有する方法である。 Moreover, the power supply system control method of the recirculation pump according to the present invention includes a power conversion device that feeds power from a power supply unit and drives a recirculation pump drive motor as described in claim 2 in order to solve the above-described problem. A circuit switching step of electrically disconnecting the power conversion device simultaneously with the stop of the power supply and electrically connecting a standby power conversion device to the power supply unit and the recirculation pump drive motor; and rotation of the recirculation pump drive motor And an adjustment output step of starting the standby power converter with an output corresponding to the speed.
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置に給電する電源部の停電と同時にこの電源部および前記電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を他の電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有する方法である。 Moreover, in order to solve the above-described problem, the power supply system control method for the recirculation pump according to the present invention includes a power supply unit that supplies power to the power conversion device that drives the recirculation pump drive motor. A circuit switching step of electrically disconnecting the power supply unit and the power conversion device simultaneously with a power failure and electrically connecting a standby power conversion device to another power supply unit and the recirculation pump drive motor; and the recirculation And an adjustment output step of starting the standby power converter with an output corresponding to the rotational speed of the pump drive motor.
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、他の電源部、運転中の他の電力変換装置または運転中の前記予備用電力変換装置が故障した際に、回路切り替えを行うことなく、故障して停止中の前記電力変換装置内の制御装置に対して故障信号のリセットを行うステップと、前記電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。 Moreover, in order to solve the above-described problem, the power supply system control method for the recirculation pump according to the present invention provides a recirculation pump from the standby power conversion device as the power conversion device is stopped. When power is supplied to the drive motor, when another power supply unit, another power converter in operation, or the spare power converter in operation is out of order, it will fail and stop without switching the circuit. It is a method which has the step which resets a failure signal with respect to the control apparatus in the said power converter device in the inside, and the step which restarts the said power converter device.
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の電力変換装置またはこの電力変換装置に給電する電源部で故障が発生した場合、前記電力変換装置を停止するステップと、前記予備用電力変換装置を停止するステップと、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の停止により空転している前記再循環ポンプ駆動電動機に対し前記予備用電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。 Moreover, in order to solve the above-mentioned problem, the power supply system control method for the recirculation pump according to the present invention provides a recirculation pump from the standby power conversion device as the power conversion device stops, as described in claim 6. In the state where power is supplied to the drive motor, when a failure occurs in the power converter that is operating or the power supply unit that supplies power to the power converter, the step of stopping the power converter, and the spare power converter A circuit switching step for switching a circuit so that power can be supplied from the spare power converter to the recirculation pump drive motor that is idling due to the stop of the power converter and the spare power converter; And restarting the standby power converter with an output corresponding to the rotational speed of the idling recirculation pump drive motor. .
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項７に記載したように、電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の前記予備用電力変換装置を停止するステップと、この停止にともない空転を開始する再循環ポンプ駆動電動機に前記電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。
Moreover, in order to solve the above-described problem, the power supply system control method for the recirculation pump according to the present invention includes a power supply unit or a power conversion device that has a standby power conversion device as described in
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項８に記載したように、電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、停止している前記電力変換装置と前記予備用電力変換装置とが前記再循環ポンプ駆動電動機に並列接続されるよう回路を切り替える回路切替ステップと、前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号と同期した前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号により、出力なしの状態で前記停止している電力変換装置を始動するステップと、前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記停止している電力変換装置出力を上昇させるステップと、この上昇と同時に前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記予備用電力変換装置出力を下降させるステップと、前記予備用電力変換装置の出力をゼロにしてこの予備用電力変換装置を停止するステップと、前記予備用電力変換装置を前記再循環ポンプ駆動電動機から電気的に切り離すことにより、前記停止している電力変換装置のみによって前記再循環ポンプ駆動電動機が給電されるように回路を切り替える回路切替ステップとを有する方法である。 Moreover, in order to solve the above-described problem, the power supply system control method for the recirculation pump according to the present invention includes a power supply unit or a power conversion device, and a standby power conversion device. A circuit switching step for switching a circuit so that the power conversion device and the standby power conversion device that are stopped in a state of supplying power to the recirculation pump drive motor are connected in parallel to the recirculation pump drive motor; The stopped power conversion device is started without output by the control signal used in the stopped power conversion device in synchronization with the control signal used in the standby power conversion device. And a step of increasing the output of the stopped power converter by changing a control signal used in the stopped power converter. Simultaneously with this increase, the control signal used in the standby power converter is changed to lower the output of the standby power converter, and the output of the standby power converter is set to zero. A step of stopping the standby power conversion device, and electrically disconnecting the backup power conversion device from the recirculation pump drive motor, whereby the recirculation pump drive motor is powered only by the stopped power conversion device And a circuit switching step for switching circuits.
本発明に係る再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法によれば、沸騰水型原子炉の原子炉冷却材再循環系において、可変電圧可変周波数電源に給電する電源の故障もしくは保守点検時、または可変電圧可変周波数電源装置内の故障もしくは保守点検時においても、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることができる。 According to the power supply system of the recirculation pump and the control method therefor according to the present invention, in the reactor coolant recirculation system of the boiling water reactor, at the time of failure or maintenance check of the power source supplying power to the variable voltage variable frequency power source, or Even at the time of failure or maintenance inspection in the variable voltage variable frequency power supply device, it is possible to operate two recirculation pumps in a state of speed equilibrium without stopping one recirculation pump.
本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 An embodiment of a power supply system for a recirculation pump according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施形態を示す全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a power supply system for a recirculation pump according to the present invention.
