JP5976959B2 - ロゴスキーコイルを利用した原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロゴスキーコイル(Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ)を利用した原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置に関する。

原子力発電所における変圧器の連結線路の欠相(Ｏｐｅｎ Ｐｈａｓｅ)検出システムに対する発明は、まだよく知られていない。

最近、米国バイロン(Ｂｙｒｏｎ)原子力発電所内で正常運転中に待機変圧器の１次側送電線路を支持している‘Ｃ’状碍子の破損により欠相が発生することで、最終的に原子炉まで停止し、発電所内の電源上の不平衡のため、約８分間の過渡現象が発生したことが２回あった。米国原子力規制委員会(ＮＲＣ：Ｎｕｃｌｅａｒ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ)で調べた結果、他の発電所でも類似の現象を経験したという報告があった。

米国ＮＲＣでは、稼動原電、建設中の原電だけでなく、デザイン確定(Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ)ステップの発電所モデルに対しても待機変圧器と連結された電力線の欠相を検出することができるシステムを構築することを要求しており、韓国原子力安全技術院(ＫＩＮＳ：Ｋｏｒｅａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓａｆｅｔｙ)でも今後米国のように対策を構築することを要求する可能性が高い。

現在使用中である原子力発電所内の変圧器保護継電システムは、低電圧継電器、過電流継電器、比率差動継電器などが設置されて運営中であるが、待機変圧器が連結された線路で欠相が発生する場合に検出することができない。

特に、待機変圧器の場合、２次側は、正常運転中に断線(Ｏｐｅｎ)されて変圧器の１次側線路で欠相が発生した時、検出が不可能である。さらに、このようなオフサイト電力設備(Ｏｆｆ−ｓｉｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ)の故障が安全等級発電所内の電力設備に波及されて電力機器破損や原子炉停止などの問題を起こすことがある。

本発明の目的は、ロゴスキーコイル(Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ)を利用して原子力発電所のオフサイト電力設備に属する待機変圧器の連結線路上の欠相を検出することができる検出装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明による原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置は、ロゴスキーコイル、欠相検出部及び主制御部を含む。

ロゴスキーコイルは、原子力発電所に使われる待機変圧器の１次側Ｙ結線の中性線に設置される。

欠相検出部は、前記待機変圧器の２次側遮断器がオープン(Ｏｐｅｎ)された状態で、前記ロゴスキーコイルに誘導された電流が既設定された基準値以上に既設定された基準時間以上維持される場合に前記１次側に欠相が発生したと判断して警報信号を生成し、主制御部は、前記欠相検出部が提供する警報信号によって警報を管理者に表示する。

本実施例において、前記欠相検出部は、電流検出器、断線検出器、タイマ及び警報信号生成器を含む。

ここで、電流検出器は、前記ロゴスキーコイルに誘導される電流の強度を測定し、前記電流の強度が前記基準値以上の場合、接点−Ａをクローズし、前記電流の強度が前記基準値未満の場合、前記接点−Ａをオープン(Ｏｐｅｎ)する。

断線検出器は、前記待機変圧器の２次側遮断器がオープンされた状態の場合、接点−Ｂをクローズし、前記待機変圧器の２次側遮断器がクローズされた状態の場合、前記接点−Ｂをオープンする。

タイマは、前記接点−Ａと接点−Ｂがクローズされた状態で動作を開始して前記基準時間に到達すると、接点−Ｃをクローズし、警報信号生成器は、前記接点−Ｃがクローズされた場合に前記警報信号に対応して接点−Ｄがクローズされるように制御する。

この時、前記主制御部は、前記接点−Ｄがクローズされた場合に前記警報を表示する。

本発明の他の実施例によると、前記タイマは、前記欠相検出部の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に前記接点−Ａ及び接点−Ｂと直列に連結され、前記警報信号生成器は、前記欠相検出部の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に前記接点−Ｃと直列に連結される。

さらに、前記主制御部は、前記主制御部の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に前記接点−Ｄと直列に連結されたアラームランプを含む。

本発明の検出装置は、原子力発電所における待機変圧器のＹ結線側の中性線に設置されている地絡過電流継電器とは別途にロゴスキーコイル(Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ)を利用した電流測定装置を設置することができる。

本発明の検出装置は、待機変圧器の２次側遮断器が断線(Ｏｐｅｎ)されている中、電流測定装置にロゴスキーコイルに流れる電流を測定するようにし、ロゴスキーコイルに設定値以上の電流が一定時間以上持続する場合、警報を生成することによって、管理者に適切な措置を行うようにすることができる。

