JP3502877B2

JP3502877B2 - 単独運転時のタービンの運転方法

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Publication number: JP3502877B2
Application number: JP23987996A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　修; 池田　　啓; 英明兼田; 聡近藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2016-08-22
Also published as: JPH1061408A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、再熱サイクルの火
力発電設備における単独運転時の蒸気タービンの運転方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用のプラント等に設備され、高圧タ
ービン、中低圧タービンから構成される再熱サイクルの
火力発電設備において、発電設備と連係された電力系統
の事故等によりプラントの電力設備と電力系統との連係
が遮断されると、発電機の負荷が低下する単独運転が発
生する。この単独運転は、大きく三つに分けられる。
１）事業用火力発電所等において自分の発電所の所内負
荷のみの運転となるいわゆる所内単独運転、２）発電所
の近傍の地域負荷を担って単独運転となる地域単独運
転、及び、３）製鉄所等の産業用プラントに設置された
発電設備が構内の負荷を担う単独運転いわゆる構内単独
運転である。１）の所内単独運転の場合には、所内負荷
は発電機定格出力の５〜１０パーセント程度であり、ま
た、単独運転発生前のタービン負荷と単独運転後のター
ビン負荷の関係は、図１０に示すように、単独運転発生
前のタービン負荷（パーセント）を横軸に、単独運転後
のタービンの負荷（パーセント）を縦軸にとった場合、
単独運転の範囲は図中の黒塗のパターンの領域となり、
単独運転移行後のタービンの出力は、定格の約１０パー
セント程度以下と低い値である。このため、単独運転移
行時の負荷遮断は通常の負荷遮断と変わらないため、単
独運転への移行は容易である。しかしながら、２）の地
域単独運転及び３）の構内単独運転では、単独運転移行
後の負荷は発電機定格出力の０〜１００パーセント迄の
任意の容量となるため、１）の場合の５〜１０パーセン
ト程度に制限される場合に比べ、高い負荷を担っての運
転となる可能性があり、また、単独運転発生前のタービ
ン負荷と単独運転後のタービン負荷の関係は、図１１に
示すように、単独運転の範囲は、図中の黒塗のパターン
の領域となり、１）の所内単独運転のケースに比べ、単
独運転後のタービンの負荷が高い運転となる。このよう
な場合、従来は単独運転への移行が困難であった。

【０００３】具体的には、単独運転の発生時は、電力系
統への送電が遮断され、発電機出力はステップ状に急減
する。一方、ガバナ及びボイラは単独運転後の出力に見
合った位置にランバックし、タービン出力は負荷急減に
追随しようとするが、ガバナの遅れやタービンの出力を
制御する蒸気加減弁、インターセプト弁の時間遅れや行
き過ぎなどにより、発電機出力とタービン出力に偏差が
生じる。これにより、周波数に過渡現象としての変動が
生じる。このとき、２）の地域単独運転及び３）の構内
単独運転の場合（以下、まとめて「構内単独運転」とい
う。）は、単独運転発生後の負荷が高くなることがある
ため、従来の制御方法では、一時的に周波数の過渡の低
下を招き、このため、周波数がタービンの制限を超えな
いように、低周波数継電器（図示せず）が動作し、これ
によりタービンをトリップし、単独運転移行の失敗に至
る可能性が大きかった。

