JP5953356B2

JP5953356B2 - ガスタービン発電装置

Info

Publication number: JP5953356B2
Application number: JP2014220660A
Authority: JP
Inventors: 裕久藤井; 崇出雲崎; 隆文千代間; 陽一早田; 敏昭杉山; 加藤　正樹; 正樹加藤
Original assignee: Nomura Research Institute Ltd; Daihatsu Diesel Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nomura Research Institute Ltd; Daihatsu Infinearth Mfg Co Ltd
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: JP2016092856A

Description

本発明は、ガスタービン発電装置に関する。

従来、ガスタービン発電装置としては、複数台のガスタービン発電設備を備えたものがある（特開２００９−２７５６２４号公報（特許文献１））。このガスタービン発電装置では、複数台のガスタービン発電設備を並列に接続し、同期運転させることで、負荷に電力を供給するようにしている。

特開２００９−２７５６２４号公報

ところで、複数台のガスタービン発電設備を同期運転しているとき、これらのガスタービン発電設備のうちの１台のガスタービン発電設備の故障、例えばガスタービン発電設備のガスタービン機関の燃料切れや燃料系統機器故障による燃料供給不良または燃焼器故障等に起因する燃焼停止が発生することがある。

図９に示すように、上記ガスタービン機関は、一般に、圧縮機５０１と、燃焼器５０２と、タービン５０３とを備えている。圧縮機５０１で加圧された加圧空気は、圧縮機５０１から燃焼器５０２に供給される。燃焼器５０２に流入した空気は燃料と混合され、この混合気が燃焼する。高温の燃焼ガスが燃焼器５０２からタービン５０３に供給されて、タービン５０３が駆動される。上記圧縮機５０１は、回転により外部から膨大な燃焼空気を自然吸気し、高圧に圧縮するので、非常に大きな駆動トルクを要する。圧縮機５０１は、タービン５０３で発生する動力によって駆動されるので、タービン５０３で発生する出力から圧縮機５０１の駆動トルクを差し引いた出力が、ガスタービン機関の外部へ取り出す出力となる。

このため、同期運転中の複数台のガスタービン発電設備のうちの１台で燃焼器５０２の故障等に起因する燃焼停止が発生し、タービン５０３で発生する出力がなくなると、故障したガスタービン発電設備の圧縮機５０１の駆動トルクが他の同期運転をしているガスタービン発電設備の制動トルクとなる。この制動トルクは、いわゆるモータリング負荷である。

燃焼停止が発生した故障機の回転速度が低下する一方、上記モータリング負荷によって、健全機の回転速度も低下する。このように、同期運転をしている複数台のガスタービン発電設備のうちの１台が燃焼停止すると、他のガスタービン発電設備も燃焼停止したガスタービン発電設備の影響を受けて停止するという問題がある。

また、停止したガスタービン発電設備をそれぞれ再度起動しようとすると、故障要因の確認や復旧作業等に多くの時間を要することとなる。このため、ガスタービン発電装置から負荷に電力を供給できない状態が、概ね１０分以上の長い時間継続するという問題がある。

そこで、本発明の課題は、同期運転をしている複数台の発電機のうちの少なくとも１台の発電機が故障しても、故障した発電機以外の発電機への影響を低減できると共に、負荷への電力の供給を速やかに再開できるガスタービン発電装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のガスタービン発電装置は、
複数のガスタービンと、
上記複数のガスタービンによってそれぞれ駆動されると共に、互いに並列に接続された複数の発電機と、
上記複数の発電機にそれぞれ接続された複数の発電機遮断器と、
上記複数の発電機のそれぞれの回転速度を検出する回転速度検出部と、
上記回転速度検出部により検出された上記複数の発電機のそれぞれの回転速度に基づいて、少なくとも１つの上記発電機の回転速度が予め定められた条件を満たすと判断すると、上記複数の発電機遮断器をすべて開状態に制御し、上記発電機の回転速度が予め定められた復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する制御部と
を備えることを特徴としている。