原子炉冷却材再循環システム２０は、原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０、原子炉冷却材再循環系２１、電源部３０ａおよび３０ｂを備える。
The reactor
原子炉冷却材再循環系２１は、沸騰水型原子炉に対して広く適用されている２系統の冷却水の再循環系統であり、原子炉圧力容器２２、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂ、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂ、ループ配管２５およびジェットポンプ２６を備える。
The reactor
再循環ポンプ２４ａは再循環ポンプ駆動電動機２３ａによって駆動され、互いの動作は連動する。再循環ポンプ２４ｂと再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの駆動関係も同様である。再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂは、ループ配管２５を介して原子炉圧力容器２２に接続される。
The
再循環流量制御装置２７は、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。再循環流量制御装置２７は、可変電圧可変周波数電源システム１０に対して、可変電圧可変周波数電源システム１０の出力を制御するための、速度要求信号αを送信する機能を有する。
The recirculation flow
この速度要求信号αは、可変電圧可変周波数電源システム１０の出力を制御することにより、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度を制御するための信号である。したがって、再循環流量制御装置２７は、この速度要求信号αにより、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの速度を制御し、炉心冷却材２８およびジェットポンプ駆動流２９の流量を変化させ、原子炉出力を制御することができる。
The speed request signal α is a signal for controlling the rotation speed of the recirculation
炉心冷却材２８は、再循環ポンプ２４ａまたは２４ｂにより昇圧され、ループ配管２５内を移動して原子炉圧力容器２２に到達し、ジェットポンプ駆動流２９としてジェットポンプ２６を通過して炉心下部に達し、炉心を通ってループ配管２５へ戻る、という循環過程を繰り返す。
The
可変電圧可変周波数電源システム１０は、２台の原子炉冷却材再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを駆動するために必要な台数Ｎ台（本実施形態においては２台とする）の通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂと、１台の予備半導体電力変換装置１１ｓと、電気的遮断機構１２と、切替制御装置１３とを備える。
The variable voltage variable frequency
電源部３０ｘは、三相交流電源としての所内電源系３１ｘおよびこの三相交流を受電し変圧する変圧器３２ｘからなる。この変圧器３２ｘは、変圧した三相交流を、可変電圧可変周波数電源システム１０に与える。ただし、この段落において添え字のｘは全てａまたは全てｂである。
The power supply unit 30x includes an in-house power supply system 31x as a three-phase AC power supply and a transformer 32x that receives and transforms the three-phase AC. The transformer 32 x supplies the transformed three-phase alternating current to the variable voltage variable frequency
ここで、電源部の設置数は、通常運転用半導体電力変換装置の台数Ｎと同数とする。本実施形態においては設置台数が２台の場合について説明する。 Here, the number of power supply units installed is the same as the number N of semiconductor power converters for normal operation. In this embodiment, a case where the number of installed units is two will be described.
電気的遮断機構１２は、電気的遮断器１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏ、１２ｂｏ、１２ｓａｏおよび１２ｓｂｏを備える。各電気的遮断器は、切替制御装置１３から受信する、電気的遮断機構動作信号βに応じて開閉する。この電気的遮断機構１２の各電気的遮断器として、遮断器または半導体スイッチなどの電気的遮断器を用いることができる。
The electric breaking mechanism 12 includes electric breakers 12ai, 12bi, 12sai, 12sbi, 12ao, 12bo, 12sao and 12sbo. Each electric circuit breaker opens and closes in response to an electric circuit breaker operation signal β received from the switching
切替制御装置１３は、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。切替制御装置１３は、電気的遮断機構１２の各電気的遮断器に対して、電気的遮断機構動作信号βを送信して開閉を制御することにより、可変電圧可変周波数電源システム１０内の回路切り替えを統括する機能を有する。
The switching
通常運転用半導体電力変換装置１１ｘの入力側は、電気的遮断器１２ｘｉを介して電源部３０ｘと接続される。通常運転用半導体電力変換装置１１ｘの出力側は、電気的遮断器１２ｘｏを介して再循環ポンプ駆動電動機２３ｘと接続される。予備半導体電力変換装置１１ｓの入力側は、電気的遮断器１２ｓｘｉを介して電源部３０ｘと接続される。予備半導体電力変換装置１１ｓの出力側は、電気的遮断器１２ｓｘｏを介して再循環ポンプ２４ｘと接続される。ただし、この段落において添え字のｘは全てａまたは全てｂである。
The input side of the semiconductor power conversion device 11x for normal operation is connected to the power supply unit 30x via the electrical circuit breaker 12xi. The output side of the semiconductor power converter 11x for normal operation is connected to the recirculation pump drive motor 23x via the electrical circuit breaker 12xo. The input side of the spare semiconductor
なお、予備半導体電力変換装置１１ｓの入力側は、全ての電源部から給電可能なように構成されることに注意する。電源部の設置台数が３台以上の場合においても、予備半導体電力変換装置１１ｓは、任意の電源部から給電可能なように、各電源部に対してそれぞれ電気的遮断器を介して接続される。すなわち、予備半導体電力変換装置１１ｓは、全ての通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂに対して並列冗長化可能なように接続される。
Note that the input side of the spare semiconductor
次に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの構成について説明する。
Next, the configuration of the
図２は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂならびに予備半導体電力変換装置１１ｓの構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
通常運転用半導体電力変換装置１１ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓについては、通常運転用半導体電力変換装置１１ａと構成を同じくするので、説明を省略する。
The normal operation semiconductor
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、半導体電力変換回路１４ａ、制御装置１８ａおよび故障検出装置１９ａを備える。
The semiconductor
半導体電力変換回路１４ａは、半導体電力順変換回路１５ａ、半導体電力逆変換回路１６ａおよび平滑コンデンサ１７ａを備える。
The semiconductor
半導体電力順変換回路１５ａの入力側は、故障検出装置１９ａを介して電気的遮断器１２ａｉと接続され、出力側は、半導体電力逆変換回路１６ａの入力側と接続される。この半導体電力順変換回路１５ａは、電源部３０ａから受けた、変圧された三相交流を、直流に変換する機能を有する。
The input side of the semiconductor power
半導体電力逆変換回路１６ａの出力側は、故障検出装置１９ａを介して電気的遮断器１２ａｏと接続される。この半導体電力逆変換回路１６ａは、半導体電力順変換回路１５ａから受けた直流を、任意の周波数および電圧を持つ交流に変換する機能を有する。
The output side of the semiconductor power
また、半導体電力順変換回路１５ａと半導体電力逆変換回路１６ａの間には、平滑コンデンサ１７ａを設ける。
A smoothing
制御装置１８ａは、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。制御装置１８ａは、再循環流量制御装置２７から受信した速度要求信号αに応じて、半導体電力変換回路１４ａに対して半導体素子制御信号δａを送信する機能を有する。この制御は、出力電圧と出力周波数の比が一定となるように行う。
The
また、制御装置１８ａは、故障検出装置１９ａから故障信号γａを受けた場合には、半導体電力変換回路１４ａに対して半導体素子制御信号δａを送り、半導体電力変換回路１４ａを停止させる機能を有する。
In addition, when receiving the failure signal γa from the
故障検出装置１９ａは、半導体電力変換回路１４ａの入出力電流が、あらかじめ設定された入出力電流の制限値と比較して異常がある場合に、制御装置１８ａに対して、この異常を知らせる故障信号γａを送信する機能を有する。
When the input / output current of the semiconductor
次に、可変電圧可変周波数電源システム１０の作用について説明する。
Next, the operation of the variable voltage variable frequency