【０００４】ここで、構内単独運転が発生した時の従来
の制御方法を図１２を用いて説明する。前述のように、
構内単独運転の発生時は、発電機の出力が急減するた
め、ボイラの出力を低下させ、蒸気流量を負荷に見合っ
た量に減少させることが必要である。しかし、ボイラの
時定数が大きく（一般に、分のオーダー）、瞬時の追随
ができないため、従来では、ボイラが追随するまでの間
は、高圧タービンバイパス弁及び低圧タービンバイパス
弁を全開または部分開し、余剰蒸気（高温再熱蒸気）を
逃がすバイパス運転を行う。図１２には、低圧タービン
バイパス弁を制御して高温再熱蒸気圧力を調整する制御
装置を示す。この制御装置は、高圧タービンの出力に比
例した高圧タービン初段後圧力信号を圧力検出器１３に
より検出し、この圧力信号を関数発生器１４（図５に詳
述する。）により高温再熱蒸気の設定値に変換する。こ
の高温再熱蒸気圧力の設定値と圧力検出器１６によって
検出した実際の高温再熱蒸気圧力の偏差を減算器１７に
より求め、比例積分器１８により比例積分して自動／手
動ステーション１９を介して低圧タービンバイパス弁８
を制御し、実際の再熱蒸気圧力が設定値と一致するよう
に、すなわち、減算器１７の出力が零（ゼロ）となるよ
うにフィードバック制御する。なお、タービンの低負荷
時には、最低圧力（タービン定格出力時の圧力即ち定格
圧力の約２０パーセント）の信号ＳＧ１２を用いて、高
値選択回路１５により関数発生器１４の設定値と比較
し、この場合、最低圧力の信号ＳＧ１２の方が高く、こ
の最低圧力である信号ＳＧ１２を設定値としてフィード
バック制御する。この結果、通常運転時（単独運転に移
行する前）においては、図１３に示すように、タービン
出力と発電機出力が等しく、加速トルク（減速トルク）
＝０が成立し、定格回転数一定（発電機周波数）で運転
している。しかし、構内単独運転が発生すると、発電機
出力はステップ状に急減し、タービン出力と発電機出力
の平衡が崩れ、周波数が過度的に変動する。

【０００５】図１３に、蒸気加減弁、インターセプト弁
及び高低圧タービンバイパス弁の動きを併せて示し、従
来の構内単独運転における再熱蒸気圧力と周波数の変動
状態を説明する。図１３において、単独運転が発生する
と、まず、（区間I）において、発電機出力はステップ
状に急減する。タービン出力と発電機出力の平衡が崩
れ、タービン出力＞発電機出力となり、（タービン出
力）−（発電機出力）が加速トルクとなり、タービン／
発電機はこの加速トルクに比例する加速度で速度上昇す
る。次に、（区間II）において、この速度の上昇によ
り、ガバナが一定時間遅れの後、動作し、蒸気加減弁、
インターセプト弁をほぼ全閉近くまで急閉する。これに
より、高圧タービンへの蒸気の流入量＝主蒸気流量が低
下し、高圧タービンの出力が低下する。また、イ）イン
ターセプト弁が閉することにより、中低圧タービンへの
蒸気流入量は減少し、ロ）高圧タービンの初段後の圧力
が主蒸気流量の減少に従い低下し、これにより高温再熱
蒸気圧力が低下する。イ）、ロ）の結果、中低圧タービ
ンの出力も同様に減少する。これにより、（区間I）と
は逆に（区間II）では、タービン出力＜発電機出力とな
り、（発電機出力）−（タービン出力）が減速トルクと
なり、タービン／発電機はこの減速トルクに比例する減
速度で速度下降する。この領域の周波数の下降が一般に
大きくなるため、タービンを保護する低周波数継電器の
整定値（一般的に６０Ｈｚ定格で−２．５〜３．０Ｈ
ｚ）を下回り、タービンをトリップする。この結果、単
独運転への移行が失敗に至る。なお、周波数の下降が低
周波数継電器の整定値に達しない程度であれば、その後
の（区間III）において、蒸気加減弁、インターセプト
弁の開度が単独運転後のタービン出力に見合った位置に
振動しながら、収束し、また、高温再熱蒸気圧力も単独
運転後のタービン出力相当の圧力に落ち着いているた
め、周波数（回転数）も定格周波数（５０Ｈｚまたは６
０Ｈｚ）に収束する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の制御方法では、
構内単独運転の発生時には周波数が大きく変動し、その
後ガバナの制御により定格周波数に落ち着くが、その過
程において、特に、周波数が低周波数側に過度に振れ、
タービンの許容周波数を外れるために、タービンはこの
状態で運転を継続することができない。このため、ター
ビンを保護する目的で低周波数継電器が動作し、タービ
ントリップに至り、構内単独運転への移行が失敗する可
能性が大であった。