上記構成のガスタービン発電装置によれば、上記制御部は、上記回転速度検出部により検出された上記複数の発電機のそれぞれの回転速度に基づいて、少なくとも１つの上記発電機の回転速度が予め定められた条件を満たすと判断すると、上記複数の発電機遮断器をすべて開状態に制御する。このとき、上記複数の発電機は、全て無負荷状態になる。このため、例えば少なくとも１つの発電機が故障していたとしても、故障機のモータリング負荷などの影響を受けて、他の健全な発電機が停止するのを防止できる。また、健全な発電機は、元の定格運転状態に速やかに復帰できる。

また、上記制御部は、上記発電機の回転速度が予め定められた復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する。このため、上記健全機と、ガスタービン発電装置の出力側の負荷とを自動的に接続できる。

したがって、上記健全機を再度起動する必要がなくなり、故障要因の確認や復旧作業等も不要となるので、少なくとも１台の発電機が故障しても、他の発電機への影響を低減できると共に、負荷への電力の供給を速やかに再開できる。

また、本発明のガスタービン発電装置は、
複数のガスタービンと、
上記複数のガスタービンによってそれぞれ駆動されると共に、互いに並列に接続された複数の発電機と、
上記複数の発電機にそれぞれ接続された複数の発電機遮断器と、
上記複数の発電機のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
上記電圧検出部により検出された上記複数の発電機のそれぞれの電圧に基づいて、少なくとも１つの上記発電機の電圧が予め定められた条件を満たすと判断すると、上記複数の発電機遮断器をすべて開状態に制御し、上記発電機の電圧が予め定められた復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する制御部と
を備えることを特徴としている。

上記構成のガスタービン発電装置によれば、上記制御部は、上記電圧検出部により検出された上記複数の発電機のそれぞれの電圧に基づいて、少なくとも１つの発電機の電圧が予め定められた条件を満たすと判断すると、上記複数の発電機遮断器をすべて開状態に制御する。このとき、上記複数の発電機は、全て無負荷状態になる。このため、例えば少なくとも１つの発電機が過電圧となっていても、故障機の影響を受けて、他の健全な発電機が停止するのを防止できる。また、健全な発電機は、上記無負荷状態において、元の定格運転状態に速やかに復帰できる。

また、上記制御部は、発電機の電圧が上記復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する。このため、上記健全機と負荷とが自動的に接続される。

また、上記複数の発電機のそれぞれの電圧に基づいて、少なくとも１つの発電機が上記故障機であるか否かを判断するので、特に発電機の過電圧による故障が生じたときに、的確な判断ができる。

また、一実施形態では、
上記複数の発電機にそれぞれ接続された少なくとも１つの自動電圧調整装置の界磁電流が界磁電流低下判定値以下となる状態が一定時間継続する故障機であると判断すると、上記故障機に接続された上記発電機遮断器を開状態に制御し、上記故障機のガスタービンを停止させるよう制御する故障機停止制御部を備える。

上記実施形態によれば、少なくとも１つの発電機において、断線等で自動電圧調整装置の励磁電源が断たれ発電機機能を喪失した場合でも、故障した発電機の発電機遮断器を開放するので、全ての発電機において故障機の影響による発電機周波数、電圧、負荷等の異常変動が起きることはない。

つまり、同期運転をしている複数台の発電機のうちの少なくとも１台の発電機において、励磁電源断が発生して故障しても、この故障した発電機以外の発電機への影響を低減できると共に、負荷への電力の供給を速やかに再開できる。

本発明によれば、発電機が故障しても、故障した発電機以外の発電機への影響を低減できると共に、負荷への電力の供給を速やかに再開できる。

本発明のガスタービン発電装置の第１の実施形態の概略構成を示す模式図である。上記ガスタービン発電装置が起動する前の状態を説明する図である。上記ガスタービン発電装置が起動したときの状態を説明する図である。上記ガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備が燃焼停止したときの上記ガスタービン発電装置の動作の流れを示すフローチャートである。上記ガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備が燃焼停止したときの上記ガスタービン発電装置の状態を説明する図である。上記第１のガスタービン発電設備以外のガスタービン発電設備が運転を継続しているときの上記ガスタービン発電装置の状態を説明する図である。上記ガスタービン発電装置が負荷に再給電を開始したときの状態を説明する図である。本発明のガスタービン発電装置の第２の実施形態の概略構成を示す模式図である。上記ガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備でＡＶＲ検出断したときの上記ガスタービン発電装置の動作の流れを示すフローチャートである。本発明のガスタービン発電装置の第３の実施形態の概略構成を示す模式図である。上記ガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備で励磁電源断したときの上記ガスタービン発電装置の動作の流れを示すフローチャートである。ガスタービン機関の構造を説明する概略断面図である。

