JP2779045B2 - 所内電源切替方式 - Google Patents

所内電源切替方式

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、火力又は原子力発電を行う発電プラントに
おける電源設備に関し、特に、プラント内(以下、所内
ということが多い)の高圧交流母線に大容量の静止形可
変周波数電源装置が接続され、該交流母線に発電機又は
予備送電線から受電可能とされた電源設備において、交
流母線に対する受電を発電機から予備送電線系統に切り
替える場合に、所内電源の残留電圧の低下を低減した瞬
停切替を可能にした発電プラントの電源設備に関する。
[従来の技術] 火力または原子力発電所の所内負荷に給電する所内交
流母線は、通常、当該発電所の発電機系統から受電する
が発電機系統の停止または故障のときには予備送電線系
統から受電する様に切替えられ、また、当該発電機系統
の回復後には再び当該発電機系統から受電する様に切替
られる。かかる切替は上記二系統からの各受電遮断器の
開閉により行われるが、その切替方式として、切替の際
の短時間の間、上記いずれの電源系統からも所内交流母
線が切離された状態が生じる、いわゆる瞬停(瞬時停
電)切替方式が知られている。瞬停切替における上記瞬
時停電の間は、所内交流母線には残留電圧(例えば、そ
れまで所内負荷として駆動されていた電動機が自身の慣
性により発電機として暫時機能して発生する電圧)が作
用する。
ところで、かかる瞬停切替による従来通常の所内電源
切替制御方法では、一方の系統の電源から他方の電源へ
の切替を行うに当たって受電用の遮断器のみを開放、投
入しており、負荷側遮断器は投入されたままであった。
なお、特開昭63−249428号には、所内電源切替時に、
所内負荷である静止形可変周波数電源装置(いわゆるイ
ンバータ)に前記一方の受電遮断器開放信号を用いて停
止指令を出して該インバータのゲートを遮断することに
より該インバータの運転を停止し、前記他方の受電遮断
器投入信号によって該インバータを再運転する提案が
「静止形可変周波数電源装置の制御方法」として示され
ている。
[発明が解決しようとする課題] 前記の従来通常の所内電源瞬停切替制御方式では、所
内電源切替に当って所内交流母線を単に一方の電源から
他方の電源へ切替えるのみであって所内負荷が該母線に
電機的に接続されたままであるため、切替時の瞬時停電
中に所内交流母線に作用する残留電圧が急激に低下し、
このため不測の事態を招く惧れがあった。このことを下
記に説明する。
瞬停切替方式による所内電源切替においては、一方の
電源系統からの受電遮断器が開放された後に他方の電源
系統からの受電の遮断器が投入され、この前者の受電遮
断器開放から後者の受電遮断器投入までの間は、所内交
流母線は電源から切離された状態すなわち瞬時停電状態
となる。この時、それまで上記一方の電源から該交流母
線を介して電力を受けて電動機として作用していた負荷
は、該電動機自身およびその被駆動機の慣性により、暫
時発電機となって電圧を発生する。一方、該交流母線か
ら給電される静止形可変周波数電源装置や変圧器負荷
(該交流母線から変圧器を介して低電圧を給電される負
荷、すなわち低圧負荷)は、切替前と同じくそのまま負
荷となるので、前記電動機が発電機となって発生してい
る電圧(残留電圧)を低下させる。
従って、所内負荷が主に電動機負荷のみであれば、前
記従来技術のように切替時に所内交流母線に負荷がつな
がったままであっても十分高い残留電圧が残るが、変圧
器負荷や大容量の静止形可変周波数電源装置が負荷に含
まれる場合(なかんづく後者が含まれる場合)には、切
替時の所内電源電圧としての残留電圧が急速に低下し、
低圧負荷である電磁接触器や補助継電器の釈放等を招い
て不測の事態が発生する場合があり得る。
なお、前記特開昭63−249428号公報記載のものによれ