【０００７】本発明の課題は、単独運転時に発生する周
波数（回転数）の過度の低下を抑制し、構内単独運転を
成功させることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、構内単独運転の発生時に、再熱蒸気圧力を単独運転
前の圧力に保持するように設定し、この設定圧力に基づ
いて低圧タービンバイパス弁の開度を調節し、中低圧タ
ービンの出力を通常の高中圧運転より高めに制御する。
また、構内単独運転の発生時に、再熱蒸気圧力を単独運
転発生前の圧力より低いが、単独運転発生後の発電機の
負荷に見合った圧力より高い値に保持するように設定
し、この設定圧力に基づいて低圧タービンバイパス弁の
開度を調節し、中低圧タービンの出力を通常の高中圧運
転より高めに制御する。ここで、一定に保持した再熱蒸
気圧力の設定値を本来の負荷に見合った値に戻すため、
構内単独運転の発生時に保持した設定圧力を降下させる
と同時に、高圧タービンの初段後圧力を上昇させる。そ
して、この両圧力が等しくなったとき、再熱蒸気圧力が
高圧タービンの初段後圧力に比例する高中圧運転に移行
する。

【０００９】本発明は、中低圧タービンの出力を通常の
高中圧運転の場合（ガバナの位置により決められた値、
すなわち、構内単独運転後の必要なタービンの出力）よ
り高めに制御することによって、タービン全体の出力を
ガバナの位置より高めの値に保ち、その結果、構内単独
運転への移行時の周波数の過度の低下を抑制し、構内単
独運転への移行を確実に成功させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明を適用する再熱サイク
ルの火力発電設備の蒸気系統を示す。ボイラ１より発生
した蒸気は、蒸気加減弁３を通り、高圧タービン４で仕
事をした後、ボイラ１で再び熱せられて、再熱蒸気とし
て高温再熱蒸気管１０からインターセプト弁５を通り、
中圧タービン６、低圧タービン７でさらに仕事をし、復
水器１１へと流れる。通常運転時では、高圧タービンバ
イパス弁２及び低圧タービンバイパス弁８は全閉で運転
される。この火力発電設備の蒸気系統において、タービ
ンの出力調整は、ガバナ（図示せず）により蒸気加減弁
３の開度を調整し、高圧タービン４への流入蒸気流量を
変化させることによって行う。また、高圧タービン４へ
の流入蒸気流量が変化すると、それに応じて再熱蒸気圧
力が比例して変化することになり、これにより中圧ター
ビン６、低圧タービン７も高圧タービン４の出力に応
じ、比例した出力となる（詳しくは後述する。）。

【００１１】図２は、図１の火力発電設備の起動特性を
示す。まず、ボイラ１を最初に点火し、蒸気を発生す
る。発生した蒸気は、高圧タービンバイパス弁２及び低
圧タービンバイパス弁８を通って復水器１０に至るいわ
ゆるボイラ単独運転となる。次に、タービンを起動す
る。最初は、インターセプト弁５を開き、中圧タービン
６及び低圧タービン７のみに蒸気を流し、この運転状態
でタービンの回転数を定格速度まで上昇させる。中圧タ
ービン６及び低圧タービン７のみに蒸気を流すこの運転
を中圧運転と呼ぶ。次に、この状態でインターセプト弁
５をさらに開き、約５パーセントの初負荷（発電機出
力）をとる。ここまでの間は、再熱蒸気圧力（高圧ター
ビン排気圧力）は低圧タービンバイパス弁８により最低
圧力（タービン定格出力時の圧力即ち定格圧力の約２０
パーセント）に制御されている。次に、負荷（発電機出
力）上昇に移る。約５パーセントの初負荷から約２０パ
ーセント負荷まで速やかに負荷上昇しながら、蒸気加減
弁３を開き、高圧タービン４に蒸気を導入し、高圧ター
ビン、中低圧タービンの総てのタービンが負荷をとる高
中圧運転に移行する。この時には、高圧タービン４及び
中圧タービン６と低圧タービン７に蒸気がとられ、各々
主蒸気圧力及び再熱蒸気圧力を一定圧力に制御するため
に、高圧タービンバイパス弁２及び低圧タービンバイパ
ス弁８は、全閉近くまで閉じる。この後、さらに負荷上
昇する過程において、再熱蒸気圧力は、蒸気加減弁３の
開度の増加により、上昇制御され、負荷（発電機出力）
は定格負荷に達する。

【００１２】図３は、本発明を適用するプラントの単線
結線を示す。図３において、電力系統３０とプラントに
設置する複数の発電設備発電機（ここでは、該当する発
電設備３２と他の発電設備３４とする。）を系統連係の
遮断器３１を介して接続し、構内電気負荷ＩＭ３３に電
力を供給する。電力変換器ＷＴは各発電設備発電機の発
電電力及び構内電気負荷ＩＭの負荷電力を計測し、それ
ぞれ信号、、を発信する。