なお、本実施形態においては、手順４を除き、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの給電系統の不具合に対する処理についてのみ説明する。再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの給電系統の不具合に対する処理については、対称性を鑑み、添え字を適宜置き換えて読むことによって同様に行うことができるため、説明を省略する。
In the present embodiment, except for the procedure 4, only the processing for the malfunction of the power feeding system of the recirculation
通常、可変電圧可変周波数電源システム１０の電気的遮断機構１２の各電気的遮断器は、１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ａｏおよび１２ｂｏを閉じ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ｓａｏおよび１２ｓｂｏを開いた回路構成で運転される（以下、通常運転中という）。図１に示された回路構成は、通常運転中のものである。
Usually, each electric circuit breaker of the electric circuit breaker 12 of the variable voltage variable frequency
通常運転中は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂが運転しており、予備半導体電力変換装置１１ｓは停止している。
During normal operation, the
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは再循環ポンプ駆動電動機２３ａに、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは再循環ポンプ駆動電動機２３ｂに、それぞれ給電している。
The normal operation
通常運転中に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａについて、故障が発生した場合や保守点検を実施する場合、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは停止する。
During normal operation, when a failure occurs in the normal operation semiconductor
この場合、次の手順（手順１）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
In this case, the rotation speed of the two recirculation
図３は、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機２３ａの、回転速度４１ａの低下および復帰に係る速度−時間特性図である。
FIG. 3 is a speed-time characteristic diagram related to the decrease and return of the
故障発生時は、故障検出装置１９ａは、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内での故障発生を検知し、制御装置１８ａに対して故障信号γａを送信する。
When a failure occurs, the
次に、制御装置１８ａは、故障信号１９ａを受信し、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図３のＡ点）。
Next, the
また、保守点検時も、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図３のＡ点）。
Also during the maintenance inspection, the
このとき、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、駆動電力を失い、慣性による空転（フリーラン）状態になる。このため、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａは、次第に下がっていく（図３のＡ点−Ｂ点間）。
At this time, the recirculation
図４は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの故障等に起因する予備半導体電力変換装置１１ｓの始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
FIG. 4 is a schematic circuit configuration diagram of the variable voltage variable frequency
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図４に示す回路に切り替える。
Simultaneously with the output stop of the semiconductor
この図４に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、電源部３０ａから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
By operating with the circuit configuration shown in FIG. 4, the standby semiconductor
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。この半導体素子制御信号δｓは、半導体電力変換回路１４ｓが、空転している再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度（空転速度）に応じた電圧および周波数を出力（以下、調整出力という）するように、制御する信号である。
Next, the
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して調整出力を開始する（図３のＢ点）。予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、故障発生または保守点検実施前の回転速度まで復帰するよう運転する（図３のＢ−Ｃ間）。この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａと、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの回転速度４１ｂは、平衡状態に復帰する（図３のＣ点）。
Subsequently, the standby semiconductor
以上の手順（手順１）によって、通常運転中に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを停止させる場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに、故障発生または保守点検実施前の平衡状態に復帰させることができる。
When the semiconductor
また、通常運転中に、電源部３０ａについて、故障が発生した場合や保守点検を実施する場合、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは停電する。
In addition, during a normal operation, when a failure occurs in the
この場合は、次の手順（手順２）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
In this case, the recirculation
制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを停止する（図３上のＡ点）。再循環ポンプ駆動電動機２３ａは空転を開始し、回転速度４１ａが次第に下がっていく（図３のＡ点−Ｂ点間）。
The
図５は、電源部３０ａの停電に起因する予備半導体電力変換装置１１ｓの始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
FIG. 5 is a schematic circuit configuration diagram of the variable voltage variable frequency
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図５に示す回路に切り替える。
Simultaneously with the output stop of the semiconductor
この図５に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、停電した電源部３０ａを避け健全な電源部３０ｂから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
By operating with the circuit configuration shown in FIG. 5, the standby semiconductor
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。
Next, the
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して調整出力を開始する（図３のＢ点）。予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、故障発生または保守点検実施前の回転速度まで復帰するよう運転する（図３のＢ−Ｃ間）。この結果、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂは、平衡状態に復帰する（図３のＣ点）。
Subsequently, the standby semiconductor
以上の手順（手順２）によって、通常運転中に、電源部３０ａが停電する場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに故障発生または保守点検実施前の平衡状態に復帰させることができる。
According to the above procedure (procedure 2), when the
図５に示す回路構成では、一つの電源部３０ｂのみが、可変電圧可変周波数電源システム１０に対する給電を担う。このため、入力変圧器３２ｂの容量が十分でない場合は、回転速度４１ａおよび４１ｂを、故障発生または保守点検実施前の平衡状態まで復帰させることができない。
In the circuit configuration shown in FIG. 5, only one
この場合は、次の手順（手順３）により、故障発生または保守点検実施前に比べ、低い回転速度において平衡状態を実現する。 In this case, the following procedure (procedure 3) realizes an equilibrium state at a lower rotational speed than before occurrence of a failure or maintenance inspection.