ば、所内電源切替時の瞬時停電中は、静止形可変周波数
電源装置に関する限り、それが所内交流母線から電力を
奪わないという効果はあるが、そのための制御装置が複
雑化し、また、静止形可変周波数電源装置以外の所内負
荷による所内交流母線残留電圧の低下の問題は解決され
ない。
本発明の目的は、発電機から受電していた所内高圧交
流母線が予備送電線系統から受電するように切り替えら
れる場合、所内交流母線の切替時の瞬時停電中の残留電
圧が静止形可変周波数電源装置や変圧器負荷によって低
下することを抑制し、所内交流母船残留電圧の確保を可
能とした発電プラントの電源設備を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 上記目的達成のため、本発明は特許請求の範囲の各請
求項に記載の所内電源切替方式を提供する。
[作用] 本発明では、所内電源切替時には、いずれの電源系統
からも所内交流母線が切離されている瞬時停電期間中、
所内交流母線から静止形可変周波数電源装置や変圧器負
荷が切離されるので、電動機負荷がその慣性によって暫
時発電機となって発生する残留電圧は、前記静止形可変
周波数電源装置や変圧器負荷を所内交流母線に接続した
まま切替える従来の瞬停切替の場合よりも高い値に維持
される。
[実 施 例] 本発明の一実施例を以下説明する。第1図において、
プラント内高圧交流母線7には、大容量の電動機10を可
変速駆動するための大容量の静止形可変周波数電源装置
(いわゆるインバータ)9が、その給電用遮断器(その
略号を52Lとする)8を介して接続されている。また同
母線7には、大容量の電動機11が夫々の給電遮断器を介
して接続されている。該電動機11は、所内交流母線7を
介して発電機2から給電され負荷として回転している場
合、発電機が交流母線7から切り離されて電力供給が遮
断されたとき、慣性により回転して発電を行い、その発
電電力を交流母線に供給する電動機である。また同母線
7には、低圧負荷用変圧器13がその給電用遮断器12を介
して接続されている。低圧負荷用変圧器13から給電され
る所内低圧交流母線14には、配線用遮断器15、電磁接触
器16、低圧電動機17などの低圧負荷が接続されている。
所内交流母線7から給電を受けるこれら所内負荷のう
ち、交流母線7に対する所内電源切替時の瞬時停電中
に、電動機11は残留電圧発生源となるが、静止形可変周
波数電源装置9、および所内低圧交流母線7につながっ
ている低圧負荷は上記切替時の瞬時停電中もそのまま負
荷として作用し、そのうち最も大きいものは静止形可変
周波数電源装置9である。
第1図において、所内交流母線7に給電する電源系統
は、当該発電所の発電機2より所内変圧器3を介して所
内変圧器側受電遮断器(以下、その略号を52Hとする)
4を経て該所内交流母線7に給電する電源系統と、予備
送電線から起動変圧器5を介して起動変圧器側受電遮断
器(以下、その略号を52Sとする)6を経て該所内交流
母線7に給電する電源系統との、2系統がある。
所内交流母線7が所内変圧器側受電遮断器(52H)4
を経て給電を受けている状態から起動変圧器側受電遮断
器(52S)6を経て給電を受ける状態への切替には、手
動同期切替と、所内電源切替信号(後記の20又は21閉)
発生時に行われる瞬時切替とがある。正常時の発電プラ
ントを起動又は停止するための手動同期切替では所内変
圧器側受電遮断器(25H)4の投入状態と起動変圧器側
受電遮断器(52S)6の投入状態とが重なる様な、従っ
て、全く停電が起きない様な切替が行われる。これに対
し、発電プラントの異常時に行われる瞬停切替では、所
内変圧器側受電遮断器(52H)4が開放された後、極く
短時間経過後に起動変圧器側受電遮断器(52S)6が投
入され、その間、所内交流母線7が前記二つの電源系統
のいずれからも切り離された状態(すなわち瞬時停電)