【００１３】図４は、本発明に基づく構内単独運転発生
時のタービンの運転方法を説明するプラントの制御フロ
ーであり、ここでは、プラントの制御装置３５と該当す
る発電設備の制御装置３６の関係を示す。図４におい
て、プラントの制御装置３５は、図３の各電力変換器Ｗ
Ｔからの電力信号、、を入力し、この電力信号
、、に基づいて構内単独運転の発生時に該当する
発電設備の制御装置３６に対する必要運転容量３８を演
算する。そして、系統連係の遮断器３１がトリップし、
構内単独運転発生３７が入力されたとき、該当する発電
設備の制御装置３６に構内単独運転時の必要運転容量３
８と共に構内単独運転発生の信号３９を出力する。該当
する発電設備の制御装置３６では、自分の電力変換器Ｗ
Ｔからの電力信号を入力し、構内単独運転時の必要運
転容量３８に基づいてボイラ、タービンを制御する。

【００１４】ここで、タービン出力（高圧タービン初段
後圧力）と再熱蒸気圧力（設定）との関係を図５に示
す。再熱蒸気圧力は、高圧タービンの出力にほぼ比例し
た値になる（（タービン出力１００パーント−再熱蒸気
圧力設定値１００パーント）及び（タービン無負荷出力
−再熱蒸気圧力設定値０パーント）を結ぶ直線２３）。
また、低負荷時には、規定の最低圧力（タービン定格出
力時の圧力即ち定格圧力の約２０パーセント）１２にな
る。

【００１５】また、中低圧タービン６，７の出力と高圧
タービン４の出力の関係は、高温再熱蒸気圧力が最低圧
力になる負荷を除いて、高圧タービンの出力が定格のα
パーセント（このとき、高圧タービン初段後の圧力もα
パーセント）のとき、高温再熱蒸気圧力も定格圧力のα
パーセントとなる。この結果、高圧再熱蒸気圧力をパラ
メーターとして、高圧タービン、中低圧タービンは、常
に定格値に対して同じ割合となって、同じ出力比とな
る。これを式で表わせば、中低圧タービン出力＝(高温再熱蒸気流量) ＝（インターセプト弁の開度）*(高温再熱蒸気圧力) 従って、中低圧タービン出力は高温再熱蒸気圧力に比例
し、また、先に述べたように、高温再熱蒸気圧力は高圧
タービン４の出力にほぼ等しいため、中低圧タービン出力∝(高温再熱蒸気圧力)∝(高圧ター
ビン出力) となる。このように、中低圧タービン６，７の出力は高
圧タービン４の出力に比例する。高圧タービン４の出力
が定格のαパーセントの時は中低圧タービン６，７も定
格のαパーセントになり、高圧タービン４、中低圧ター
ビン６，７は定格運転時と同じ出力比で運転される。例
えば、一般的に、高圧タービン４と中低圧タービン６，
７の出力比は、高圧タービンが３０パーセント、中低圧
タービンが７０パーセント程度であり、中低圧タービン
６，７の出力は高圧タービン４の２倍程度ある。すなわ
ち、通常の高中圧運転時では、タービンの出力に関係な
く、タービンの出力の内、高圧タービンが約３０パーセ
ント、中低圧タービン６，７が約７０パーセントの一定
の出力分担で運転している。

【００１６】次に、図６を用いて、本発明の一実施形態
に基づく構内単独運転発生時のタービンの運転方法を説
明する。図６は、図４の該当する発電設備の制御装置３
６の詳細構成であり、低圧タービンバイパス弁を制御し
て高温再熱蒸気圧力を調整する例を示す。本実施形態の
制御装置は、高圧タービン初段後圧力を検出する圧力検
出器１３、タービン出力（高圧タービン初段後圧力）に
基づいて再熱蒸気圧力を設定する関数発生器１４、高値
選択回路１５、実際の高温再熱蒸気圧力を検出する圧力
検出器１６、減算器１７、比例積分器１８、自動／手動
ステーション１９、アナログスイッチ２０からなり、図
１２の従来の制御装置に比し、アナログスイッチ２０を
設ける点において異なる。ここで、アナログスイッチ２
０は、通常時、高値選択回路１５の出力をそのまま出力
とし、構内単独運転発生時に、この信号が端子ａに入力
されると、アナログスイッチ２０の入力が高値選択回路
１５の出力のｂ端子からアナログスイッチ２０の出力が
入力されているｃ端子に切り替える。また、ＳＧ１２
は、高圧タービン初段後圧力の最低圧力（タービン定格
出力時の圧力即ち定格圧力の約２０パーセント）の信号
である。

