JP4262155B2 - 発電機主回路用保護継電装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施の形態による発電機主回路用保護継電装置を用いた発電機主回路を示す回路図である。
この発電機主回路は、発電機4の出力側に発電機負荷開閉器3を介して主変圧器2および主変圧器用遮断器1を接続し、発電機4で発電した電力を発電機負荷開閉器3、主変圧器2、主変圧器用遮断器1を経由して発電所外部の系統に送電している。発電機負荷開閉器3の出力側には所内変圧器5が接続され、この所内変圧器5の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器15を経て発電に必要な発電所内の負荷に給電しており、また発電機4出力側には励磁電源変圧器6が接続され、この励磁電源変圧器6の二次側に接続したサイリスタ8および界磁遮断器9を経由して、発電機4を励磁する界磁巻線7に電源を供給している。このような発電機主回路の構成は、発電機4の送電系統への同期併入を主変圧器2の低圧側に接続した発電機負荷開閉器3により実施する低圧同期方式として知られている。また所内負荷への電源供給として、所内変圧器5と補助/起動変圧器つまり予備変圧器23が設けられており、所内変圧器5および予備変圧器23の電源先を切替える方式として瞬低切替、停電切替、同期切替方式がある。同期切替方式のとき、所内負荷母線にて所内変圧器5と予備変圧器23は瞬時並列運転状態となる。
CT11、12、16、17からの入力電流は、入力変換器18を経てアナログ−ディジタル変換部19でA/D変換され、演算処理部20にてソフトウエア上で演算処理され、その演算処理の結果、事故と判断されると伝送部21からトリップ信号を出力し、図1に示した主変圧器用遮断器1、界磁遮断器9、所内変圧器受電遮断器15をそれぞれ開放することにより、被保護機器を保護する構成となっている。従って、入力電流の大小については、入力変換器18にて変換し、演算処理部20での演算にて調整することが可能であるので、アナログリレーの場合に必要であった補助CT等の電流変換装置は不要となる。
要部拡大図である図3に示すように、所内変圧器5におけるA巻線側の二次側で短絡事故が起こった場合、発電機4の出力電流は主変圧器2および所内変圧器5のインピーダンスの大小により、一部は主変圧器2を介して、また他の一部は所内変圧器5を介して短絡事故発生点に向かって流れる。ここで、主変圧器2および所内変圧器5のインピーダンスを比較すると、主変圧器2に対し所内変圧器5の方が大きいため、発電機4の出力電流の多くの部分は主変圧器2側に流れ、所内変圧器5側に分流する量は少ない上、事故が発生した相については短絡事故発生点の電圧が本回路の中で一番小さくなるため、短絡事故発生点を超えて所内側に短絡電流が流れ込むことはない。
図4の要部拡大図に示すように励磁電源変圧器6の二次側で短絡事故が発生した場合、発電機4の出力電流は、主変圧器2側と、事故側である励磁電源変圧器6側の回路のインピーダンスの大小により一部は主変圧器2を介して、また他の一部は励磁電源変圧器6を介して短絡事故発生点に向かって流れる。所内変圧器5の場合と同様、主変圧器2と励磁電源変圧器6のインピーダンスを比較すると、主変圧器2に対し励磁電源変圧器6の方が大きいため、発電機4の出力電流の多くの部分は主変圧器2側に流れ、励磁電源変圧器6側へ分流する量は少ない上、短絡事故が発生した相については、短絡事故発生点の電圧が本回路の中で一番小さくなるため、短絡事故発生点を超えてサイリスタ8側に短絡電流が流れることはない。また、本回路は励磁回路であるため、短絡事故発生点の下流側にはサイリスタ8が接続されており、このサイリスタ8は励磁電源変圧器6からの交流電源を発電機4の界磁に必要な直流電源に変換する整流素子で、励磁電源変圧器6の二次側での短絡事故発生時に界磁巻線7側から短絡事故発生点に向かう方向に対しては、電流は流さない。
上述した発電機主回路は、低圧同期方式のものを示したが、発電プラントには、発電機4の同期方式として高圧同期方式、つまり発電機4の送電系統への同期併入を主変圧器2の高圧側に設置している主変圧器遮断器1により実施する方式を採用する場合もある。このような場合、図5に示したロジックでは発電機負荷開閉器3の閉状態31という信号を得ることができない。そこで、図7に示したロジックのように、プラント通常運転中は主変圧器遮断器1が閉状態にあるので、発電機4の運転中であるという条件は主変圧器遮断器1が閉状態38で、界磁遮断器9が閉状態32というAND条件をロジックに加えることにより、先の場合と同様にトリップ信号を出力することができ、簡単な構成で所内変圧器5および励磁電源変圧器6の二次側の短絡事故を保護可能とした発電機主回路用保護継電装置を提供することができる。この説明から分かるように、トリップ信号を発生するロジックは、その他の代替可能な信号を取り込んで構成することもできる。
図8に示した発電機主回路は、図1に示した発電機主回路の所内変圧器5、励磁電源変圧器6の二次側にそれぞれ計器用変圧器(以下、PTと称す)39、40を設置し、このPT39、40による電圧監視を追加したものである。一般に短絡事故が発生した場合、短絡事故発生点の電圧は、通常運転時の電圧と比較して小さくなる。そこで、所内変圧器5、励磁電源変圧器6の二次側の電圧をそれぞれPT39、40にて監視し、図2に示した演算処理部20に、図9に示したロジックのように所内変圧器5における二次側の電圧低下状態41と、励磁電源変圧器6における二次側の電圧低下状態42を追加している。
