JP2011015526A - 発電機の起動装置及び発電機設備プラント - Google Patents

Abstract

【課題】起動中の発電機の主回路の短絡故障を的確に検出できる発電機の起動装置を得る。
【解決手段】発電機１の起動時に、ＳＦＣ１２から可変電圧可変周波数の電力を供給し、発電機１を電動機として回転させ起動する。このとき、計器用変圧器８にて接続導体５の電圧Ｖ１を、計器用変流器９にて接続導体５を流れる電流Ｊ１を測定し、その出力信号Ｖ２，Ｊ２が短絡検出手段１３の図示しない演算部に入力される。主回路３に短絡故障が発生すると、電流Ｊ１は一定であっても電圧Ｖ１が急激に低下しほぼ０Ｖとなるので、演算部は電流Ｊ１は一定であるが電圧Ｖ１が所定の低下速度以上で低下する場合、主回路３の短絡故障と判定し、故障検出信号Ｓ１をＳＦＣ１２へ発信し、運転を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電機の起動装置及び発電機設備プラントに関する。

従来の静止形周波数変換装置（以下、ＳＦＣと称する）から可変電圧可変周波数の電力の供給を受け電動機として駆動され起動される発電機を有する発電機システムにおいて、起動中に発電機主回路で短絡故障が発生すると、保護装置がＳＦＣの出力側電圧低下を検出し、電流源であるＳＦＣをゲートシフトブロックし、事故供給電流を急速に下げる保護装置を有する発電機の起動装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−９６８８４号公報（第３頁左上欄第１８行〜右上欄第4行及び図）

従来の発電機の起動装置は以上のように構成され、保護装置が起動装置の出力側電圧低下により発電機主回路の短絡故障を検出するようにしているが、出力側電圧低下の検出だけでは的確性が不足するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、起動中の発電機の主回路の短絡故障を的確に検出できる発電機の起動装置、及びこのような発電機の起動装置を備えた発電機設備プラントを得ることを目的とする。

この発明に係る発電機の起動装置においては、静止形周波数変換装置と電圧検出手段と電流検出手段と短絡検出手段とを有する発電機の起動装置であって、
静止形周波数変換装置は、発電機の主回路に可変電圧可変周波数の電力を供給して発電機を電動機として回転させて起動するものであり、
電圧検出手段は、主回路の電圧を検出するものであり、
電流検出手段は、静止形周波数変換装置から主回路へ流れる起動電流を検出するものであり、
短絡検出手段は、起動電流が一定値であってかつ主回路の電圧の低下速度が所定値以上のとき主回路に短絡故障が発生したと判定するものである。

また、この発明に係る発電機設備プラントにおいては、上記発電機の起動装置及びこの起動装置により起動される発電機を備えたものである。

この発明に係る発電機の起動装置においては、静止形周波数変換装置と電圧検出手段と電流検出手段と短絡検出手段とを有する発電機の起動装置であって、
静止形周波数変換装置は、発電機の主回路に可変電圧可変周波数の電力を供給して発電機を電動機として回転させて起動するものであり、
電圧検出手段は、主回路の電圧を検出するものであり、
電流検出手段は、静止形周波数変換装置から主回路へ流れる起動電流を検出するものであり、
短絡検出手段は、起動電流が一定値であってかつ主回路の電圧の低下速度が所定値以上のとき主回路に短絡故障が発生したと判定するものであるので、
起動中の発電機の主回路の短絡故障を的確に検出できる。

また、この発明に係る発電機設備プラントにおいては、上記発電機の起動装置及びこの起動装置により起動される発電機を備えたものであるので、起動中の発電機の主回路の短絡故障を的確に検出することができる。

この発明の実施の形態１である発電機の起動装置の構成図である。 図１の短絡検出手段の構成図である。 この発明の実施の形態２である発電機の起動装置の構成図である。 この発明の実施の形態３である発電機設備プラントの構成図である。

実施の形態１．
図１、図２は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は発電機の起動装置の構成を示す構成図、図２は短絡検出手段の構成図である。これらの図において、発電機１は、ガスタービン２と結合されている。発電機１の主回路３は図示しない電力系統に接続されている。また、起動盤１１のＳＦＣ１２（後述）が接続導体５及び開閉器６を介して主回路３に接続されている。

接続導体５には、その電圧Ｖ１を検出する電圧検出手段としての計器用変圧器８及び電流Ｊ１を検出する電流検出手段としての計器用変流器９が設けられている。起動盤１１は、ＳＦＣ１２と短絡検出手段１３とを有する。短絡検出手段１３は、図２に示すように入力部１３ａ、演算部１３ｂ、出力部１３ｃを有し、計器用変圧器８の出力信号Ｖ２及び計器用変流器９の出力信号Ｊ２が短絡検出手段１３の入力部１３ａへ出力される。短絡検出手段１３の出力部１３ｃからＳＦＣ１２へ故障検出信号Ｓ１が出力される。