【００１７】通常運転では、高温再熱蒸気圧力が最低圧
力になる負荷を除いて、高圧タービン４の出力に比例し
た値である高圧タービン初段後圧力を圧力検出器１３に
より検出し、この圧力信号を関数発生器１４により図５
に示す高圧タービン４の出力（高圧タービン初段後圧
力）に対応した高温再熱蒸気の設定値（実線）２３に変
換する。この設定値（実線）２３と高圧タービン初段後
圧力の最低圧力の信号１２を比較し、この場合、高値選
択回路１５によって高い値の高温再熱蒸気圧力の設定値
（実線）２３を選択し、アナログスイッチ２０のｂ端子
に入力する。アナログスイッチ２０ではそのまま出力
し、高温再熱蒸気圧力の設定値（実線）２３と圧力検出
器１６によって検出した実際の高温再熱蒸気圧力の偏差
を減算器１７により求める。この偏差を比例積分器１８
により比例積分して制御信号に変換し、自動／手動ステ
ーション１９を介して低圧タービンバイパス弁８を制御
し、実際の再熱蒸気圧力が設定値と一致するように、す
なわち、減算器１７の出力が零（ゼロ）となるようにフ
ィードバック制御する。なお、タービンの低負荷（高温
再熱蒸気圧力が最低圧力になる負荷）時には、高値選択
回路１５によって高圧タービン初段後圧力の最低圧力の
信号１２を選択し、同様にアナログスイッチ２０を介し
てフィードバック制御する。一方、図４に述べたように
構内単独運転が発生すると、構内単独運転発生信号３９
が端子ａに入力され、アナログスイッチ２０の入力が高
値選択回路１５の出力のｂ端子からアナログスイッチ２
０の出力が入力されているｃ端子に切り替わり、アナロ
グスイッチ２０の出力すなわち高温再熱蒸気圧力の設定
値（実線）２３をその時点でロックする。この結果、構
内単独運転の信号３９の入力により、高温再熱蒸気圧力
の設定値２３は、図７に示すように、その時の値に一定
に保持される。

【００１８】図７に、蒸気加減弁３、インターセプト弁
５及び高低圧タービンバイパス弁２，８の動きを併せて
示し、本実施形態の構内単独運転における再熱蒸気圧力
（設定）と周波数の変動状態を説明する。通常運転時で
は、タービン出力と発電機出力が等しく、この結果、加
速トルク（減速トルク）＝０が成立し、定格回転数一定
（発電機周波数）で運転している。このような状態にお
いて、、単独運転が発生すると（区間I）、発電機出力
はステップ状に急減し、タービン出力と発電機出力の平
衡が崩れ、タービン出力＞発電機出力となり、（タービ
ン出力）−（発電機出力）が加速トルクとなり、タービ
ン／発電機はこの加速トルクに比例する加速度で速度上
昇する。次に（区間II）、この速度の上昇により、ガバ
ナが一定時間遅れの後、動作し、加減弁３、インターセ
プト弁５をほぼ全閉近くまで急閉する。これにより、高
圧タービン４への蒸気の流入量＝主蒸気流量が低下し、
高圧タービン４の出力が低下する。また、イ）インター
セプト弁５が閉することにより、中低圧タービン６，７
への蒸気流入量が減少し、ロ）高圧タービン４の初段後
の圧力が主蒸気流量の減少に従い低下し、これにより、
高温再熱蒸気圧力が低下する。イ）、ロ）の結果、中低
圧タービン６，７の出力も同様に減少する。これによ
り、（区間I）とは逆に（区間II）では、タービン出力
＜発電機出力となり、（発電機出力）−（タービン出
力）が減速トルクとなり、タービン／発電機はこの減速
トルクに比例する減速度で速度下降する。すなわち、構
内単独運転発生と同時に高圧タービン初段後の圧力が低
下するが、図６に示した制御により、高圧タービン初段
後の圧力の低下とは無関係に、アナログスイッチ２０が
高温再熱蒸気圧力の設定を単独運転発生前の値に一定に
保持するため、図１３に示す従来の方法に比べ、低圧タ
ービンバイパス弁８の開度が小さくなるように調節さ
れ、これにより、高温再熱蒸気圧力は高めになり、これ
に伴いタービンの出力も高くなる（区間II）。発電機周
波数は（区間II）において従来の制御の場合の図１３と
同様に過渡的に変動するが、その周波数の低下は小さく
なり、周波数継電器の整定値を下回らず、周波数継電器
の動作によるタービンのトリップを防止する。因に、点
線は従来の再熱蒸気圧力（設定）、一点鎖線は高圧ター
ビン初段後圧力を示す。このように、本実施形態では、
単独運転移行時に、高温再熱蒸気圧力の設定を単独運転
発生前の値に一定に保つようにしたので、一時的な周波
数の過渡の低下を抑制し、これにより、周波数がタービ
ンの制限を超えることがなくなり、構内単独運転への移
行を確実に成功させることができる。

