JP2014055902A - 原子力発電プラント用直流電源設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原子力発電プラント用直流電源設備は、原子力発電プラントにおける発電所内の直流モータ13に交流電力を供給する低圧母線1に接続され、低圧母線から交流電源が供給される充電器2と、充電器2の出力側に充電器出力遮断器3および第1の蓄電池出力遮断器4を介して接続される第1の蓄電池5と、充電器2の出力側に充電器出力遮断器3を介して接続される直流主母線盤6と、直流主母線盤6の出力側に直流主母線盤出力第1遮断器7を介して接続され、直流モータ13に直流電力を供給する直流モータコントロールセンタ11と、直流コントロールセンタ11に第2の蓄電池出力遮断器10を介して接続された第2の蓄電池9と、直流主母線盤出力第1遮断器7と直流モータコントロールセンタ11間の電路に設けられ、第2の蓄電池9から直流主母線盤6への電流の流れを阻止するダイオード8とを備える。
【選択図】図1
Description
特許文献2には、常用系蓄電池と安全系蓄電池とを備えた電源設備が開示されている。外部電源喪失時に安全系蓄電池から安全系負荷へ供給される電圧が所定値以下になると、切替スイッチの操作により常用系蓄電池から安全系負荷への給電が開始される。
特許文献2の設備では、外部電源喪失時に2系統の蓄電池から高負荷へ電力を供給可能であり、特許文献1の設備に比べて長時間にわたり安全系負荷を駆動することができる。しかしながら、特許文献2の設備では、安全系負荷の印加電圧を監視し、安全系蓄電池の容量が所定値以下になると切替スイッチにより安全系蓄電池から常用蓄電池へ切換える操作が必要である。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態による原子力発電プラント用直流電源設備の構成を示す。直流電源設備は、原子力発電プラント内の交流電力を充電器2で直流電力に変換して直流モータ13、直流計測/制御機器25などの直流負荷に供給するための設備である。
なお、直流モータ13の供給電力は、直流計測/制御機器25の供給電力よりも多い。
なお、直流モータコントロールセンタ11には、交流電源喪失時に唯一の原子炉冷却機能となるRCIC(原子炉隔離時冷却系)を運転するために必要なポンプ、弁等を駆動する直流モータ13が接続されている。これらの直流モータ13は直流負荷の中でも長時間の運転が要求されている。
なお、十分な抵抗をケーブルにて確保できない場合は、短絡電流を制限するのに必要な抵抗分を挿入する第2の実施形態にて対応する。
図4は、従来の原子力発電プラント用直流電源設備の概略ブロック図である。
発電所内の補機に交流電源を供給する交流低圧母線1から給電される充電器2によって充電器出力遮断器3および第1の蓄電池出力遮断器4を介して第1の蓄電池5が充電されると同時に、充電器2および第1の蓄電池5の出力は充電器出力遮断器3および第1の蓄電池出力遮断器4を介して直流主母線盤6に供給される。
なお、直流が給電されて稼働する直流モータ13や直流計測/制御機器25をまとめて直流負荷と呼ぶ。
(1)直流主母線盤6に接続する第1の蓄電池5に加え、直流モータ13に給電する直流コントロールセンタ11に新たに第2の蓄電池9を接続した。外部電源喪失などの非常時において、2つの蓄電池5,9から直流モータ13への電流供給の切替制御は、人手による遮断器の切替を必要とせず、直流モータ13への給電は蓄電池5,9の蓄電量により自動的に開始される。
バイパスコンタクタ17は手動により開閉するようにしてもよい。通常は、非常時において、作業員が操作せずとも、上記のように直流分電盤14の電圧を検出して、この電圧が低下した際に自動的にコンタクタが閉成されるように制御される。直流電圧監視装置18あるいはバイパスコンタクタ制御装置19が故障した場合、手動によるコンタクタ開閉を可能とすることで、直流計測/制御機器25への電源供給をさらに確実に行うことができる。
図2は、第2の実施形態による原子力発電プラント用直流電源設備の構成を示す。
第1の実施形態の設備は、直流主母線盤6と直流モータコントロールセンタ11間の電路にダイオード8だけを設けた構成である。これに対して第2の実施形態は、ダイオード8と直列に抵抗20を設置し、ダイオード8−抵抗20の回路と並列となる電路、すなわちバイパス回路も設置する。このバイパス回路には、バイパスコンタクタ21とバイパス回路用ダイオード23が設けられる。