図６は、復帰速度を低減した場合における、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの、回転速度４１ａおよび４１ｂの低下および復帰に係る速度−時間特性図である。
FIG. 6 is a speed-time characteristic diagram related to the decrease and return of the
まず、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図６上のＡ点）。再循環ポンプ駆動電動機２３ａは空転を開始し、回転速度４１ａが次第に下がっていく（図６のＡ点−Ｂ点間）。
First, the
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図５に示す回路に切り替える。
Simultaneously with the stop of the semiconductor
この図５に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、停電した電源部３０ａを避け健全な電源部３０ｂから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
By operating with the circuit configuration shown in FIG. 5, the standby semiconductor
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。また、制御装置１８ｂは、半導体素子制御信号δｂを半導体電力変換回路１４ｂに送信する。
Next, the
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは再循環ポンプ駆動電動機２３ｂに対して、それぞれ調整出力を開始する。（図６のＢ点）。
Subsequently, the standby semiconductor
また、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの回転速度４１ｂを、一定量だけ低減する。
Moreover, the
予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、この一定量低減後の回転速度４１ｂまで復帰するよう運転する（図６のＢ−Ｃ間）。
The spare semiconductor
この結果、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂは、平衡状態に復帰する（図６のＣ点）。
As a result, the
以上の手順（手順３）によれば、通常運転中に、電源部３０ａが停電し、かつ入力変圧器３２ｂの容量が十分でない場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに平衡状態に復帰させることができる。
According to the above procedure (Procedure 3), during normal operation, when the
本実施形態の原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内での故障発生もしくは保守点検時において、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを電気的に切り離し、健全な予備半導体電力変換装置１１ｓによって再循環ポンプ駆動電動機２３ａを運転するよう、回路を構成することができる。
According to the variable voltage variable frequency
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、所内電源系３１ａまたは入力変圧器３２ａの故障発生もしくは保守点検時において、電源部３０ａおよび通常運転用半導体電力変換装置１１ａを電気的に切り離し、健全な電源部３０ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓによって再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを運転するよう、回路を構成することができる。
In addition, the variable voltage variable frequency
このため、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、空転を余儀なくされた場合でも、一時的な速度低下はあるものの、空転前の回転速度を維持でき、また入力変圧器３２ｂの容量不足の際にも、空転前の速度より低い速度ではあるが回転速度を回復することができる。
For this reason, even if the recirculation
この結果、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを同等の速度にて継続運転することが可能であり、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂは継続運転可能となる。
As a result, the two recirculation
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、ループ配管２５内における炉心冷却材２８の循環を維持することができ、ループ配管２５内の炉心冷却材２８の温度を維持し、ループ配管２５と原子炉圧力容器２２との接続部付近の熱的疲労の増加および原子炉出力の低下を短時間および最小限に抑えることが可能となる。
Therefore, according to the variable voltage variable frequency
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの速度不平衡にともない発生する可能性があるジェットポンプ２６内のキャビテーション発生の可能性を低下させることができる。このため、キャビテーションによるジェットポンプ２６への振動、騒音およびエロージョン等の悪影響を抑えることが可能となる。
In addition, the variable voltage variable frequency
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備半導体電力変換装置１１ｓ始動の際に、空転中の再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂの回転速度４１ａまたは４１ｂに応じた電圧および周波数を、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂに印加することができる。
Further, the variable voltage variable frequency
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、過度な負荷をかけることなく、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂを継続運転させる事ができる。
Therefore, according to the variable voltage variable frequency
図７は、予備運転中における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
FIG. 7 is a schematic circuit diagram of the variable voltage variable frequency
予備運転中とは、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの停止時において、可変電圧可変周波数電源システム１０の電気的遮断器１２ｓａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｏおよび１２ｂｏを閉じ、１２ａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏおよび１２ｓｂｏを開いた図７に示す回路構成で、可変電圧可変周波数電源システム１０を運転している状態をいう。
During preliminary operation, when the
予備運転中において、電源部３０ａもしくは３０ｂ、運転中の通常運転用半導体電力変換装置１１ｂまたは予備半導体電力変換装置１１ｓで故障が発生する場合がある。
During the preliminary operation, a failure may occur in the
しかし、この故障は一過性である場合がある。 However, this failure may be transient.