が起きる様な切替が行われる。以下の説明では、本発明
の対象である瞬停切替の場合について述べる。
第2図は所内変圧器側受電遮断器(52H)遮断回路、
第3図は起動電圧器側受電遮断器(52S)投入回路、第
4図および第5図は静止形可変周波数電源装置給電用遮
断器(52L)投入回路および同遮断回路を夫々示す。こ
れらの図に示す回路の制御電源19は、所内の蓄電池から
与えられる。これらの図において、20,21は所内電源切
替信号接点で、常時は開であり、20は当該原子力発電所
の発電機ロックアウトリレー動作で閉じ、21は原子炉圧
力高または原子炉水位低のとき閉じるものである。22お
よび34は、所内変圧器側受電遮断器(52H)4が閉のと
きは、夫々開および閉となり、同遮断器(52H)4が開
のときは、夫々閉および開となる接点である。23および
36は、起動変圧器側受電遮断器(52S)6が閉のとき
は、夫々開および閉となり、同遮断器(52S)6が開の
ときは、夫々閉および開となる接点である。24は所内交
流母線電圧が正常のとき閉となる接点、28は静止形可変
周波数電源装置給電用遮断器(52L)8が閉のとき閉と
なり、同遮断器(52L)8が開のとき開となる接点であ
る。
さて、所内母線7が発電機2から所内変圧器3および
所内変圧器側受電遮断器(52H)4を介して受電してい
る状態において、所内電源切替信号が発生すると(すな
わち、接点20又は21が閉じると)、まず所内変圧器側受
電遮断器(52H)トリップコイル35が励磁されて所内変
圧器側受電遮断器(52H)4が閉から開になる。また、
母線の故障信号により接点32が閉じたり、プラントの健
全時に手動により接点33を閉じた場合もトリップコイル
35は励磁される。該受電遮断器(52H)4が開になる
と、同時に静止形可変周波数電源装置給電用遮断器(52
L)トリップコイル29も励磁されるので該給電用遮断器
(52L)8も開になる。また、静止形可変周波数電源装
置の故障信号により接点30が閉じたり、手動により接点
31を閉じた場合もトリップコイル29は励磁される。
次に、上記の如く所内変圧器側受電遮断器(52H)4
が開となったことに伴い接点22が閉じたことにより、起
動変圧器側受電遮断器(52S)投入条件が成立するの
で、起動変圧器側受電遮断器(52S)投入コイル37が励
磁され、該受電遮断器(52S)6が投入され、これによ
り、所内交流母線7の受電経路は、所内変圧器3側から
起動変圧器5側に切替わる。前記投入コイル37の励磁
は、前記接点20又は21が閉じることによって達成される
他、起動変圧器の故障信号による接点38の閉や手動切替
時の同期検定信号による接点40の閉によっても達成され
る。
次いで更に、上記の如く起動変圧器側受電遮断器(52
S)6が閉になったことに伴い接点23が閉じたことによ
り、静止形可変周波数電源装置給電用遮断器(52L)8
の投入条件が成立するので、該給電用遮断器(52L)投
入コイル25が励磁され、一旦は前記の如く切られた静止
形可変周波数電源装置給電用遮断器(52L)8は再び投
入され、これにより、該静止形可変周波数電源装置9
は、今や、起動変圧器5側から受電している交流母線7
から給電される。前記投入コイル25の励磁は、前記接点
20又は21が閉じることによって達成されるか又は、その
他の投入条件により接点26が閉じたり手動接点27が閉じ
たりすることにより達成される。
第6図は、以上述べた本実施例における所内電源切替
制御動作を示すタイムチャートである。本実施例では、
所内交流母線7に給電する電源系統の切替時における瞬
時停電中は大容量の電源消費負荷である静止形可変周波
数電源装置9は、その給電用遮断器(52L)8の開放に
より、所内交流母線7から切離された状態にされる。こ
れにより、切替時の瞬時停電中の所内交流母線7の電圧
(残留電圧)Vおよび該母線の周波数fの低下を従来よ
りも抑えることができ、また所内低圧用交流母線14の電