以下、本発明のガスタービン発電装置を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明のガスタービン発電装置の第１の実施形態を示している。図１に示すように、この第１実施形態のガスタービン発電装置は、２台のガスタービン１１，１２と、２台の発電機２１，２２と、２つの回転速度センサ３１，３２と、第１，第２の発電機遮断器４１，４２と、１つのフィーダー遮断器４３と、発電装置制御装置９０とを備えている。

上記２台の発電機２１，２２は、２台のガスタービン１１，１２によってそれぞれ駆動されると共に、互いに並列に接続されている。ここで、ガスタービン１１と発電機２１とは、第１のガスタービン発電設備５１を構成する。また、ガスタービン１２と発電機２２とは、第２のガスタービン発電設備５２を構成する。

上記第１の発電機遮断器４１は、発電機２１の出力ライン６１に設けられている。また、上記第２の発電機遮断器４２は、発電機２２の出力ライン６２に設けられている。出力ライン６１，６２は、それぞれ電力系統６０に接続されている。電力系統６０は、フィーダー遮断器４３を介して負荷に接続されている。

上記回転速度センサ３１は、ガスタービン１１に取り付けられ、回転速度センサ３２は、ガスタービン１２に取り付けられている。回転速度センサ３１，３２は、ガスタービン１１，１２の回転速度をそれぞれ検出し、ガスタービン１１，１２に接続されている発電機２１，２２の回転速度を間接的に検出するようになっている。そして、回転速度センサ３１，３２は、発電機２１，２２の回転速度を表す信号を発電装置制御装置９０に送るようになっている。

上記発電装置制御装置９０には、２つの回転速度センサ３１，３２と、第１，第２の発電機遮断器４１，４２と、フィーダー遮断器４３とが接続されている。発電装置制御装置９０は、２つの回転速度センサ３１，３２からの発電機２１，２２の回転速度を表す信号に基づいて、予め定められた条件にて第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３の開閉状態を制御する。

図２Ａは、上記ガスタービン発電装置の起動前の状態を説明する図である。

図２Ａに示すように、通常時、すなわち商用電源（図示しない）が停電していないとき、第１，第２のガスタービン発電設備５１，５２は停止している。また、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３は、すべて開状態である。

図２Ｂは、上記ガスタービン発電装置の起動後の状態を説明する図である。

図２Ｂに示すように、非常時になると、すなわち商用電源（図示しない）が停電すると、上記ガスタービン発電装置は起動する。このとき、第１，第２のガスタービン発電設備５１，５２は運転している。また、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３は、すべて閉状態である。そして、第１，第２のガスタービン発電設備５１，５２によって発電された電力は、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３を経て負荷に供給される。

次に、図３を参照して、上記構成のガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備５１が燃焼停止したときの上記ガスタービン発電装置の動作を説明する。

図３は、ガスタービン発電装置の動作の流れを示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、ステップＳ１で、同期運転をしている第１，第２のガスタービン発電設備５１，５２のうち、第１のガスタービン発電設備５１で燃焼停止が発生する。

次に、ステップＳ２に進んで、第１のガスタービン発電設備５１の燃焼停止に起因して、第２のガスタービン発電設備５２にモータリング負荷がかかる。

次に、ステップＳ３に進んで、故障機（第１のガスタービン発電設備５１）は、回転速度が低下しており、上記モータリングの発生によって、健全機（第２のガスタービン発電設備５２）も過負荷運転となり、回転速度が低下する。次に、ステップＳ４に進んで、いずれかのガスタービン発電設備の回転速度が定格回転速度の９５％以下か否か、すなわち、遮断器を開放すべきか否か判断する。遮断器を開放すべきと判断すると、ステップＳ５で第１，第２の発電機遮断器４１，４２が閉であることを確認したうえで、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６で、すべての遮断器を開放して、具体的には、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３を開状態に制御して、ステップＳ７に進む。