【００１９】次に、図８を用いて、本発明の他の実施形
態に基づく構内単独運転発生時のタービンの運転方法を
説明する。図８は、蒸気加減弁３、インターセプト弁５
及び高低圧タービンバイパス弁２，８の動きを併せて示
し、本実施形態の構内単独運転における再熱蒸気圧力
（設定）と周波数の変動状態を示す。図７においては、
単独運転移行時に、再熱蒸気圧力（設定）を単独運転前
の一定値の圧力に保持しているが、図８では、周波数の
低下が周波数継電器の整定値を下回らない範囲で、この
再熱蒸気圧力（設定）を単独運転後の負荷に応じてつま
り単独運転後の負荷に見合った圧力よりも高い圧力に保
持する点において異なる。因に、点線は従来の再熱蒸気
圧力（設定）、一点鎖線は高圧タービン初段後圧力を示
す。このように、再熱蒸気圧力（設定）を制御すると、
当然図７に示す発電機周波数よりはその低下が大きくな
るが、周波数継電器の整定値を下回わるまでには至ら
ず、周波数継電器の動作によりタービンをトリップする
ことなく、構内単独運転への移行を確実に成功させるこ
とができる。

【００２０】図９は、本発明の他の実施形態に基づく再
熱蒸気圧力（設定）を一定に保った後の通常の圧力に降
下する制御方法を示す。単独運転移行時に、従来の再熱
蒸気圧力（設定）に比し、本発明は再熱蒸気圧力（設
定）を高くすることになり、このため、図１３の（区間
II）に示すタービントリップする過度の低周波数の問題
は解消するが、この状態を長く保つと、図７，図８の
（区間III）において逆に高周波数の問題が生じ、ま
た、高圧タービン４の排気温度の上昇の問題も生じてく
る。そこで、図７，図８の（区間III）に入った後は、
図６の減算器１７の入力である再熱蒸気圧力の設定値を
本来の負荷に見合った値に戻す必要がある。再熱蒸気圧
力を短い時間（例えば、２０秒程度）で高中圧運転の値
に戻すために、再熱蒸気圧力の設定（圧力保持）を直線
２２に示すように降下させる。この再熱蒸気圧力の設定
の降下に基づいて低圧タービンバイパス弁８が急開す
る。この結果、再熱蒸気圧力が下がり、タービンの出力
の低下となる。一方、タービンの出力を持ち上げるため
に、ガバナを動作して、加減弁３が除々に開していく。
加減弁３が除々に開くと、主蒸気が高圧タービン４に除
々に流入し、それに従い高圧タービン４の初段後の圧力
が図９の直線２１に示すように上昇する。再熱蒸気圧力
の設定２２との交点ｄにおいて再熱蒸気圧力が高圧ター
ビン初段後の圧力と等しくなり、この切替点ｄで設定を
本来の負荷に見合った値に切り替える。このようにし
て、本実施形態では、再熱蒸気圧力が高圧タービンの初
段後の圧力（すなわち、高圧タービンの出力）に比例す
る高中圧運転に速やかに且つ円滑に切り替えることがで
き、また、高圧タービンの排気温度の上昇を防止するこ
とができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単独運転移行時に、高温再熱蒸気圧力の設定を単独運転
発生前の値に保持し、または、単独運転後の負荷に見合
った圧力よりも高い圧力に保持するので、一時的な周波
数の過渡の低下を抑制し、これにより、タービンのトリ
ップをなくし、構内単独運転への移行を確実に成功させ
ることができる。また、単独運転移行後、一定に保った
再熱蒸気圧力（設定）を本来の高中圧運転の値に戻すた
めに、この再熱蒸気圧力の設定を降下させることによ
り、高圧タービンの初段後の圧力を上昇させるように制
御し、この再熱蒸気圧力の設定と高圧タービンの初段後
の圧力が等しくなったとき、再熱蒸気圧力の設定を本来
の負荷に見合った値に切り替えるようにしたので、通常
の高中圧運転に速やかに且つ円滑に移行することがで
き、また、高圧タービンの排気温度の上昇を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する再熱サイクルの火力発電設備
の蒸気系統図