(1)直流モータ13で短絡が発生しても、短絡電流が遮断器12の遮断電流以下となるようにすることができ、遮断器の破損を避けることができる。短絡電流を遮断器12の遮断電流以下とするために、第2の実施形態では直流主母線盤6と直流モータコントロールセンタ11の間の電路にダイオード8および抵抗20が設置されている。ダイオード8よりも直流主母線盤6側の回路で短絡事故が発生した時には、直流主母線盤6に接続された第1の蓄電池5のみから短絡電流が供給される。ダイオード8よりも直流モータコントロールセンタ11側の直流モータ13が接続されている回路で短絡事故が発生した時には、直流モータコントロールセンタ11に接続された第2の蓄電池9からの短絡電流と、直流主母線盤6に接続された第1の蓄電池5から短絡点までの電路のケーブル抵抗、および設置された抵抗20によって拘束された短絡電流が供給される。これらの短絡電流が遮断器の遮断電流以下となるように、第1および第2の蓄電池5,9から直流モータコントロールセンタ11までの電路の抵抗値を選定することにより、蓄電池の大容量化、すなわち、直流電源設備の電源供給時間を延長を可能としている。
(1)直流電圧監視装置26からバイパスコンタクタ21へ送信される信号は、直流モータコントロールセンタ11の電圧値としてもよい。この場合、バイパスコンタクタ制御装置27側で、直流モータコントロールセンタ11の電圧値が所定の電圧値より高い場合は、バイパスコンタクタ21を開放し、あるいは所定の電圧値以下の場合はバイパスコンタクタを閉成するように制御するようにしてもよい。
図3は第3の実施形態による原子力発電プラント用直流電源設備の構成を示す。第1の実施形態が直流主母線盤6と直流モータコントロールセンタ11間の電路にダイオード8を、直流主母線盤6と直流分電盤14の間にシリコンドロッパ16を設けているのに対して、第3の実施形態では、直流主母線盤6と直流モータコントロールセンタ11間の電路にDC−DCコンバータ28を、また、直流主母線盤6と直流分電盤14間の電路にDC−DCコンバータ29を設置した構成となっている。
更に直流主母線盤6と直流モータコントロールセンタ11間の電路に設置したDC−DCコンバータ28には垂下特性を持たせ、出力電流が過大になることを抑制している。これにより、直流モータ13にて短絡事故が発生した場合、第2の蓄電池9および第1の蓄電池5の両方から供給される短絡電流の合計が40kA以下となるようにする。
なお、この場合、所定の電圧値とは、たとえば直流モータコントロールセンタ11においては直流モータ13の動作する定格電圧範囲であり、直流分電盤14においては直流計測/制御機器25の定格動作電圧範囲である。
(1)直流主母線盤6と直流モータコントロールセンタ11の間にダイオードを備えたDC−DCコンバータ28が設けられている。これにより、直流モータコントロールセンタ11に接続された第2の蓄電池9から直流主母線盤6側へ直流電力が供給されない。このような構成により、直流モータコントロールセンタ11と直流モータ13以外の部分で直流電源設備に短絡が発生しても、これに影響されず、直流モータ13の運転を継続することができる。
2・・・充電器
3・・・充電器出力遮断器
4・・・第1の蓄電池出力遮断器
5・・・第1の蓄電池
6・・・直流主母線盤、
7・・・直流主母線盤遮断器(モータコントロールセンタ用)
8・・・ダイオード
9・・・第2の蓄電池
10・・・第2の蓄電池出力遮断器
11・・・直流モータコントロールセンタ
12・・・直流モータ給電用遮断器
13・・・直流モータ
14・・・直流分電盤
15・・・直流主母線盤遮断器(分電盤用)
16・・・シリコンドロッパ
17・・・バイパスコンタクタ
18、26・・・直流電圧監視装置
19・・・バイパスコンタクタ制御装置
20・・・抵抗
21・・・ダイオード−抵抗回路バイパスコンタクタ
23・・・バイパス回路用ダイオード
24・・・直流分電盤遮断器
25・・・直流計測/制御機器(DCM/DCC)
27・・・バイパスコンタクタ制御装置
28、29・・・DC−DCコンバータ
Claims (8)
- 原子力発電プラントにおける発電所内の補機に交流電力を供給する低圧母線に接続され、前記低圧母線から交流電源が供給される充電器と、
前記充電器の出力側に充電器出力遮断器および第1の蓄電池出力遮断器を介して接続される第1の蓄電池と、
前記充電器の出力側に前記充電器出力遮断器を介して接続される直流主母線盤と、
前記直流主母線盤の出力側に直流主母線盤出力第1遮断器を介して接続され、直流モータに直流電力を供給する直流モータコントロールセンタと、
前記直流コントロールセンタに第2の蓄電池出力遮断器を介して接続された第2の蓄電池と、
