JP3879029B2 - 発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統上に短絡事故が発生した場合に系統の遮断器を作動させる短絡電流が供給できる発電装置に関する。

発電機が周波数変換装置を介して電力系統に接続された従来の発電システムの１例として特許文献１に示すものがある。この特許文献１の従来の発電システムは図６に示すように、発電機１は発電機電圧調整器７の界磁９への働きかけにより電圧が制御され、周波数変換装置２を経由して遮断器４を通じ電力系統６へ電力を供給している。地点５にて短絡事故が起きた場合に、その短絡点に大きな短絡電流を供給することにより遮断器４を遮断させなければならない。しかし、従来の発電システムでは、この大きな短絡電流を供給するだけの容量を持った同期調相機３を設置せねばならなかった。しかも、この同期調相機３は常時回転させておくことにより、短絡電流を回転エネルギーとして蓄えておき、系統の短絡時には周波数変換装置２を停止させて、代わりにこの同期調相機３の回転エネルギーでもって短絡点への電流を供給するものである。
特開昭６０−１３４９９号公報

上述したように、従来は、電力系統に短絡事故が起こった場合に、遮断器が自ら遮断できる大きな短絡電流を供給させるために同期調相機を設置せねばならなかった。
仮に同期調相機以外の方法として、周波数変換器から短絡電流を供給しようとしても、その短絡エネルギーを周波数変換器に蓄えるための巨大なコンデンサが必要となり、コンデンサの容量が大きすぎて非現実的であり、また、コンデンサも寿命があり信頼性について疑問があったので、やはり、同期調相機以外には解決することができなかった。そして、同期調相機を設置すると、発電装置が非常に大がかりとなり、外形上もコスト的にも問題があり、その改善が望まれていた。

本発明（請求項１乃至請求項５対応）は、上記情況に対処するためになされたもので、その課題は小型でかつ効果的に短絡電流が供給可能な発電装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発電機電圧調整器の界磁により制御される発電機で、かつ前記発電機が周波数変換装置を経由して電力系統に接続された発電装置において、電力系統上に短絡事故が発生したときに、この短絡事故の発生した短絡点の上位の遮断器を遮断するに必要な短絡電流を流すとともに当該発電機から前記周波数変換装置を経由して流れる短絡電流により前記周波数変換装置が過負荷にならないように当該周波数変換装置の出力を制御できるように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発電装置において、前記発電機の出力側に電流検出器を取付け、短絡電流による電流検出器の出力を当該発電機の界磁へ供給することで、当該発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発電装置において、前記周波数変換装置の出力側に電流検出器を取付け、短絡電流による電流検出器の出力を当該発電機の界磁へ供給することで、当該発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発電装置において、前記周波数変換装置の出力を前記発電機の界磁へ供給することで、当該発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発電装置において、短絡電流の供給源を発電機の代りに船舶の軸発電機を用い、系統短絡が発生して船のメインエンジンが停止した場合でも、船の慣性でプロペラを回転させて前記軸発電機の回転を継続させることで前記軸発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする。

上記請求項１乃至請求項５に記載された発明によると、発電機から短絡エネルギーを供給する方が効率的でかつ経済的であり、さらに非常に高価で外形が過大な発電システムを組まなくても、経済的な発電システムの構築が可能であり、しかも、信頼性の向上にも大きな効果を発揮するものである。

本発明によると、系統の短絡時において同期調相機によらなくとも、遮断器を遮断するために必要な短絡電流を発電機から周波数変換装置を経由して供給できるので、遮断器の確実な遮断が実現可能であり、しかも発電装置の小型化に大きく寄与することができる。また、短絡エネルギーを蓄えるための寿命の短い大容量のコンデンサを使用しなくて済むので定期交換も必要なくなり、信頼性を高めることができ、さらに高価で大容量であった周波数変換装置を小容量化できるので、コストの低減と設置スペースの縮小が可能となる。

本発明の最良の実施形態は、発電機が周波数変換装置を経由して電力系統に接続された発電装置において、電力系統上に短絡事故が発生したときに、遮断器を遮断するための必要な短絡電流を流してその短絡点の上位の遮断器を遮断することにより事故の拡大を防止するとともに、この短絡事故が発生した場合に発電機から周波数変換装置を経由して供給する短絡電流により周波数変換装置が過負荷にならないようにその周波数変換装置の出力を制御できるように構成したものである。

図１は本発明の実施例１（請求項１対応）の発電装置の構成図である。
図１において、本実施例が既に説明した図６の従来の発電装置と異なる構成は、従来の同期調相機が無くなり、代りに発電機１の発電機電圧調整器７を通じて界磁９へ電力を供給する電源８と短絡電流の制御に使用する電流検出器１０とを装備している点である。その他の構成は図６と同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して、その説明は省略する。

図１に示すように、短絡時には電源８から発電機電圧調整器７を通じ発電機１の界磁９へその電源の電力を注入すると電力が増幅されるので、発電機１からの短絡電流の供給を確保することが可能である。この短絡電流は遮断器４の遮断ができる時間のみを確保できれば問題がないので、系統の短絡時に接続される電源８は、代りにコンデンサを用いても同じことが実現できる。

また、電源８の代りに系統が短絡したときでも電圧が確保できる系統に接続しても同じことである。さらに、電流検出器１０は短絡電流を周波数変換器２に伝えて、短絡電流による周波数変換器の過負荷を防止するとともに、遮断器を遮断するための適切な短絡電流値に制御させることが可能である。