次に動作を説明する。通常運転時は、ガスタービン２を動力として発電機１が駆動される。発電機１、ガスタービン２の起動時は、ＳＦＣ１２から可変電圧可変周波数の電力を供給し、発電機１を電動機として回転させ起動する。このとき、計器用変圧器８にて接続導体５の電圧Ｖ１を、計器用変流器９にて接続導体５を流れる電流Ｊ１を測定し、その出力信号Ｖ２，Ｊ２が短絡検出手段１３の入力部１３ａに入力される。演算部１３ｂは入力された出力信号Ｖ２及びＪ２の大きさを監視、すなわちＳＦＣ１２から発電機１に印加される電圧Ｖ１及びＳＦＣ１２から発電機１へ流れる起動電流としての電流Ｊ１を監視する。

ここで、演算部１３ｂの機能及び故障検出後のＳＦＣ１２の動作につき説明する。主回路３に短絡故障が発生すると、電流Ｊ１は一定であっても電圧Ｖ１が急激にほぼ０Ｖまで低下する。演算部１３ｂは、電流Ｊ１は一定であるが電圧Ｖ１が所定の電圧低下速度以上で低下する例えば１ｍｓの間に１Ｖの割合の電圧低下速度（１０００Ｖ／ｓ）以上で低下する場合、主回路３の短絡故障と判定し、故障検出信号Ｓ１をＳＦＣ１２へ発信する。故障検出信号Ｓ１を受けたＳＦＣ１２は、図示しない開閉素子の動作を停止させ、ＳＦＣ１２の出力電流を０にする。なお、主回路３の短絡故障が発生したときの電圧Ｖ１の低下速度は、発電機１の特性によって異なるので、短絡故障と判定する電圧低下速度を、予め発電機１の特性に応じて電流Ｊ１をパラメータとして定めておく。

以上のように、この実施の形態によれば、単にＳＦＣ１２の出力電圧すなわち発電機１の主回路３の電圧低下を測定するだけではなく、電流が一定であってかつ電圧低下速度が所定値以上であるとき主回路３に短絡故障が発生したとして故障検出信号Ｓ１を発し、ＳＦＣ１２を停止させるので、より的確に短絡故障を検出して、ＳＦＣを停止させることができる。もちろん、条件によっては発電機１の内部故障も検出可能である。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２である発電機の起動装置の構成を示す構成図である。図３において、起動装置盤２０は、接続導体５、開閉器６、計器用変圧器８、計器用変流器９、ＳＦＣ１２、短絡検出手段１３を収容体としての一つの筐体２０ａに収容したものである。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

このように、ＳＦＣ１２、短絡検出手段１３を含めて計器用変圧器８及び計器用変流器９を筐体２０ａに収容することにより、外部から出力信号Ｖ１，Ｊ２を入力することを要せず、コンパクトで取り扱いが容易な発電機の起動装置を得ることができる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３である発電機の起動装置を含む発電機設備プラントの構成を示す構成図である。図４において、発電機１は、主回路３、発電機主開閉器３１、主回路母線３２、昇圧用変圧器３３、遮断器３４を介して図示しない電力系統に接続されている。主回路母線３２に接続された励磁用変圧器４１から整流装置４２に交流電力が供給され、整流装置４２にて直流に変換されて発電機１の界磁巻線１ａを励磁する。

主回路母線３２に所内変圧器６１が接続されており、発電所の所内において必要な電力を供給する。起動用電源母線７１から起動装置用遮断器７２を介して起動装置盤２０に交流電力が供給され、起動装置盤２０から開閉器６、接続導体５を介して発電機１に可変電圧可変周波数の交流電力を供給して発電機１を電動機として動作させ起動する。起動装置盤２０の動作については、実施の形態２で示したものと同様のものである。

発電機設備プラントに上記のような起動装置盤２０を設けることにより、発電機の起動時の主回路の短絡故障を的確に検出できるとともに、発電機設備プラントのコンパクト化を図ることができる。

１ 発電機、３ 主回路、８ 計器用変圧器、９ 計器用変流器、１１ 起動盤、
１２ ＳＦＣ、１３ 短絡検出手段、１３ｂ 演算部、２０ 起動装置盤、
２０ａ 筐体。

Claims (3)

1. 静止形周波数変換装置と電圧検出手段と電流検出手段と短絡検出手段とを有する発電機の起動装置であって、
   上記静止形周波数変換装置は、発電機の主回路に可変電圧可変周波数の電力を供給して上記発電機を電動機として回転させて起動するものであり、
   上記電圧検出手段は、上記主回路の電圧を検出するものであり、
   上記電流検出手段は、上記静止形周波数変換装置から上記主回路へ流れる起動電流を検出するものであり、
   上記短絡検出手段は、上記起動電流が一定値であってかつ上記主回路の電圧の降下速度が所定値以上のとき上記主回路に短絡故障が発生したと判定するものである
   発電機の起動装置。
2. 上記静止形周波数変換装置と上記電圧検出手段と上記電流検出手段と上記短絡検出手段とが収容体に収容されたものであることを特徴とする請求項１に記載の発電機の起動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の発電機の起動装置及び上記発電機を備えた発電機設備プラント。

Images