電源部３０ｘまたは半導体電力変換装置１１ｙについて、予備運転中に一過性の故障が発生した場合には、次の手順（手順４）により、速やかに故障発生前の予備運転状態に復帰する。 When a transient failure occurs during the preliminary operation of the power supply unit 30x or the semiconductor power conversion device 11y, the preliminary operation state before the failure is promptly restored by the following procedure (procedure 4).
なお、手順４において、添え字ｘとｙの組み合わせ（ｘ、ｙ）は、（ａ、ｓ）または（ｂ、ｂ）を表すものとする。 In step 4, the combination (x, y) of the subscripts x and y represents (a, s) or (b, b).
制御装置１８ｙは、故障検出装置１９ｙが発信した故障信号γｙを受けて、半導体素子制御信号δｙを発信する。 The control device 18y receives the failure signal γy transmitted from the failure detection device 19y and transmits a semiconductor element control signal δy.
半導体電力変換回路１４ｙは、この半導体素子制御信号δｙを受けて停止する。 The semiconductor power conversion circuit 14y stops upon receiving this semiconductor element control signal δy.
この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘは空転状態になり、徐々に失速する。 As a result, the recirculation pump drive motor 23x is idling and gradually stalls.
次に、制御装置１８ｙに対して、故障信号のリセットを行う。 Next, the failure signal is reset for the control device 18y.
次に、制御装置１８ｙは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ｙに対して半導体素子制御信号δｙを送信する。 Next, the control device 18y transmits a semiconductor element control signal δy to the semiconductor power conversion circuit 14y in order to make an adjustment output.
続いて、半導体電力変換装置１１ｙは、この半導体素子制御信号δｙを受けて再始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ｘの回転速度にあわせた調整出力を開始する。 Subsequently, the semiconductor power conversion device 11y restarts upon receiving this semiconductor element control signal δy, and starts adjustment output in accordance with the rotational speed of the recirculation pump drive motor 23x in the idling state.
なお、可変電圧可変周波数電源システム１０は、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを復帰させる速度として、故障発生前と比べて低減した速度を選び、この低減速度にて、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを平衡状態にすることもできる。
The variable voltage variable frequency
以上の手順（手順４）により、故障が一過性だった場合は、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを速やかに故障発生前の速度まで復帰して継続運転することができる。 According to the above procedure (procedure 4), when the failure is transient, the recirculation pump drive motor 23x can be quickly returned to the speed before the failure occurs and continuously operated.
可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備運転中において、所内電源系３１ｘ、入力変圧器３２ｘまたは運転中の半導体電力変換装置１１ｙに故障が発生し、その故障が一過性であった場合には、故障発生により停止した半導体電力変換装置１１ｙに対し故障信号のリセットを行い再起動することで、健全な半導体電力変換装置１１ｙにて回路を構成することができる。
The variable voltage variable frequency
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、一時的な速度低下はあるものの速度を維持し、または速度低減して、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを、同等の速度にて継続運転することが可能となる。
Therefore, according to the variable voltage variable frequency
また、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂが、一過性でない故障を起こす場合がある。
In addition, during the preliminary operation, the
この場合、次の手順（手順５）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
In this case, the rotation speed of the two recirculation
制御装置１８ｂは、故障検出装置１９ｂが発信した故障信号γｂを受けて、半導体素子制御信号δｂを発信する。半導体電力変換回路１４ｂは、この半導体素子制御信号δｂを受けて停止する。
The
また、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを発信し、半導体電力変換回路１４ｓを停止する。
The
この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂは、共に空転状態になる。
As a result, both the recirculation
図８は、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂに故障が起きた場合における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
FIG. 8 is a schematic circuit configuration diagram of the variable voltage variable frequency
予備半導体電力変換装置１１ｓの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｂｉおよび１２ｂｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｏを閉じて、図８に示す回路に切り替える。
Simultaneously with the stop of the standby semiconductor
次に、制御装置１８ｓは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ｓに対し、半導体素子制御信号δｓを送信する。
Next, the
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、この半導体素子制御信号δｓを受けて再始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度にあわせた調整出力を開始する。
Subsequently, the standby semiconductor
なお、この調整出力は、必ずしも故障発生前の速度まで復帰させるための出力とは限らない。図８に示す回路構成では、一つの電源部３０ｂおよび一つの予備半導体電力変換装置１１ｓのみが２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂに対する給電を担う。このため、入力変圧器３２ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓの容量が十分でないと、各再循環ポンプ駆動電動機に対する給電が不足する場合がある。
Note that this adjustment output is not necessarily an output for returning to the speed before the occurrence of the failure. In the circuit configuration shown in FIG. 8, only one
この場合は、制御装置１８ｓは、故障発生または保守点検実施前に比べ、低い回転速度において平衡状態を実現するように、半導体電力変換回路１４ｓに対し、半導体素子制御信号δｓを送信する。
In this case, the
以上の手順（手順５）により、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂが一過性でない故障を起こした場合において、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂは、故障発生前の速度またはこの速度より低減した速度まで復帰でき、速度平衡状態で継続運転することができる。
According to the above procedure (procedure 5), when the
可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備運転中において、所内電源系３１ｂ、入力変圧器３２ｂまたは運転中の通常運転用半導体電力変換装置１１ｂで故障が発生した場合、故障箇所を電気的に切り離し、健全な所内電源系３１ａ、入力変圧器３２ａおよび予備半導体電力変換装置１１ｓにて回路を構成することができる。
When a failure occurs in the in-house
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、一時的な速度低下はあるものの速度を維持し、または速度低減して、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを、同等の速度にて継続運転することが可能となる。
Therefore, according to the variable voltage variable frequency