これにより、いずれかのガスタービン発電設備の回転速度が定格回転速度の９５％以下と判断されると、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３を同じタイミングで全て開状態にすることができる。

このとき、上記健全機は、上記故障機によるモータリング負荷が取り除かれて、無負荷状態になるので、定格回転速度に復帰できる。

ステップＳ７で、ガスタービン発電設備の回転速度が定格回転速度の±２．０％以内の範囲に３秒間以上入っているか否か、すなわち、復帰条件を満たすか否か判断する。上記ガスタービン発電設備の回転速度が回復したと判断すると、ステップＳ８に進む。上記ガスタービン発電設備の回転速度が回復していないと判断すると、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ８で、健全機の発電機遮断器およびフィーダー遮断器４３を再投入して、ステップＳ９に進む。このステップＳ９で、上記ガスタービン発電装置から負荷に再給電が行われる。

一方、回転速度が回復しなかったガスタービン発電設備については、ステップＳ１１で、上記ガスタービン発電設備の回転速度が定格回転速度の９０％以下の回転速度異常低下か否か判断する。上記ガスタービン発電設備の回転速度が上記回転速度異常低下と判断すると、上記ガスタービン発電設備は故障発生機と判断して重故障で停止となり、ステップＳ１２に進む。このステップＳ１２で、上記ガスタービン発電設備の燃料を遮断する。

図４Ａは、上記ガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備５１が燃焼停止した瞬間（つまりステップＳ１発生の瞬間）の上記ガスタービン発電装置の状態を説明する図である。

図４Ａに示すように、第２のガスタービン発電設備５２は健全であり、運転している。また、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３は、すべて閉状態である。

図４Ｂは、健全機の回転速度が回復するまで（つまりステップＳ２〜Ｓ７）の上記ガスタービン発電装置の状態を説明する図である。

図４Ｂに示すように、第２のガスタービン発電設備５２は運転を継続している。また、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３は、すべて開状態である。

図４Ｃは、第２のガスタービン発電設備５２の回転速度が定格回転速度の±２．０％以内の範囲に３秒間以上入り、上記復帰条件を満たした後、つまり、第２の発電機遮断器４２およびフィーダー遮断器４３が再投入されて、上記ガスタービン発電装置が負荷に再給電を開始したとき（つまりステップＳ９〜Ｓ１０）の状態を説明する図である。

図４Ｃに示すように、第２のガスタービン発電設備５２は運転している。また、第２の発電機遮断器４２およびフィーダー遮断器４３は、閉状態である。

上記構成のガスタービン発電装置によれば、上記発電装置制御装置９０は、回転速度センサ３１，３２により検出された発電機２１，２２の回転速度に基づいて、少なくとも１つの発電機の回転速度が低下して、この回転速度が定格回転速度の９５％以下であると判断すると、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３をすべて開状態に制御する。このとき、発電機２１，２２は、全て無負荷状態になる。このため、例えば少なくとも１つの発電機が故障していたとしても、故障機のモータリング負荷などの影響を受けて、他の健全な発電機が停止するのを防止できる。また、健全な発電機は、元の定格運転状態に速やかに復帰できる。

また、上記発電装置制御装置９０は、発電機の回転速度が上記復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する。このため、上記健全機と負荷とを自動的に接続できる。

（第２の実施形態）
複数台のガスタービン発電設備を同期運転しているとき、これらのガスタービン発電設備のうちの１台のガスタービン発電設備の発電機において、断線が発生し、過電圧状態となることがある。この発電機の過電圧状態に伴って、同期運転している他のガスタービン発電設備の発電機も過電圧状態となる。このように、同期運転をしている複数台のガスタービン発電設備のうちの１台の発電機が過電圧状態になると、他のガスタービン発電設備の発電機も過電圧状態になった発電機の影響を受けて停止するという問題がある。

そこで、同期運転をしている複数台の発電機のうちの少なくとも１台の発電機が過電圧状態になって故障しても、この故障した発電機以外の発電機への影響を低減できると共に、負荷への電力の供給を速やかに再開できるガスタービン発電設備を提供することも、本発明の課題である。この課題を解決する本発明のガスタービン発電装置の第２の実施形態について、以下に説明する。