【図２】図１の火力発電設備の起動特性図

【図３】本発明を適用するプラントの単線結線図

【図４】本発明に基づく構内単独運転発生時のタービン
の運転方法を説明するプラントの制御フロー図

【図５】タービン出力（高圧タービン初段後圧力）と再
熱蒸気圧力（設定）の関係図

【図６】本発明の一実施形態に基づく火力発電設備の制
御装置の詳細構成図

【図７】本発明の一実施形態に基づく再熱蒸気圧力（設
定）と周波数の変動状態図

【図８】本発明の他の実施形態に基づく再熱蒸気圧力
（設定）と周波数の変動状態図

【図９】本発明の他の実施形態に基づく再熱蒸気圧力
（設定）を降下する制御方法を説明する図

【図１０】所内単独運転時の領域図

【図１１】構内／地域単独運転時の領域図

【図１２】従来の火力発電設備の制御装置の詳細構成図

【図１３】従来の再熱蒸気圧力と周波数の変動状態図

【符号の説明】

１ボイラ２高圧タービンバイパス弁３蒸気加減弁４高圧タービン５インターセプト弁６中圧タービン７低圧タービン８低圧タービンバイパス弁９低温再熱蒸気管１０高温再熱蒸気管１１復水器１２最低圧力信号１３高圧タービン初段後圧力検出器１４関数発生器１５高値選択回路１６高温再熱蒸気圧力検出器１７減算器１８比例積分器１９自動／手動ステーション２０アナログスイッチ２１高圧タービン初段後の圧力曲線２２再熱蒸気圧力の曲線２３再熱蒸気圧力の設定曲線

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０１Ｋ 7/24 Ｆ０１Ｋ 7/24 Ｋ (72)発明者兼田英明茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者近藤聡茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開昭59−221408（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−154807（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−139908（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−200010（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−106107（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−76212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01D 17/24 F01K 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧及び低圧タービンバイパスラインを
有する高圧タービン、中低圧タービンからなる再熱サイ
クルの火力発電設備において、この発電設備と連係され
た電力系統が遮断され、発電機の負荷が低下する単独運
転の発生時に、一時的に再熱蒸気圧力を単独運転発生前
の圧力に保持するように設定し、この設定圧力に基づい
て低圧タービンバイパス弁の開度を調節し、中低圧ター
ビンの出力を通常の高中圧運転より高めに制御すること
を特徴とする単独運転時のタービンの運転方法。
【請求項２】高圧及び低圧タービンバイパスラインを
有する高圧タービン、中低圧タービンからなる再熱サイ
クルの火力発電設備において、この発電設備と連係され
た電力系統が遮断され、発電機の負荷が低下する単独運
転の発生時に、一時的に再熱蒸気圧力を単独運転発生前
の圧力より低いが、単独運転発生後の発電機の負荷に見
合った圧力より高い値に保持するように設定し、この設
定圧力に基づいて低圧タービンバイパス弁の開度を調節
し、中低圧タービンの出力を通常の高中圧運転より高め
に制御することを特徴とする単独運転時のタービンの運
転方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、単独
運転の発生時に保持した設定圧力を降下させることによ
って、高圧タービンの初段後圧力を上昇させ、両圧力が
等しくなったとき、再熱蒸気圧力が高圧タービンの初段
後圧力に比例する高中圧運転に移行することを特徴とす
る単独運転時のタービンの運転方法。