図２は本発明の実施例２（請求項２対応）の発電装置の構成図であり、既に説明した図１の実施例１と異なる構成は、発電機１の出力側に電流検出器１０を備えた点であり、その他の構成は図１と同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して、その説明は省略する。

図２に示すように、本実施例では短絡電流による電流検出器１０ａの出力から発電機電圧調整器７を経由して発電機１の界磁９に供給されると、それが増幅され、発電機１からの短絡電流が確保できる。この短絡電流を発電機１から周波数変換装置２を経由して短絡点へ供給することで、遮断器４を遮断することができる。

図３は本発明の実施例３（請求項３対応）の発電装置の構成図であり、既に説明した図１の実施例１と異なる構成は、周波数変換装置２の出力側に電流検出器１０を備えた点であり、その他の構成は図１と同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して、その説明は省略する。

図３に示すように、本実施例では短絡電流による電流検出器１０の出力から発電機電圧調整器７を経由して発電機１の界磁９に供給されると、電流検出器１０の出力が増幅され、発電機１からの短絡電流が確保できる。この短絡電流を発電機１から周波数変換装置２を経由して短絡点へ供給することで、遮断器４を遮断することができる。

さらに、電流検出器１０は既に図１で説明しているように短絡電流を周波数変換器２に伝えて、短絡電流による周波数変換器２の過負荷を防止するとともに、遮断器を遮断するための適切な短絡電流値に制御させるためのものである。

図４は本発明の実施例４（請求項４対応）の発電装置の構成図であり、既に説明した図１の実施例１と異なる構成は、周波数変換装置２の出力側の電力を用いて発電機電圧調整器７を経由して発電機１の界磁９に供給する点にあり、その他の構成は図１と同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して、その説明は省略する。

図４に示すように、本実施例では周波数変換装置２の出力部の電力を用いて発電機電圧調整器７を経由して発電機１の界磁９に供給されると、周波数変換装置２の出力部の電力が増幅され、発電機１からの短絡電流が確保できる。この短絡電流を発電機１から周波数変換装置２を経由して短絡点へ供給することで、遮断器４を遮断することができる。

図５は本発明の実施例５（請求項５対応）の発電装置の構成図であり、既に説明した図１の実施例１と異なる構成は、船内の電力系統が短絡した時に停電になることがあり、停電により船のメインエンジン１３が停止する場合があっても、しばらくは船の慣性によりプロペラ１２が駆動され、そのプロペラ１２に接続されている軸発電機１１も同じようにしばらく回転を継続することになるので短絡電流の供給ができる点にあり、その他の構成は図１の実施例１と同一であるので、同一構成要素には同一符号を付してその説明は省略する。

図５に示すように、本実施例では船舶用の主機軸駆動発電システムに適用した場合であり、メインエンジン１３により軸発電機１１とプロペラ１２を回転させる。軸発電機１１の回転により発電された電力は、周波数変換装置２を経由して船内母線である電力系統６へ供給される。しかし系統が短絡した時に停電になることがあり、停電により船のメインエンジン１３の停止する場合があっても、しばらくは船の慣性によりプロペラ１２が駆動され、そのプロペラに接続されている軸発電機１１もしばらく回転を継続することになるので、短絡電流の供給ができる。この短絡電流は遮断器の遮断ができる時間のみを確保できれば問題がない。

本発明の実施例１の発電装置の構成図。 本発明の実施例２の発電装置の構成図。 本発明の実施例３の発電装置の構成図。 本発明の実施例４の発電装置の構成図。 本発明の実施例５の発電装置の構成図。 従来の発電装置の構成図。

符号の説明

１…発電機、２…周波数変換装置、３…同期調相機、４…遮断器、５…短絡点、６…電力系統、７…発電機電圧調整器、８…電源、９…発電機の界磁、１０，１０ａ…電流検出器、１１…軸発電機、１２…プロペラ、１３…メインエンジン。

Claims (5)

1. 発電機電圧調整器の界磁により制御される発電機で、かつ前記発電機が周波数変換装置を経由して電力系統に接続された発電装置において、電力系統上に短絡事故が発生したときに、この短絡事故の発生した短絡点の上位の遮断器を遮断するに必要な短絡電流を流すとともに当該発電機から前記周波数変換装置を経由して流れる短絡電流により前記周波数変換装置が過負荷にならないように当該周波数変換装置の出力を制御できるように構成したことを特徴とする発電装置。
2. 請求項１記載の発電装置において、前記発電機の出力側に電流検出器を取付け、短絡電流による電流検出器の出力を当該発電機の界磁へ供給することで、当該発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする発電装置。
3. 請求項１記載の発電装置において、前記周波数変換装置の出力側に電流検出器を取付け、短絡電流による電流検出器の出力を当該発電機の界磁へ供給することで、当該発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする発電装置。
4. 請求項１記載の発電装置において、前記周波数変換装置の出力を前記発電機の界磁へ供給することで、当該発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする発電装置。
5. 請求項１記載の発電装置において、短絡電流の供給源を発電機の代りに船舶の軸発電機を用い、系統短絡が発生して船のメインエンジンが停止した場合でも、船の慣性でプロペラを回転させて前記軸発電機の回転を継続させることで前記軸発電機から前記周波数変換装置を経由して短絡電流の供給を確保できるように構成したことを特徴とする発電装置。
   
   

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