図５は、本発明のガスタービン発電装置の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、図５に示すように、この第２の実施形態では、ガスタービン発電装置が、さらに、第１，第２のＡＶＲ（自動電圧調整装置）１０１，１０２と、第１，第２のＶＴ（計測用変圧器）７１，７２の２次側の電圧検出回路と、第１，第２のＣＴ（変流器）７３，７４の２次側の電流検出回路と、第１，第２の励磁電源８１，８２とを有している。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

上記第１の電圧検出回路は、出力ライン６１から発電機２１の電圧を検出し、この電圧を表す信号を第１のＡＶＲ１０１および発電装置制御装置９０に送る。上記第２の電圧検出回路は、出力ライン６２から発電機２２の電圧を検出し、この電圧を表す信号を第２のＡＶＲ１０２および発電装置制御装置９０に送る。

上記第１の励磁電源８１は、出力ライン６１と第１のＡＶＲ１０１とに接続され、第１のＡＶＲ１０１の励磁電源になっている。上記第２の励磁電源８２は、出力ライン６２と第２のＡＶＲ１０２とに接続され、第２のＡＶＲ１０２の励磁電源になっている。

上記第１のＡＶＲ１０１は、第１の電圧検出回路と、第１の電流検出回路と、第１の励磁電源８１とに接続されている。第１のＡＶＲ１０１は、発電機２１の電圧を調整するための界磁電流を流す配線６３を有している。第１のＡＶＲ１０１は、第１の電圧検出回路から発電機２１の電圧を表す信号を受け、この検出された発電機２１の電圧に基づいて、発電機２１に対する界磁電流を調整することによって、発電機２１の電圧を調整している。

上記第２のＡＶＲ１０２は、第２の電圧検出回路と、第２の電流検出回路と、第２の励磁電源８２とに接続されている。第２のＡＶＲ１０２は、発電機２２の電圧を調整するための界磁電流を流す配線６４を有している。第２のＡＶＲ１０２は、第２の電圧検出回路から発電機２２の電圧を表す信号を受け、この検出された発電機２２の電圧に基づいて、発電機２２に対する界磁電流を調整することによって、発電機２２の電圧を調整している。

上記発電装置制御装置９０には、第１，第２の電圧検出回路と、第１，第２の発電機遮断器４１，４２と、フィーダー遮断器４３とが接続されている。発電装置制御装置９０は、第１，第２の電圧検出回路からの発電機２１，２２の電圧を表す信号に基づいて、予め定められた電圧条件にて第１，第２の発電機遮断器４１，４２と、フィーダー遮断器４３の開閉状態を制御する。

発電装置制御装置９０は、上記電圧条件に該当すると判断したとき、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３を開放して、開状態に制御する。また、発電装置制御装置９０は、上記投入条件に該当すると判断したとき、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３を投入して、閉状態に制御する。

次に、上記構成のガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備５１において、第１のＡＶＲ１０１と第１の電圧検出回路との間の配線で例えば断線が発生した（電圧検出断）ときの上記ガスタービン発電装置の動作を説明する。

図６は、上記ガスタービン発電装置の動作の流れを示すフローチャートである。

図６に示すように、まず、ステップＳ１０１で、同期運転をしている第１，第２のガスタービン発電設備５１，５２のうち、第１のガスタービン発電設備５１の発電機２１で過電圧が発生する。この過電圧は、上記電圧検出断によって、第１のＡＶＲ１０１が発電機２１の設定電圧が下がっていると判断することにより、第１のＡＶＲ１０１から発電機２１への界磁電流が増加することによって生じる。

次に、ステップＳ１０２に進んで、第１のガスタービン発電設備５１の過電圧に起因して、第２のガスタービン発電設備５２でも過電圧が発生する。

次に、ステップＳ１０３に進んで、いずれかの発電機の電圧が過電圧判定値以上となる状態が１秒間継続するか否か、すなわち、遮断器を開放すべきか否か判断する。遮断器を開放すべきと判断すると、ステップＳ１０５で第１，第２の発電機遮断器４１，４２が閉であることを確認したうえで、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４で、すべての遮断器を開放して、具体的には、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３を開状態に制御する。