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの故障修理または保守点検時、可変電圧可変周波数電源システム１０は、図４に示す回路構成により運転される。
At the time of failure repair or maintenance inspection of the
また、電源部３０ａの故障修理または保守点検時、可変電圧可変周波数電源システム１０は、図５に示す回路構成により運転される。
Further, the variable voltage variable frequency
この故障修理または保守点検が終了した場合、可変電圧可変周波数電源システム１０の回路構成を、図１に示す通常運転時の状態に復旧させることができる。
When this fault repair or maintenance check is completed, the circuit configuration of the variable voltage variable frequency
この場合、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる手順として、次の二つをあげることができる。
In this case, there are the following two procedures for quickly returning the rotational speeds of the two recirculation
第一の手順（手順６−１）は、復旧時に、回転速度４１ａの一時的な低下をともなう手順である。
The first procedure (procedure 6-1) is a procedure involving a temporary decrease in the
図３のＤ点以降は速度低減せず予備運転している状態からの第一の手順による復旧時の、図６のＤ点以降は速度低減して予備運転している状態からの第一の手順による復旧時の、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの速度−時間特性図である。
After the point D in FIG. 3, the first procedure from the state in which the speed is reduced after the point D in FIG. It is a speed-time characteristic figure of recirculation
まず、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを発信し、半導体電力変換回路１４ｓを停止する。（図３または図６のＤ点）。
First, the
このとき、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、空転状態になり徐々に失速する（図３または図６のＤ点−Ｅ点間）。
At this time, the recirculation
図４に示す回路構成の場合、予備半導体電力変換装置１１ｓの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを開放し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを閉じて、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
In the case of the circuit configuration shown in FIG. 4, simultaneously with the stop of the standby semiconductor
図５に示す回路構成の場合は、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを開放し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを閉じて、図１に示す通常運転用回路に切り替える。 In the case of the circuit configuration shown in FIG. 5, the electric circuit breakers 12sbi and 12sao are opened, the electric circuit breakers 12ai and 12ao are closed, and the circuit is switched to the normal operation circuit shown in FIG.
次に、制御装置１８ａは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ａに対し、半導体素子制御信号δａを送信する。
Next, the
続いて、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、この半導体素子制御信号δａを受けて始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａにあわせた調整出力を開始する（図３または図６のＥ点）。
Subsequently, the semiconductor
なお、この調整出力は、故障発生前の速度まで復帰させるための出力とする。速度低減状態で予備運転を行っている場合には、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａの通常運転速度への復帰に合わせ、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの速度４１ｂも通常運転速度へ復帰させる（図６のＥ点以降）。
This adjustment output is an output for returning to the speed before the occurrence of the failure. When the preliminary operation is performed in the speed reduced state, the
この第一の手順（手順６−１）によって、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの一時的な速度低下はあるものの、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧することができる。また、予備運転を速度低減状態で行っていた場合は、通常運転速度を回復することができる。
By this first procedure (procedure 6-1), the circuit configuration can be restored from the preliminary operation state to the normal operation state although there is a temporary speed reduction of the recirculation
第二の手順（手順６−２）は、復旧時に、回転速度４１ａを低下させずにすむ手順である。
The second procedure (procedure 6-2) is a procedure that does not reduce the
この第二の手順（手順６−２）は、半導体素子制御信号δａと３４ｓを同期させることにより、停止状態から運転状態へ移行する通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力と、運転状態から停止状態へ移行する予備半導体電力変換装置１１ｓの出力とを、オーバーラップさせることに特徴がある。
In the second procedure (procedure 6-2), by synchronizing the semiconductor element control signals δa and 34s, the output of the
図９のＤ点以降は速度低減せず予備運転している状態からの第二の手順による復旧時の、図１０のＤ点以降は速度低減して予備運転している状態からの第二の手順による復旧時の、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの速度−時間特性図である。
After the point D in FIG. 9, the second procedure from the state in which the speed is reduced after the point D in FIG. It is a speed-time characteristic figure of recirculation
まず、図４および図５に示す回路構成において、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉと１２ａｏを閉じる。
First, in the circuit configuration shown in FIGS. 4 and 5, the switching
次に、制御装置１８ａは、出力をゼロにするように、半導体電力変換回路１４ａに対し、半導体素子制御信号δａを送信する。
Next, the
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、半導体素子制御信号δａを受け、出力ゼロの状態で始動する（図９または図１０のＤ点）。
The semiconductor
続いて、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを送信し、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力を徐々に上昇させる。
Subsequently, the
同時に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを送信し、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力を徐々に下降させる。
At the same time, the
この半導体素子制御信号δａおよび３４ｓは、互いに同期している。この同期は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力および予備半導体電力変換装置１１ｓの出力をあわせて（オーバーラップさせて）運転される、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度を、一定に保つように行われる（図９または図１０のＤ−Ｅ点）。
The semiconductor element control signals δa and 34s are synchronized with each other. This synchronization keeps the rotational speed of the recirculation
このオーバーラップの末に、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力はゼロになる（図９または図１０のＥ点）。
At the end of this overlap, the output of the spare
予備運転を図４に示す回路構成で行っていた場合、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力がゼロになると同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを開放して、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
