JP6604882B2 - 変圧器高圧側欠相事象検知システム - Google Patents
変圧器高圧側欠相事象検知システムInfo
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Description
図5に、一般的な原子力発電所の電源構成を示す。プラント大型変圧器には複数の種類があり(主変圧器、起動変圧器、所内変圧器、予備変圧器)、プラント運用状況に応じて組み合わせて使用している。プラント運用状況により、使用している(負荷電流が流れている)変圧器と使用していない(負荷電流が流れていない)変圧器が存在し、大型変圧器の高圧側にて三相交流回路の欠相事象が発生した場合、大型変圧器使用の有無にかかわらずこの三相交流回路の欠相を検知のうえ、大型変圧器および低圧側の補機を保護し、プラントシステムの安全性を確保する必要がある。
電動機保護のみを目的とした三相交流回路の欠相事象の検知については、特に負荷電流が小さい場合にも対応できる欠相検知回路が開示されている(例えば、特許文献1)。
大型変圧器高圧側の三相交流回路の欠相事象を検知する場合は、発生欠相点と保護対象との間に変圧器があるため、変圧器の結線方式によっては、欠相時の電流および電圧が0にならない、または電流の変化が微小となる。したがって、特許文献1開示発明などの従来技術では、変成器の精度不足のため、プラント大型変圧器高圧側の欠相事象発生時に生じる三相電流および電圧の微小な変化の検知が困難であるという問題がある。
このため、特許文献1開示発明では、火力および原子力発電所のプラント大型変圧器高圧側の欠相事象の検知要求に対応できない。
実施の形態1は、高精度電流変成器と検知装置とを備え、各相電流信号およびその対称成分から変圧器高圧側での欠相の発生を検知する大型変圧器高圧側欠相事象検知システムに関するものである。
システム全体は、変圧器高圧側欠相事象検知システム1(以降、適宜、欠相事象検知システム1と記載する)、欠相事象検知システム1の保護対象である大型変圧器2と、大型変圧器2に高圧三相交流電源を供給する外部系統3と、大型変圧器2の低圧側(二次側)に接続されているプラント所内補機4とから成る。
なお、欠相事象検知システム1は、直接の保護対象である大型変圧器2とともに、大型変圧器2の低圧側のプラント所内補機4の運用状況も考慮して、変圧器高圧側での欠相発生時の対応(電流を遮断する、あるいは運転を継続する)を判定する。
また、大型変圧器2としては、図5の所内変圧器112、起動変圧器113、あるいは予備変圧器114に使用される変圧器を想定している。
発電機115で発電された交流電力は主変圧器111、主変遮断器107、および送電線遮断器103を経由して第1送電線101に送られる。また発電機115で発電された電力は所内変圧器112を経由してM/C母線116および他のM/C母線117に供給される。
第1送電線101からの交流電力は、送電線遮断器103、起変遮断器108、および起動変圧器113を経由して、M/C母線116および他のM/C母線118に供給される。
また、第2送電線102からの交流電力は、予変遮断器109、および予備変圧器114を経由して、M/C母線116および他のM/C母線119に供給される。
検知装置12が大型変圧器2の高圧側欠相事象を検知すると、欠相事象の発生、欠相の発生相、および対応処理を検知信号5として、監視装置(図示なし)に送信する。監視装置は、検知装置12からの検知信号5を受けて、大型変圧器2の高圧側欠相事象の発生、欠相が発生した相、および対応状況などを表示したり、音声告知したりして、運転員に知らせる。
従来、大型変圧器高圧側に設置される電流変成器の精度は100mA程度であった。この精度では、変圧器の結線方式によっては、欠相時の電流が0にならない、または電流の変化が微小となり、変圧器高圧側の欠相による電流変化が誤差範囲に入るため、欠相検知は困難であった。
しかし、欠相事象検知システム1で使用する高精度電流変成器11は、高精度を実現するため鉄心のない変成器であり、電流精度は10mAを想定している。変成器から鉄心をなくすことで鉄心の残留磁束などによる影響を受けなくなるため、高い電流精度を実現できる。
欠相判定電流信号基本ロジックは、高精度電流変成器11で測定された変圧器高圧側R相電流(Ir)、S相電流(Is)、およびT相電流(It)から変圧器高圧側一相欠相を判定する。
各相の判定ロジックは、同じであるため、T相欠相判定ロジックを例として説明する。 比較器41でR相電流(Ir)とS相電流(Is)の比が健全相電流判定基準範囲以内となり、かつ比較器42でT相電流(It)が励磁電流値(A3)より小さいかを判定する。両方の比較器41、42で条件が成立したとき、AND回路47は「1」(条件成立)を出力し、その結果、OR回路50は「1」を出力する。したがって、欠相判定電流信号基本ロジックは、R相電流とS相電流が正常でT相電流が異常の場合、T相で欠相が発生したと判定する。
なお、OR回路50が「1」を出力して、いずれかの相で欠相が発生した場合、AND回路47〜49の出力を確認することで、いずれの相で欠相が発生したかを判定する。
なお、特許請求の範囲の第1欠相検知ロジックは、欠相判定電流信号基本ロジックである。