前記直流主母線盤出力第1遮断器と前記直流モータコントロールセンタ間の電路に設けられ、前記第2の蓄電池から前記直流主母線盤への電流の流れを阻止する電気装置とを備えることを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。 - 請求項1に記載の原子力発電プラント用直流電源設備において、
前記電気装置は、前記直流主母線盤出力第1遮断器と前記直流モータコントロールセンタ間に設けたダイオードであり、
前記ダイオード8にさらに抵抗が直列に接続された直列回路と、
前記直列回路と並列に接続され、互いに直列に接続されたダイオードとバイパスコンタクタとを有するバイパス回路とをさらに備えることを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。 - 請求項2に記載の原子力発電プラント用直流電源設備において、
前記直流モータコントロールセンタの直流電圧を検出する直流電圧監視装置と、
前記バイパスコンタクタの開閉を制御するバイパスコンタクタ制御装置とをさらに備え、
前記直流電圧監視装置にて検出された電圧が所定の電圧以下となった場合に、前記バイパスコンタクタ制御装置は、前記バイパスコンタクタを閉成し、
前記直流電源監視装置にて検出された電圧が所定の電圧以上となった場合に、前記バイパスコンタクタ制御装置は、前記バイパスコンタクタを開放する制御を行うことを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。 - 請求項2または3に記載の原子力発電プラント用直流電源設備において、
前記第1の蓄電池および前記第2の蓄電池から前記直流モータコントロールセンタまでの抵抗値と前記直列回路の抵抗の抵抗値との和が、前記直流モータで短絡が発生した時の短絡電流を、前記直流モータコントロールセンタと前記直流モータとの間に設けられた直流モータ用遮断器の遮断電流以下とするように設定されていることを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。 - 請求項1に記載の原子力発電プラント用直流電源設備において、
前記電気装置は、前記直流主母線盤出力第1遮断器と前記直流モータコントロールセンタ間の電路に設けられたDC−DCコンバータであり、
前記直流モータコントロールセンタの直流電圧を検出する直流電圧監視装置をさらに備え、
前記直流電圧監視装置にて検出された電圧が所定の電圧より上昇/低下した場合に、前記DC−DCコンバータは前記直流主母線盤から供給される直流電圧を所定の電圧に調整することを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。 - 請求項1に記載の原子力発電プラント用直流電源設備において、
前記直流主母線盤から直流主母線盤出力第2遮断器を介して接続され、直流計測/制御機器に直流電力を供給する直流分電盤と、
前記直流主母線盤出力第2遮断器と直流分電盤間の電路に設けられたシリコンドロッパと、
当該シリコンドロッパに並列に設けられたバイパスコンタクタとを備えることを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。 - 請求項6に記載の原子力発電プラント用直流電源設備において、
前記直流分電盤の直流電圧を検出する直流電圧監視装置と、
前記バイパスコンタクタの開閉を制御するバイパスコンタクタ制御装置とをさらに備え、
前記直流電圧監視装置にて検出された電圧が所定の電圧以下となった場合に前記バイパスコンタクタ制御装置は、前記バイパスコンタクタを閉成し、
前記直流電源監視装置にて検出された電圧が所定の電圧以上となった場合に、前記バイパスコンタクタ制御装置は、前記バイパスコンタクタを開放する制御を行うことを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。 - 請求項1に記載の原子力発電プラント用直流電源設備において、
前記直流主母線盤から直流主母線盤出力第2遮断器を介して接続され、直流計測/制御機器に直流電力を供給する直流分電盤と、
前記直流主母線盤出力第2遮断器と前記直流分電盤間の電路に設けられたDC−DCコンバータと、
前記直流分電盤の直流電圧を検出する直流電圧監視装置とをさらに備え、
前記直流電圧監視装置にて検出された電圧が所定の電圧より低下した場合に、前記DC−DCコンバータは前記主母線盤から供給される直流電圧を所定の電圧に昇圧することを特徴とする原子力発電プラント用直流電源設備。
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