When the preliminary operation is performed with the circuit configuration shown in FIG. 4, the output of the standby semiconductor
また、予備運転を図５に示す回路構成で行っていた場合、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを開放して、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
When the preliminary operation is performed with the circuit configuration shown in FIG. 5, the switching
なお、速度低減状態で予備運転を行っていた場合には、続いて、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａの通常運転速度への復帰に合わせ、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの速度４１ｂも通常運転速度へ復帰させる（図１０のＥ点以降）。
In the case where the preliminary operation is performed in the speed reduced state, the
この第二の手順（手順６−２）によって、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下なしに、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧することができる。また、予備運転を速度低減状態で行っていた場合は、通常運転速度を回復することができる。
By this second procedure (procedure 6-2), it is possible to restore the circuit configuration from the preliminary operation state to the normal operation state without reducing the speed of the recirculation
従来、所内電源系１２ａ、入力変圧器１３ａ、または通常運転用導体電力変換装置１１ａの故障修理または保守点検を実施後の通常状態への回路構成復旧時には、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび原子炉冷却材再循環ポンプ３ａを停止する必要があった。
Conventionally, when the circuit configuration is restored to the normal state after the failure repair or maintenance of the on-site
可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、この故障修理または保守点検実施後に、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧するにあたり、第一の手順（手順６−１）を適用することにより、一時的な速度低下はあるものの再循環ポンプ駆動電動機２３ａの継続運転が可能である。
According to the variable voltage / variable frequency
また、第二の手順（手順６−２）を適用することにより、速度低下なしに再循環ポンプ駆動電動機２３ａの継続運転が可能である。さらに、第二の手順（手順６−２）を適用する場合は、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに印加する電圧を一定に保つことができる。
Further, by applying the second procedure (procedure 6-2), the recirculation
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０は、全く負荷をかけることなく、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを継続運転させながら予備運転状態から通常運転状態へ復旧する事が可能である。
Therefore, the variable voltage variable frequency
可変電圧可変周波数電源システム１０に対し手順１ないし手順６−１を適用するような場合においては、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転がともなう（図３および図６のＢ点およびＥ点）。
When the procedure 1 to the procedure 6-1 are applied to the variable voltage variable frequency
この再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転開始から、通常運転用半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓから給電を受けるまでの時間（空転時間）が長ければ、それだけ再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下が大きくなる。このため、空転時間を短縮することは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂのすみやかな速度平衡状態への復帰につながる。
If the time (idling time) from the start of idling of the recirculation
この空転時間を短縮するために、半導体電力変換回路１４ａの平滑コンデンサ１７ａを利用する。
In order to shorten the idling time, the smoothing
図２に示すように、半導体電力変換回路１４ａは、平滑コンデンサ１７ａを有する。
As shown in FIG. 2, the semiconductor
可変電圧可変周波数電源システム１０を通常運転中、すなわち通常運転用半導体電力変換装置１１ａから再循環ポンプ駆動電動機２３ａに給電している際にも、予備半導体電力変換装置１１ｓ内の平滑コンデンサ１７ｓを充電状態で維持する。
The smoothing
また、可変電圧可変周波数電源システム１０を予備運転中、すなわち予備半導体電力変換装置１１ｓから再循環ポンプ駆動電動機２３ａに給電しており、回路構成を通常運転状態へ切り替えて復旧する際にも、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内の平滑コンデンサ１７ａを充電状態で維持する。
Further, during the preliminary operation of the variable voltage variable frequency
この充電された平滑コンデンサ１７ａおよび１７ｓを利用することにより、可変電圧可変周波数電源システム１０は、手順１ないし手順６−１において、半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓの停止にともなう再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転開始から、半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓによる再循環ポンプ駆動電動機２３ａへの給電開始までの時間を短縮することができ、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下を最小限に抑えることができる。
By using the charged smoothing
１０ 原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム
１１ａ、１１ｂ 通常運転用半導体電力変換装置
１１ｓ 予備半導体電力変換装置
１２ 電気的遮断機構
１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏ、１２ｂｏ、１２ｓａｏ、１２ｓｂｏ 電気的遮断器
１３ 切替制御装置
１４ａ、１４ｂ、１４ｓ 半導体電力変換回路
１５ａ、１５ｂ、１５ｓ 半導体電力順変換回路
１６ａ、１６ｂ、１６ｓ 半導体電力逆変換回路
１７ａ、１７ｂ、１７ｓ 平滑コンデンサ
１８ａ、１８ｂ、１８ｓ 制御装置
１９ａ、１９ｂ、１９ｓ 故障検出装置
２０ 原子炉冷却材再循環システム
２１ 原子炉冷却材再循環系
２２ 原子炉圧力容器
２３ａ、２３ｂ 再循環ポンプ駆動電動機
２４ａ、２４ｂ 再循環ポンプ
２５ ループ配管
２６ ジェットポンプ
２７ 再循環流量制御装置
２８ 炉心冷却材
２９ ジェットポンプ駆動流
３０ａ、３０ｂ 電源部
３１ａ、３１ｂ 所内電源系
３２ａ、３２ｂ 入力変圧器
４１ａ 再循環ポンプ駆動電動機２３ａ速度
４１ｂ 再循環ポンプ駆動電動機２３ｂ速度
α 速度要求信号
β 電気的遮断機構動作信号
γａ、γｂ、γｓ 故障信号
δａ、δｂ、δｓ 半導体素子制御信号
10 Reactor coolant recirculation pump variable voltage variable frequency
Claims (9)
前記電力変換装置に対して並列冗長化した予備用電力変換装置と、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の入力側および出力側にそれぞれ設けられる電気的遮断器と、
前記電気的遮断器の開閉を制御し回路構成を切り替える切替制御装置とを有し、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置は、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力をするように制御可能に構成したことを特徴とする再循環ポンプの電源システム。 A power converter for driving the recirculation pump drive motor;
A spare power conversion device in parallel redundancy with the power conversion device;
An electrical circuit breaker provided on each of the input side and the output side of the power converter and the standby power converter;
A switching control device for controlling the opening and closing of the electrical circuit breaker and switching the circuit configuration;
The power supply system of the recirculation pump, wherein the power conversion device and the backup power conversion device are configured to be controllable so as to output in accordance with a rotation speed of the recirculation pump drive motor.