ステップＳ１０６〜Ｓ１０９で、定格電圧に復帰して、過電圧を解消できた場合のガスタービン発電装置の動作の流れを説明する。

ステップＳ１０６で、上記ガスタービン発電設備の発電機の電圧が過電圧判定値以下である状態になると、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７で、上記ガスタービン発電設備の発電機の電圧が過電圧判定値以下である状態が３秒以上継続するか否か、すなわち、復帰条件を満たすか否か判断する。発電機の電圧が上記復帰条件を満たすと判断すると、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８で、健全機の発電機遮断器およびフィーダー遮断器４３を再投入して、ステップＳ１０９に進む。このステップＳ１０９で、上記ガスタービン発電装置から負荷に再給電が行われる。健全機は、これらのステップＳ１０１〜Ｓ１０９に基づく制御となる。

一方、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２で、過電圧が継続した場合のガスタービン発電装置の動作の流れを説明する。

ステップＳ１１０で、上記ガスタービン発電設備の過電圧が継続すると、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１で、上記ガスタービン発電設備の発電機の電圧が過電圧判定値以上となる状態が１秒継続するか否か判断する。上記ガスタービン発電設備の発電機の電圧が過電圧判定値以上となる状態が１秒継続したと判断すると、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２で、上記故障機は、重故障で停止する。故障機は、これらのステップＳ１０１〜Ｓ１０４およびステップＳ１１０〜Ｓ１１２に基づく制御となる。

上記構成のガスタービン発電装置によれば、上記発電装置制御装置９０は、第１，第２の電圧検出回路により検出された発電機２１，２２の電圧に基づいて、少なくとも１つの発電機の電圧が過電圧判定値以上となる状態が１秒継続すると判断すると、第１，第２の発電機遮断器４１，４２をすべて開状態に制御する。このとき、発電機２１，２２は、全て無負荷状態になる。このため、例えば少なくとも１つの発電機が過電圧となっていても、故障機の影響を受けて、他の健全な発電機が停止するのを防止できる。また、健全な発電機は、上記無負荷状態において、元の定格運転状態に速やかに復帰できる。

また、上記発電装置制御装置９０は、発電機の電圧が上記復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する。このため、上記健全機と負荷とが自動的に接続される。

また、発電機２１，２２のそれぞれの電圧に基づいて、少なくとも１つの発電機が上記故障機であるか否かを判断するので、特に発電機の過電圧による故障が生じたときに、的確な判断ができる。

（第３の実施形態）
複数台のガスタービン発電設備を同期運転しているとき、これらのガスタービン発電設備のうちの１台のガスタービン発電設備の発電機において、励磁電源断が発生したとき、同期運転している他のガスタービン発電設備の発電機を含む全ての発電機において負荷変動（パワースイング）が起こり、発電機電流、発電機の電圧、発電機の周波数が異常変動を起こして、正常に発電できなくなるという問題がある。

そこで、同期運転をしている複数台の発電機のうちの少なくとも１台の発電機において、励磁電源断が発生して故障しても、この故障した発電機以外の発電機への影響を低減できると共に、負荷への電力の供給を速やかに再開できるガスタービン発電設備を提供することも、本発明の課題である。この課題を解決する本発明のガスタービン発電装置の第３の実施形態について、以下に説明する。

図７は、本発明のガスタービン発電装置の第３の実施形態を示している。上記第２の実施形態と相違する点を説明すると、図７に示すように、この第３の実施形態では、ガスタービン発電装置が、さらに、第１，第２の界磁電流検出回路８３，８４を有している。なお、その他の構造は、上記第２の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

上記第１の界磁電流検出回路８３は、第１のＡＶＲ１０１の配線６３を流れる界磁電流を検出するようになっている。第１の界磁電流検出回路８３は、検出した界磁電流を表す信号を発電装置制御装置９０に送る。上記第２の界磁電流検出回路８４は、第２のＡＶＲ１０２の配線６４を流れる界磁電流を検出するようになっている。第２の界磁電流検出部８４は、検出した界磁電流を表す信号を発電装置制御装置９０に送る。

