JP2009131048A - 複数発電機の起動システムおよび複数発電機起動用切替盤 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台の発電機を、サイリスタ起動装置で択一的に起動する発電機の起動システムにおいて、発電機を電動機としてサイリスタ起動装置によって起動している最中に発電機接地用変圧器を発電機中性点から切離してあっても、地絡が発生した場合に地絡保護が行われる。
【解決手段】発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機１ａ，１ｂを、電動機としてサイリスタ起動装置および切替盤９により択一的に起動する複数発電機の起動システムにおいて、前記切替盤９の前記サイリスタ起動装置の交流出力側に、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７、および前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器に接続の交流地絡過電圧リレー１４を設けた。
【選択図】図２

Description

この発明は、発電プラントの複数台の発電機を、サイリスタ起動装置および切替盤により択一的に起動する複数発電機の起動システム、および複数発電機の起動システムに使用される複数発電機起動用切替盤に関するものである。

ガスタービン発電設備等では、通常、ガスタービンの起動方法として発電機を電動機として作動させガスタービンを回し始めることを行なう。このように起動時に発電機を電動機として作動させる発電プラントにおいては、発電機にはサイリスタ起動装置を通して電力を供給する必要がある。

従来、一般的なブラシレス発電機においては、例えば、特開昭５９−９６８２２号公報（特許文献１）のような励磁系の地絡検出方式が知られている。

ところが、発電プラントの複数台の発電機を、サイリスタ起動装置で択一的に起動する発電機の起動システムでは、特に発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる発電プラントにおける発電機の起動システムでは、サイリスタ起動装置による起動中には地絡保護が行われないシステム構成となっている。

特開昭５９−９６８２２号公報（第２、４，５図及びその説明）

従来の発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる発電プラントでは、サイリスタ起動装置による起動中、サイリスタ起動装置のインバータ、コンバータ間の直流回路で地絡故障が発生した場合、発電機用接地変圧器の直流飽和、さらには発電機の損傷に至る可能性があるため、起動中は、発電機接地用変圧器を発電機中性点から切離す方式が採用されている。この場合、直流地絡に対する保護が無いだけではなく、発電機が非接地となっているため、交流地絡に対する保護が無い回路が形成されるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数台の発電機を、サイリスタ起動装置で択一的に起動する発電機の起動システムにおいて、発電機を電動機としてサイリスタ起動装置によって起動している間に発電機接地用変圧器を発電機中性点から切離してあっても、地絡が発生した場合に地絡保護が行われるようにすることを目的とするものである。

この発明に係る複数発電機の起動システムは、発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機を、電動機としてサイリスタ起動装置および切替盤により択一的に起動する複数発電機の起動システムにおいて、前記切替盤の前記サイリスタ起動装置の交流出力側に、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器、および前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器に接続の交流地絡過電圧リレーを設けたものである。

この発明に係る複数発電機起動用切替盤は、発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機を、サイリスタ起動装置に択一的に切替接続し、この択一的切替により前記複数台の発電機が択一的に起動する複数発電機起動用切替盤において、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器、および前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器に接続の交流地絡過電圧リレーを設けたものである。

この発明は、発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機を、電動機としてサイリスタ起動装置および切替盤により択一的に起動する複数発電機の起動システムにおいて、前記切替盤の前記サイリスタ起動装置の交流出力側に、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器、および前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器に接続の交流地絡過電圧リレーを設けたので、発電機を電動機としてサイリスタ起動装置によって起動している間に発電機接地用変圧器を発電機中性点から切離してあっても、地絡が発生した場合に地絡保護が行われる効果がある。

この発明は、発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機を、サイリスタ起動装置に択一的に切替接続し、この択一的切替により前記複数台の発電機が択一的に起動する複数発電機起動用切替盤において、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器、および前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器に接続の交流地絡過電圧リレーを設けたので、発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機を、電動機としてサイリスタ起動装置および当該切替盤により択一的に起動している間に発電機接地用変圧器を発電機中性点から切離してあっても、地絡が発生した場合に地絡保護が行われる効果がある。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を、２台の発電機と１台の共用サイリスタ起動装置を有する発電プラントの場合を事例として、図１および図２により説明する。図１は複数発電機の起動システムの構成の一例を示す図、図２は図１における切替盤の内部構成の一例を示す図である。

図１において、発電機１ａ側には、発電機中性点接地用断路器２ａ、発電機用接地変圧器３ａ、発電機１ａ側地絡過電圧リレー４ａ、監視／計測回路５ａ、発電機主回路遮断器６ａ、主変圧器７ａ、主回路接続断路器８ａが設けられている。発電機中性点接地用断路器２ａおよび発電機主回路遮断器６ａは、何れも、発電機１ａが発電機として運転されるときは投入され、発電機１ａが起動時に電動機として運転されるときは開放される。主回路接続断路器８ａは、発電機１ａが発電機として運転されるときは開放され、発電機１ａが起動時に電動機として運転されるときは投入される。