前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。 Simultaneously with the stop of the power conversion device that feeds power from the power supply unit and drives the recirculation pump drive motor, the power conversion device is electrically disconnected, and the backup power conversion device is electrically connected to the power supply unit and the recirculation pump drive motor. A circuit switching step to connect to,
A power supply system control method for a recirculation pump, comprising: an adjustment output step for starting the standby power converter with an output corresponding to a rotation speed of the recirculation pump drive motor.
前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。 At the same time as the power failure of the power supply unit that supplies power to the power conversion device that drives the recirculation pump drive motor, the power supply unit and the power conversion device are electrically disconnected, and the standby power conversion device is replaced with another power supply unit and the recirculation pump. A circuit switching step for electrically connecting to the drive motor;
A power supply system control method for a recirculation pump, comprising: an adjustment output step for starting the standby power converter with an output corresponding to a rotation speed of the recirculation pump drive motor.
回路切り替えを行うことなく、故障して停止中の前記電力変換装置内の制御装置に対して故障信号のリセットを行うステップと、
前記電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。 In a state where power is supplied from the standby power converter to the recirculation pump drive motor when the power converter is stopped, another power source unit, another power converter operating or the standby power converter operating When it breaks down
Resetting a failure signal to the control device in the power conversion device that has failed and stopped without performing circuit switching; and
And a step of restarting the power converter. A power supply system control method for a recirculation pump.
前記電力変換装置を停止するステップと、
前記予備用電力変換装置を停止するステップと、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の停止により空転している前記再循環ポンプ駆動電動機に対し前記予備用電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、
前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。 In the state where power is supplied from the standby power converter to the recirculation pump drive motor due to the stop of the power converter, when a failure occurs in the power converter that is operating or the power supply unit that supplies power to this power converter,
Stopping the power converter;
Stopping the standby power converter;
A circuit switching step of switching a circuit so that power can be supplied from the spare power converter to the recirculation pump drive motor that is idling due to the stop of the power converter and the spare power converter;
And a step of restarting the standby power converter with an output corresponding to the rotational speed of the idling recirculation pump drive motor.
運転中の前記予備用電力変換装置を停止するステップと、
この停止にともない空転を開始する再循環ポンプ駆動電動機に前記電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、
前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。 In a state where power is supplied from the standby power converter to the recirculation pump drive motor with the stop of the power supply unit or the power converter,
Stopping the standby power converter in operation;
A circuit switching step for switching the circuit so that power can be supplied from the power conversion device to the recirculation pump drive motor that starts idling in accordance with the stop;
And a step of restarting the power converter with an output corresponding to the rotational speed of the idling recirculation pump drive motor.
停止している前記電力変換装置と前記予備用電力変換装置とが前記再循環ポンプ駆動電動機に並列接続されるよう回路を切り替える回路切替ステップと、
前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号と同期した前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号により、出力なしの状態で前記停止している電力変換装置を始動するステップと、
前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記停止している電力変換装置出力を上昇させるステップと、
この上昇と同時に前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記予備用電力変換装置出力を下降させるステップと、
前記予備用電力変換装置の出力をゼロにしてこの予備用電力変換装置を停止するステップと、
前記予備用電力変換装置を前記再循環ポンプ駆動電動機から電気的に切り離すことにより、前記停止している電力変換装置のみによって前記再循環ポンプ駆動電動機が給電されるように回路を切り替える回路切替ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。 In a state where power is supplied from the standby power converter to the recirculation pump drive motor with the stop of the power supply unit or the power converter,
A circuit switching step for switching a circuit so that the power converter that is stopped and the backup power converter are connected in parallel to the recirculation pump drive motor;
The stopped power conversion device is started without output by the control signal used in the stopped power conversion device in synchronization with the control signal used in the standby power conversion device. And steps to
Increasing the stopped power converter output by changing a control signal used in the stopped power converter;
Simultaneously with this increase, lowering the output of the backup power converter by changing the control signal used in the backup power converter;
Setting the output of the backup power converter to zero and stopping the backup power converter;
A circuit switching step of switching a circuit so that the recirculation pump drive motor is powered only by the stopped power conversion device by electrically disconnecting the standby power conversion device from the recirculation pump drive motor; A power supply system control method for a recirculation pump, comprising:
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| JP2013238451A (en) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Toshiba Corp | Re-circulation pump motor power supply system and power supply method for the same |
| JP2021004673A (en) * | 2019-06-27 | 2021-01-14 | 中国電力株式会社 | Lng facility |
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