次に、上記構成のガスタービン発電装置の第１のガスタービン発電設備５１において、第１のＡＶＲ１０１と第１の励磁電源８１との間の配線で例えば断線が発生した（励磁電源断）ときの上記ガスタービン発電装置の動作を説明する。

図８は、上記ガスタービン発電装置の動作の流れを示すフローチャートである。

図８に示すように、まず、ステップＳ２０１で、第１のＡＶＲ１０１の界磁電流が界磁電流低下判定値以下となる状態が３秒間継続するか否か判断する。ここで、界磁電流低下判定値は、例えば無負荷運転時の界磁電流値の３０％である。また、３秒間としたのは、上記電圧検出断の時に、界磁電流が０Ａとなる状態が２秒間継続することがあり、この状態を誤って検知しないようにするためである。上記界磁電流が界磁電流低下判定値以下となる状態が３秒間継続したと判断すると、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２で、第１のＡＶＲ１０１の界磁電流異常と判定されて、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３で、第１のガスタービン発電設備１５１は、重故障で停止する。

なお、本発明は上記第１〜第３の実施形態に限定されず、上記第１〜第３の実施形態で記載した内容を適宜組み合わせたものであってもよい。

また、上記第１の実施形態では、発電装置制御装置９０は、少なくとも１つの発電機の回転速度が定格回転速度の９５％以下であると判断すると、第１，第２の発電機遮断器４１，４２およびフィーダー遮断器４３をすべて開状態に制御していたが、これに限られない。例えば、少なくとも１つの発電機の回転速度が定格回転速度の９０％以下や９４％以下、９６％以下などになったときに、発電機遮断器やフィーダー遮断器をすべて開状態に制御してもよい。

また、上記第１の実施形態では、発電装置制御装置９０は、少なくとも１つの発電機の回転速度が定格回転速度の±２．０％以内の範囲に３秒間以上入っていることを上記復帰条件としていたが、これに限られない。例えば、定格回転速度の±５．０％以内の範囲に３秒間以上入っていることや、定格回転速度の±２．０％以内の範囲に５秒間以上入っていることなどを復帰条件としてもよい。

１１，１２ガスタービン
２１，２２発電機
３１，３２回転速度センサ
４１，４２発電機遮断器
７１第１のＶＴ
７２第２のＶＴ
９０発電装置制御装置

Claims

複数のガスタービンと、
上記複数のガスタービンによってそれぞれ駆動されると共に、互いに並列に接続された複数の発電機と、
上記複数の発電機にそれぞれ接続された複数の発電機遮断器と、
上記複数の発電機のそれぞれの回転速度を検出する回転速度検出部と、
上記回転速度検出部により検出された上記複数の発電機のそれぞれの回転速度に基づいて、少なくとも１つの上記発電機の回転速度が予め定められた条件を満たすと判断すると、上記複数の発電機遮断器をすべて開状態に制御し、上記発電機の回転速度が予め定められた復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する制御部と
を備えることを特徴とするガスタービン発電装置。
複数のガスタービンと、
上記複数のガスタービンによってそれぞれ駆動されると共に、互いに並列に接続された複数の発電機と、
上記複数の発電機にそれぞれ接続された複数の発電機遮断器と、
上記複数の発電機のそれぞれの電圧を検出する電圧検出部と、
上記電圧検出部により検出された上記複数の発電機のそれぞれの電圧に基づいて、少なくとも１つの上記発電機の電圧が予め定められた条件を満たすと判断すると、上記複数の発電機遮断器をすべて開状態に制御し、上記発電機の電圧が予め定められた復帰条件を満たす健全機であると判断すると、上記健全機に接続された上記発電機遮断器を閉状態に制御する制御部と
を備えることを特徴とするガスタービン発電装置。
請求項１または２に記載のガスタービン発電装置において、
上記複数の発電機にそれぞれ接続された少なくとも１つの自動電圧調整装置の界磁電流が界磁電流低下判定値以下となる状態が一定時間継続する故障機であると判断すると、上記故障機に接続された上記発電機遮断器を開状態に制御し、上記故障機のガスタービンを停止させるよう制御する故障機停止制御部を備えることを特徴とするガスタービン発電装置。