2 主変圧器
3 発電機負荷開閉器
4 発電機
5 所内変圧器
6 励磁電源変圧器
7 界磁巻線
8 サイリスタ
9 界磁遮断器
10 87GMT
11、12 CT
13 87HT
14 87ET
15 所内変圧器受電遮断器
16、17 CT
18 入力変換器
19 アナログ/ディジタル変換部
20 演算処理部
21 伝送部
23 予備変圧器
24 予備変圧器受電遮断器
Claims (5)
- 発電機の出力側に接続した主変圧器および主変圧器用遮断器と、上記発電機の出力側に接続した所内変圧器と、発電所内の負荷に給電するように上記所内変圧器の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器と、上記発電機の出力側に接続した励磁電源変圧器と、上記発電機を励磁する界磁巻線に電源を供給するように上記励磁電源変圧器の二次側に接続したサイリスタおよび界磁遮断器とを備えて発電機主回路を構成し、上記発電機主回路中の上記構成電気機器の上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた上記両計器用変流器の差電流に基づいて上記主変圧器用遮断器、上記界磁遮断器および上記所内変圧器受電遮断器にトリップ信号を与える、ディジタルリレーである比率差動継電器を設け、このディジタルリレーである比率差動継電器の演算処理部に、上記界磁遮断器および所内変圧器受電遮断器の少なくとも一つの開閉信号を取り込んで上記トリップ信号を出力するロジックを構成した発電機主回路用保護継電装置において、
所内変圧器二次側および励磁電源変圧器二次側の少なくともいずれか一方に他の計器用変流器を設置し、上記演算処理部に、上記他の計器用変流器に流れる電流の電流値、電流の流れる方向の情報と、上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた上記計器用変流器の差電流に基づく情報と、上記界磁遮断器、上記所内変圧器受電遮断器および予備変圧器受電遮断器の開閉信号とに基づいて上記トリップ信号を与えるロジックを構成したことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。 - 発電機の出力側に接続した発電機負荷開閉器、主変圧器および主変圧器用遮断器と、上記発電機負荷開閉器の出力側に接続した所内変圧器と、発電所内の負荷に給電するために上記所内変圧器の二次側に接続した所内変圧器受電遮断器と、発電所内の負荷に給電するために予備変圧器の二次側に接続した予備変圧器受電遮断器と、上記発電機の出力側に接続した励磁電源変圧器と、上記発電機を励磁する界磁巻線に電源を供給するために上記励磁電源変圧器の二次側に接続したサイリスタおよび界磁遮断器とを備えて発電機主回路を構成し、上記発電機主回路中の上記構成電気機器の上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた上記両計器用変流器の差電流に基づいて上記主変圧器用遮断器、上記界磁遮断器および上記所内変圧器受電遮断器にトリップ信号を与える、ディジタルリレーである比率差動継電器を設け、このディジタルリレーである比率差動継電器の演算処理部に、上記界磁遮断器および所内変圧器受電遮断器の少なくとも一つの開閉信号を取り込んで上記トリップ信号を出力するロジックを構成した発電機主回路用保護継電装置において、
所内変圧器二次側および励磁電源変圧器二次側の少なくともいずれか一方に他の計器用変流器を設置し、上記演算処理部に、上記他の計器用変流器に流れる電流の電流値、電流の流れる方向の情報と、上記発電機の中性点側と出力側にそれぞれ設けた上記計器用変流器の差電流に基づく情報と、上記界磁遮断器、上記所内変圧器受電遮断器および予備変圧器受電遮断器の開閉信号とに基づいて上記トリップ信号を与えるロジックを構成したことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。 - 請求項1又は2に記載のものにおいて、上記所内変圧器および励磁電源変圧器の二次側にそれぞれ計器用変圧器を設置し、これら計器用変圧器によって検出した電圧要素を上記ロジックに加えたことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、上記ロジックは、上記差電流の割合が所定値を越えた第一の条件と、上記主変圧器用遮断器が閉状態で上記界磁遮断器が閉状態で上記励磁電源変圧器の二次側電流が0の第二の条件と、上記所内変圧器受電遮断器と上記予備変圧器受電遮断器が共に閉状態以外の状態で上記所内変圧器の二次側電流が通常時の逆方向である第三の条件のいずれか一つが成立したとき、上記トリップ信号を与えるようにしたことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
- 請求項2に記載のものにおいて、上記ロジックは、上記差電流の割合が所定値を越えた第一の条件と、上記発電機負荷開閉器が閉状態で上記界磁遮断器が閉状態で上記励磁電源変圧器の二次側電流が0の第二の条件と、上記所内変圧器受電遮断器と上記予備変圧器受電遮断器が共に閉状態以外の状態で上記所内変圧器の二次側電流が通常時の逆方向である第三の条件のいずれか一つが成立したとき、上記トリップ信号を与えるようにしたことを特徴とする発電機主回路用保護継電装置。
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