併せて、待機変圧器の２次側遮断器がクローズされて(Ｃｌｏｓｅ)いる場合には待機変圧器が動作中であるため、本発明の検出システムは、電流測定装置による電流測定を中止して設備に影響を与えないようにすることができる。

本発明の原子力発電所向け待機変圧器の連結線路の欠相検出装置のブロック図である。

以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

図１を参照すると、本発明の待機変圧器の連結線路の欠相検出装置１００は、原子力発電所ロゴスキーコイル(Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ)１１０、欠相検出部１３０及び主制御部１５０を含む。

まず、ロゴスキーコイル１１０は、待機変圧器１０のＹ結線の中性線１１に設置される。ロゴスキーコイル１１０は、鉄心がない空心からなっているため、過度な地絡電流が流れてもロゴスキーコイル１１０が熱輻輳などで破損されるおそれがない。

従来の場合のように、中性線１１には地絡過電流継電器向け変流器(図示せず)が並行設置されることができ、その変流器を利用して地絡過電流を検出する地絡過電流継電器が共に設置されることもできる。

欠相検出部１３０は、待機変圧器１０の２次側遮断器が断線(Ｏｐｅｎ)されている中、ロゴスキーコイル１１０に誘導される電流の強度が既設定された基準値以上に既設定された基準時間維持されるかどうかを判断することによって、待機変圧器１０の１次側の欠相発生可否を判断する。図１の具体的な例では、欠相検出部１３０がこのような動作のために電流検出器１３１、断線検出器１３３、タイマ(Ｔｉｍｅｒ)１３５及び警報信号生成器１３７を含む。

電流検出器１３１は、ロゴスキーコイル１１０に誘導される電流の強度を測定し、該当電流が既設定された基準値以上かどうかを判断する。例えば、その判断結果によって、電流検出器１３１は、検出された電流の強度が既設定された基準値以上の場合、内部の接点−Ａ(１３１ａ)がクローズされ、検出された電流の強度が既設定された基準値未満の場合、内部の接点−Ａ(１３１ａ)がオープンされるように制御する。接点−Ａ(１３１ａ)を含んで本発明にはいくつかの接点が説明されており、このような接点の実質的な具現は、多様な方式により行われることができる。例えば、リレイ(Ｒｅｌａｙ)などが接点として活用されることができる。

断線検出器１３３は、待機変圧器１０の２次側遮断器(例えば、４.１６ｋＶ遮断器)がオープン(Ｏｐｅｎ)された状態であるかどうかを判断する。待機変圧器１０の２次側遮断器が断線された状態の場合、断線検出器１３３は、内部の接点−Ｂ(１３３ａ)を連結する。待機変圧器の２次側遮断器がクローズされた(Ｃｌｏｓｅ)状態の場合、接点−Ｂ(１３３ａ)がオープン(Ｏｐｅｎ)される。

タイマ１３５は、接点−Ａ(１３１ａ)及び接点−Ｂ(１３３ａ)と共に、欠相検出部１３０の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に直列に連結されているため、接点−Ａ(１３１ａ)と接点−Ｂ(１３３ａ)が両方ともクローズされると、動作を開始し、接点−Ａ(１３１ａ)と接点−Ｂ(１３３ａ)のうちいずれか一つがオープンされると、動作をリセットする。

タイマ１３５は、動作開始後、既設定された基準時間に到達すると(即ち、接点−Ａ(１３１ａ)と接点−Ｂ(１３３ａ)が両方ともクローズされた状態が基準時間維持されると)、接点−Ｃ(１３５ａ)をクローズすることによって、その結果を警報信号生成器１３７に伝達する。ここで、タイマ１３５が提供する結果は、（１）待機変圧器の２次側遮断器が断線(Ｏｐｅｎ)された状態(接点−Ｂ連結)で、（２）ロゴスキーコイルに基準値以上の電流(接点−Ａ連結)が（３）基準時間以上流れている場合であって、即ち、待機変圧器１０の１次側に欠相が発生したことを示す‘欠相情報’である。

このように、欠相検出部１３０は、ロゴスキーコイル１１０に既設定された基準値以上の電流が既設定された基準時間以上流れるかを判断し、それに該当すると、待機変圧器１０の１次側に欠相が発生したと判断し、タイマ１３５は、接点−Ｃ(１３５ａ)がクローズされるように制御することによって‘欠相情報’を警報信号生成器１３７に伝達する。