発電機１ｂ側には、発電機中性点接地用断路器２ｂ、発電機用接地変圧器３ｂ、発電機１ｂ側地絡過電圧リレー４ｂ、監視／計測回路５ｂ、発電機主回路遮断器６ｂ、主変圧器７ｂ、主回路接続断路器８ｂが設けられている。発電機中性点接地用断路器２ｂおよび発電機主回路遮断器６ｂは、何れも、発電機１ｂが発電機として運転されるときは投入され、発電機１ｂが起動時に電動機として運転されるときは開放される。主回路接続断路器８ｂは、発電機１ｂが発電機として運転されるときは開放され、発電機１ｂが起動時に電動機として運転されるときは投入される。

発電機１ａおよび発電機１ｂの起動は、何れも電動機として択一的に起動される。この発電機１ａ、１ｂの択一的起動は、切替盤９の切替による発電機の択一的選択と共用のサイリスタ起動装置とにより行われる。

前述の切替盤９は、図２に内部構成が詳細に例示されているように、交流地絡過電圧リレー１４、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７、および断路器などの開閉器１８ａ，１８ｂを備えている。1i18aは開閉器１８ａと主回路接続断路器８ａとの間の接続線であり、1i18bは開閉器１８ｂと主回路接続断路器８ｂとの間の接続線である。

前述のサイリスタ起動装置は、コンバータ１１、インバータ１２、およびサイリスタ起動装置用変圧器１３で構成され、コンバータ１１はその交流入力側にサイリスタ起動装置用変圧器１３から給電され、インバータ１２はコンバータ１１の直流出力を入力して交流電力を出力する。

インバータ１２の交流出力側、即ち、サイリスタ起動装置の交流出力側、の交流出力回路１２ｏにサイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７の１次側が接続され、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７の２次側に交流地絡過電圧リレー１４が接続されている。サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７の１次側はＹ結線であり、その中性点が図示のように接地されている。

発電機１ａの起動時には、切替盤９の開閉器１８ａが選択的に投入され、主回路接続断路器８ａが投入され、発電機１ａの主回路にはサイリスタ起動装置のインバータ１２の交流出力が供給され、発電機１ａは電動機として回転し始める。ガスタービンが起動し、サイリスタ起動装置が切り離された後、発電機運転に切り替えられ、所定回転数になれば、発電機主回路遮断器６ａが投入され、発電機１ａは対応する電力系統に並入される。

発電機１ｂの起動時には、切替盤９の開閉器１８ｂが選択的に投入され、主回路接続断路器８ｂが投入され、発電機１ｂの主回路にはサイリスタ起動装置のインバータ１２の交流出力が供給され、発電機１ｂは電動機として回転し始める。ガスタービンが起動し、サイリスタ起動装置が切り離された後、発電機運転に切り替えられ、所定回転数になれば、発電機主回路遮断器６ｂが投入され、発電機１ｂは対応する電力系統に並入される。

このように、切替盤９の開閉器１８ａ，１８ｂは、択一的に投入され、この開閉器１８ａ，１８ｂの択一的投入により、発電機１ａ，１ｂは共用のサイリスタ起動装置から給電されて択一的に電動機として起動される。

前述のように、コンバータ１１、インバータ１２、サイリスタ起動装置用変圧器１３他で構成されるサイリスタ起動装置は、切替盤９によって、択一的に起動選択された発電機に、主回路接続断路器８ａまたは８ｂを通し、発電機１ａまたは１ｂの主回路に接続される。発電機１ａ，１ｂの各中性点は、対応する発電機用接地変圧器３による変圧器接地方式により接地される構成となっており、その中性点回路には対応する発電機中性点接地用断路器２ａ，２ｂが設けられている。つまり、発電機１ａ，１ｂの各中性点は、対応する発電機中性点接地用断路器２ａ，２ｂを介して対応する発電機用接地変圧器３ａ，３ｂにより接地される。

従来の発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる発電プラントでは、サイリスタ起動装置による起動中は、接地用断路器２ａ或いは接地用断路器２ｂを開としているため、発電機１ａ、１ｂは非接地となり地絡過電圧リレー４ａ，４ｂは地絡故障が発生した場合でも動作しない。そこで、図２に示される切替盤９に、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７、交流地絡過電圧リレー１４を設置することにより、サイリスタ起動装置による起動中に交流地絡故障が発生した場合には、地絡故障を検知し、サイリスタ起動装置による起動運転を停止し事故拡大を防止することが可能となる。

さらに、切替盤９は、２台の発電機１ａ，１ｂのうちどちらの発電機を起動する場合でも共通に使用する回路であるため、共通の地絡保護装置（サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７および交流地絡過電圧リレー１４）を切替盤９内に収納していることにより、発電機個別に起動時の保護装置を設置する必要が無くなり、どの発電機を起動した場合にも地絡保護機能を得ることができる。