圧降下も低減され、図示していない変圧器負荷の電磁接
触器の操作電源を確保することができる。
本発明の別の実施例を第7〜第9図により説明する。
この実施例では第7図のように、所内交流母線7の電圧
を計測用変成器41により低圧に変成し、これに応動する
周波数継電器42、または、不足電圧継電器43を設ける。
第8図および第9図は本実施例での静止形可変周波数電
源装置9の給電用遮断器(52L)8の投入回路および同
遮断回路を示す。所内電源の瞬停切替時には所内交流母
線7の電圧V、周波数fは第6図に示すように徐々に低
下するので、周波数継電器42または、不足電圧継電器43
により該電圧Vまたは周波数fがある値以下になったこ
とを検出した時、第9図の接点46を閉じて静止形可変周
波数電源装置給電用遮断器(52L)トリップコイル29を
励磁して該遮断器(52L)8を開にし、上記継電器42,43
が復帰した時、第8図の接点45を閉じて該遮断器(52
L)投入コイル25を励磁して該遮断器(52L)8を再投入
する。これにより先述の実施例と同等の効果を得ること
ができる。
なお、この実施例においても、先の実施例で述べたの
と同様、所内交流母線7に対する電源切替中、同様の制
御手段により低圧負荷用変圧器給電用遮断器12も開放す
る用にしてもよい。
[発明の効果] 本発明によれば、所内電源の瞬停切替において、所内
交流母線の2系統の受電遮断器(所内変圧器側受電遮断
器と起動変圧器側受電遮断器)の両方が開放されて所内
交流母線に電源が接続されていない状態の存する期間
中、慣性による発電効果を有する電動機を交流母線に接
続したまま残し、負荷となって該電動機の持っているエ
ネルギーを奪う静止形可変周波数電源装置を所内交流母
線から切離すことにより、所内交流母線7の残留電圧低
下を抑える効果を得ることができる。
このように、残留電圧の低下を抑えることにより、低
圧負荷である電磁接触器や補助継電器の類の不測の釈放
を防止でき、事実上の停電発生と同等の状態に至ること
を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る電源系統図、第2図は
本発明の一実施例におけ所内変圧器側受電遮断器(52
H)遮断回路展開接続図、第3図は同実施例における起
動変圧器側受電遮断器(52S)投入回路展開接続図、第
4図および第5図は夫々同実施例における静止形可変周
波数電源装置給電用遮断器(52L)投入回路および同遮
断回路展開接続図、第6図は同実施例における所内交流
母線切替時の交流母線の電圧および周波数の変動並びに
各遮断器の開閉状態説明図、第7図は本発明の別の実施
例の電源系統図、第8図および第9図は夫々上記の別の
実施例における静止形可変周波数電源装置給電用遮断器
(52L)投入回路および同遮断回路展開接続図である。 1……主変圧器、2……発電機 3……所内変圧器 4……所内変圧器側受電遮断器(52H) 5……起動変圧器 6……起動変圧器側受電遮断器(52S) 7……所内交流母線 8……静止形可変周波数電源装置給電用遮断器(52L) 9……静止形可変周波数電源装置 10……可変速電動機、11……電動機 12……低圧負荷用変圧器給電用遮断器 13……低圧負荷用変圧器 14……所内低圧交流母線 15……配線用遮断器、16……電磁接触器 17……低圧電動機、19……遮断器制御電源 20……所内電源切替信号接点(発電機ロックアウトリレ
ー動作) 21……所内電源切替信号接点(原子炉圧力高、原子炉水
位低) 22……所内変圧器側受電遮断器(52H)開信号接点 23……起動変圧器側受電遮断器(52S)閉信号接点 24……所内交流母線電圧正常信号接点 25……遮断器(52L)投入コイル(52LC) 26……その他の遮断器(52L)自動投入条件信号接点 27……遮断器(52L)手動投入指令信号接点 28……静止形可変周波数電源装置給電用遮断器(52L)