もし、待機変圧器の２次側遮断器がクローズされた(Ｃｌｏｓｅ)状態になり、またはロゴスキーコイル１１０に誘導される電流が基準値未満になる場合、接点−Ａ(１３１ａ)または接点−Ｂ(１３３ａ)のうち一つがオープン(Ｏｐｅｎ)されるため、タイマ１３５は、動作を止めてリセットされる。したがって、タイマ１３５が警報信号生成器１３７に欠相情報を提供しない。

警報信号生成器１３７は、タイマ１３５から欠相情報の提供を受けると、警報信号を生成して主制御部１５０に伝達する。

図１の具体的な例として、警報信号生成器１３７は、接点−Ｃ(１３５ａ)と共に、欠相検出部１３０の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に直列に連結されているため、接点−Ｃ(１３５ａ)がクローズされると、動作し、接点−Ｃ(１３５ａ)がオープンされると、動作を止める。警報信号生成器１３７は、接点−Ｃ(１３５ａ)がクローズされる瞬間、動作を開始して接点−Ｄ(１３７ａ)をクローズすることによって主制御部１５０に警報信号を伝達する。

主制御部１５０は、ロゴスキーコイル１１０近くの欠相検出部１３０から離れて管理者領域(ＭＣＲ：Ｍａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｏｏｍ)に備えられ、欠相検出部１３０とはケーブルにより連結されることができる。

主制御部１５０は、警報信号生成器１３７から提供された警報信号によって、アラームランプ、スピーカ、その他の各種ディスプレイ装置を利用して管理者に警報(欠相発生)を表示する。

図１の例において、主制御部１５０のアラームランプ１５１は、接点−Ｄ(１３７ａ)と共に、主制御部１５０の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に直列に連結されているため、接点−Ｄ(１３７ａ)がクローズされると、点灯し、接点−Ｄ(１３７ａ)がオープンされると、消灯される。

以上、本発明の好ましい実施例に対して図示して説明したが、本発明は、前述した特定の実施例に限定されるものではなく、請求範囲で請求する本発明の要旨を外れることなく、当該発明が属する技術分野において、通常の知識を有する者により多様な変形実施が可能であることはもちろんであり、このような変形実施は、本発明の技術的思想や見通しから個別的に理解されてはならない。

産業上利用可能性

本発明は、ロゴスキーコイル(Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ)を利用した原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置に適用可能である。

Claims (4)

1. 原子力発電所に使われる待機変圧器の１次側Ｙ結線の中性線に設置されるロゴスキーコイル(Ｒｏｇｏｗｓｋｉ Ｃｏｉｌ)；
   前記待機変圧器の２次側遮断器がオープン(Ｏｐｅｎ)された状態で、前記ロゴスキーコイルに誘導された電流が既設定された基準値以上に既設定された基準時間以上維持される場合、前記１次側に欠相が発生したと判断して警報信号を生成する欠相検出部；及び、
   前記欠相検出部が提供する警報信号によって警報を管理者に表示する主制御部；
   を含むことを特徴とする原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置。
2. 前記欠相検出部は、
   前記ロゴスキーコイルに誘導される電流の強度を測定し、前記電流の強度が前記基準値以上の場合、接点−Ａをクローズし、前記電流の強度が前記基準値未満の場合、前記接点−Ａをオープン(Ｏｐｅｎ)する電流検出器；
   前記待機変圧器の２次側遮断器がオープンされた状態の場合、接点−Ｂをクローズし、前記待機変圧器の２次側遮断器がクローズされた状態の場合、前記接点−Ｂをオープンする断線検出器；
   前記接点−Ａと接点−Ｂがクローズされた状態で動作を開始して前記基準時間に到達すると、接点−Ｃをクローズするタイマ；及び、
   前記接点−Ｃがクローズされた場合に前記警報信号に対応して接点−Ｄがクローズされるように制御する警報信号生成器；を含み、
   前記主制御部は、前記接点−Ｄがクローズされた場合に前記警報を表示することを特徴とする請求項１に記載の原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置。
3. 前記タイマは、前記欠相検出部の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に前記接点−Ａ及び接点−Ｂと直列に連結され、前記警報信号生成器は、前記欠相検出部の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に前記接点−Ｃと直列に連結されることを特徴とする請求項２に記載の原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置。
4. 前記主制御部は、前記主制御部の動作電源ＤＣ(＋)とＤＣ(−)との間に前記接点−Ｄと直列に連結されたアラームランプを含むことを特徴とする請求項２に記載の原子力発電所における待機変圧器の連結線路の欠相検出装置。

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