実施の形態２．
前述の実施の形態１では、交流地絡保護装置について述べたが、図３に示すように、切替盤９に、そのサイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器１７の接地回路１７ｅに直流変流器１６、および直流変流器１６の出力を入力する直流地絡過電圧リレー１５を設置することにより、サイリスタ起動装置による起動中の直流地絡保護装置を提供することが可能となる。交流地絡時と同様に、直流地絡を検知した場合は、サイリスタ起動装置による起動運転を停止し事故拡大を防止する。

なお、複数台の発電機と一台のサイリスタ起動装置を有する発電プラントでは、実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
前述の実施の形態１、２では、複数台の発電機と一台のサイリスタ起動装置を有する発電プラントにおいて、共通回路となる切替盤９に共用可能となる保護装置を設置したが、図４のように、監視／計測回路１９を設置することも可能である。発電機毎に発電機の運転状態を確認するため電流、電圧、周波数、出力等の指示計またはCRT画面に表示する等のための変換器として監視／計測回路５が設けられている。監視／計測回路における機器の仕様は、発電機の商用周波数による通常運転中と低周波数域から開始されるサイリスタ起動装置による起動運転中であるという区別がなされていないため、サイリスタ起動装置による運転が僅かな時間であるにも拘わらず、商用周波数帯と低周波域での特性が要求される。切替盤９にサイリスタ起動装置による起動中に必要な低周波域でも応動する監視／計測回路１９を設けることにより、各発電機１ａ，１ｂの監視／計測回路５ａ，５ｂにおける機器の仕様は通常運転中の商用周波数を基準としたものを使用することができ計測機器のコスト低減が可能となる。

なお、各図中、同一符合は同一又は相当部分を示す。

この発明の実施の形態１を示す図で、複数発電機の起動システムの構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す図で、図１における切替盤の内部構成の一例を示す図である。 この発明の実施の形態２を示す図で、複数発電機の起動システムに使用される切替盤の内部構成の他の例を示す図である。 この発明の実施の形態３を示す図で、複数発電機の起動システムに使用される切替盤の内部構成の更に他の例を示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 発電機、
２ａ，２ｂ 発電機中性点接地用断路器、
３ａ，３ｂ 発電機用接地変圧器、
４ａ，４ｂ 発電機側地絡過電圧リレー、
５ａ，５ｂ 監視／計測回路、
６ａ，６ｂ 発電機主回路遮断器、
７ａ，７ｂ 主変圧器、
８ａ，８ｂ 主回路接続断路器、
９ 切替盤、
１１ コンバータ、
１２ インバータ、
１３ サイリスタ起動装置用変圧器、
１４ 交流地絡過電圧リレー、
１５ 直流地絡過電圧リレー、
１６ 直流変流器、
１７ サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器、
１７ｅ 接地回路、
１８ａ，１８ｂ 開閉器、
１９ 監視／計測回路、
1i18a，1i18b 接続線。

Claims (6)

1. 発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機を、電動機としてサイリスタ起動装置および切替盤により択一的に起動する複数発電機の起動システムにおいて、前記切替盤の前記サイリスタ起動装置の交流出力側に、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器、および前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器に接続の交流地絡過電圧リレーを設けたことを特徴とする複数発電機の起動システム。
2. 請求項１に記載の複数発電機の起動システムにおいて、前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器の接地回路に、直流変流器を設けると共に、前記直流変流器の出力を入力する直流地絡過電圧リレーを設けたことを特徴とする複数発電機の起動システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の複数発電機の起動システムにおいて、前記サイリスタ起動装置と前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器との間に、サイリスタ起動装置による起動中の低周波域で応動する監視／計測装置を設けたことを特徴とする複数発電機の起動システム。
4. 発電機中性点接地が変圧器接地方式により行われる複数台の発電機を、サイリスタ起動装置に択一的に切替接続し、この択一的切替により前記複数台の発電機が択一的に起動する複数発電機起動用切替盤において、サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器、および前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器に接続の交流地絡過電圧リレーを設けたことを特徴とする複数発電機起動用切替盤。
5. 請求項４に記載の複数発電機起動用切替盤において、前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器の接地回路に、直流変流器を設けると共に、前記直流変流器の出力を入力する直流地絡過電圧リレーを設けたことを特徴とする複数発電機起動用切替盤。
6. 請求項４または請求項５に記載の複数発電機起動用切替盤において、前記サイリスタ起動装置と前記サイリスタ起動装置交流出力側接地用変圧器との間に、サイリスタ起動装置による起動中の低周波域で応動する監視／計測装置を設けたことを特徴とする複数発電機起動用切替盤。

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