閉信号接点 29……遮断器(52L)トリップコイル(52LT) 30……その他の遮断器(52L)自動トリップ条件信号接
点 31……遮断器(52L)手動トリップ指令信号接点 32……その他の遮断器(52H)自動トリップ条件信号接
点 33……遮断器(52H)手動トリップ指令信号接点 34……遮断器(52H)閉信号接点、 35……遮断器(52H)トリップコイル(52HT) 36……起動変圧器二次側電圧正常信号接点 37……遮断器(52S)投入コイル(52SC) 38……その他の遮断器(52S)トリップ条件信号接点 39……同期検定器「入」信号接点 40……遮断器(52S)手動投入信号指令接点 41……計器用変成器、42……周波数継電器 43……不足電圧継電器 45……周波数継電器動作信号接点 46……周波数継電器復帰信号接点

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラント内負荷であり慣性回転で発電する
    電動機、静止形可変周波数電源装置及び変圧器に給電す
    るためのプラント内高圧交流母線に対する一方の電源か
    らの第1の受電遮断器の開放後、前記高圧交流母線に対
    する他方の電源からの第2の受電遮断器を投入しプラン
    ト内の電源を切替えるようにした発電プラントの電源設
    備において、前記第1の受電遮断器の開放から前記第2
    の受電遮断器の投入までの期間中、前記高圧交流母線か
    ら前記静止形可変周波数電源装置への給電用遮断器を開
    放し、前記高圧交流母線の前記他方の電源による復電
    後、これを再投入することを特徴とする発電プラントの
    電源設備。
  2. 【請求項2】受電側に第1の受電遮断器を介して発電プ
    ラントの発電機が接続されるとともに第2の受電遮断器
    を介して予備送電線が接続され、負荷側に少なくとも第
    1乃至第3の給電用遮断器が接続されたプラント内高圧
    交流母線を有し、前記第1の給電用遮断器に静止形可変
    周波数電源装置及び電動機が接続され、前記第2の給電
    用遮断器に慣性回転で発電する電動機が接続され、前記
    第3の給電用遮断器に低圧負荷用変圧器及びプラント内
    低圧交流母線が接続されており、前記第1の受電遮断器
    を開放した後間隙時間をおいて前記第2の受電用遮断器
    を投入するようにした発電プラントの電源設備におい
    て、 前記間隙時間中に前記第1の給電用遮断器を開放し、前
    記第2の受電遮断器の投入後に該第1の給電用遮断器を
    再投入することを特徴とする発電プラントの電源設備。
  3. 【請求項3】前記間隙時間において第2の給電用遮断器
    を介して電動機の発電電力がプラント内高圧交流母線に
    供給されることを特徴とする請求項2記載の発電プラン
    トの電源設備。
  4. 【請求項4】前記プラント内低圧交流母線には、配線用
    遮断器及び電磁接触器を介して低圧電動機が接続されて
    いることを特徴とする請求項2記載の発電プラントの電
    源設備。
  5. 【請求項5】前記静止形可変周波数電源装置への給電用
    遮断器の開放及び再投入は、前記第1及び第2の受電遮
    断器に対する開閉指令信号及びこれら受電遮断器の開閉
    状態を示す信号によって行われる請求項1乃至4のいず
    れかに記載の発電プラントの電源設備。
  6. 【請求項6】前記静止形可変周波数電源装置への給電用
    遮断器の開放及び再投入は、前記プラント内高圧交流母
    線の電圧または周波数の検出値に基づいて行われる請求
    項1乃至4のいずれかに記載の発電プラントの電源設
    備。
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