欠相判定電流対称成分基本ロジックは、高精度電流変成器11で測定された変圧器高圧側R相、S相、およびT相電流から零相電流(I0)、正相電流(I1)、および逆相電流(I2)を対称座標法の定義に基づいて演算する。演算された零相、正相、逆相電流の値から変圧器高圧側の欠相発生を判定する。
図3(a)は、パターンAの欠相判定電流対称成分基本ロジックであり、図3(b)は、パターンBの欠相判定電流対称成分基本ロジックである。
まず、パターンAの基本ロジックについて説明する。欠相判定電流対称成分基本ロジックは、比較器51〜53、およびAND回路54から構成される。
各相の判定ロジックは、同じであるため、零相判定ロジックを例として説明する。比較器51で、この零相電流の値(I0)が欠相電流対称成分判定基準範囲内かを判定する。ここで、欠相電流対称成分判定基準範囲の下限値がB1、上限値がB2である。
なお、正相判定ロジックの場合、欠相電流対称成分判定基準範囲の下限値をB3、上限値をB4としている。また、逆相判定ロジックの場合、欠相電流対称成分判定基準範囲の下限値をB5、上限値をB6としている。
すべての比較器51〜53で条件が成立したとき、AND回路54は「1」を出力する。
パターンBでは、零相電流(I0)、正相電流(I1)、逆相電流(I2)から計算される3組の比の値に基づいて、欠相事象を判定している。
3組の比(I0/I1、I2/I1、I0/I2)に対する判定ロジックは同じであるため、I0/I1を例として説明する。
比較器55で、I0/I1の値が、欠相電流対称成分判定基準範囲内かを判定する。ここで、欠相電流対称成分判定基準範囲の下限値がB7、上限値がB8である。
なお、I2/I1の判定ロジックの場合、欠相電流対称成分判定基準範囲の下限値をB9、上限値をB10としている。また、I0/I2の判定ロジックの場合、欠相電流対称成分判定基準範囲の下限値をB11、上限値をB12としている。
すべての比較器55〜57で条件が成立したとき、AND回路58は「1」を出力する。
なお、特許請求の範囲の第2欠相検知ロジックは、欠相判定電流対称成分基本ロジックである。
検知装置12は、高精度電流変成器11で測定された大型変圧器2の高圧側R相、S相、およびT相電流を用いて、図2の欠相判定電流信号基本ロジックにより、高圧側R相、S相、およびT相のいずれの相で欠相が発生したかを判定し、欠相の発生を検知する。
図2の欠相判定電流信号基本ロジックにより、大型変圧器2の高圧側R相、S相およびT相のいずれの相で欠相が発生したかを判定できるが、図3の欠相判定電流対称成分基本ロジックを併せて用いることで、より正確に大型変圧器2の高圧側での欠相の発生を判定できる。
大型変圧器2の高圧側欠相を検知した場合、検知装置12は欠相事象の発生、欠相の発生相、および大型変圧器2の高圧側電流の遮断などの対応処理を検知信号5として、監視装置に送信する。
この場合、運転員は、変圧器高圧側R相、S相、T相電流のデータ、および零相、正相逆相電流のデータを検討して、適切な手段を講じることができる。
図4の変圧器高圧側欠相事象検知システム20は、実施の形態1の変圧器高圧側欠相事象検知システム1に、さらに電圧変成器31を追加し、検知装置32に電圧信号に関する欠相判定ロジックを追加したものである。
例えば、電流信号に関する図2の欠相判定電流信号基本ロジックや図3の欠相判定電流対称成分基本ロジックに、電圧信号に関する欠相判定ロジックを追加することで、プラント大型変圧器高圧側にて発生した三相交流回路の欠相事象をより確実に検知できる。
変圧器高圧側での欠相事象を確実に検知し、大型変圧器を保護できるため、大型変圧器および大型変圧器の低圧側のプラント所内補機の健全性及びプラントシステムの安全性の担保が図れる。
4 プラント所内補機、5 検知信号、11 高精度電流変成器、
12,32 検知装置、31 電圧変成器、
41〜46,51〜53,55〜57 比較器、47〜49,54,58 AND回路、50 OR回路、101 第1送電線、102 第2送電線、103 送電線遮断器、
105 特高開閉所、106 断路器、107 主変遮断器、108 起変遮断器、
109 予変遮断器、111 主変圧器、112 所内変圧器、113 起動変圧器、
114 予備変圧器、115 発電機、116 M/C母線、
117,118,119 他のM/C母線。
Claims (4)
- 三相交流回路の欠相事象により発生する電流変化を検出する鉄心のない高精度電流変成器と、
前記高精度電流変成器で検出された検出電流と健全相電流判定基準範囲とに基づいて変圧器の高圧側の前記欠相事象を検知する第1欠相検知ロジックを有する検知装置とを備え、前記第1欠相検知ロジックは、検知対象相の前記検出電流の値が変圧器の励磁電流値より小さく、かつ前記検知対象相以外の2相の前記検出電流の値の比が前記健全相電流判定基準範囲内である場合、前記検知対象相が欠相していると判定する変圧器高圧側欠相事象検知システム。 - さらに、前記高精度電流変成器で検出された前記検出電流から電流対称成分を演算し、この演算された対称成分電流値と欠相電流対称成分判定基準範囲とに基づいて前記欠相事象を検知する第2欠相検知ロジックを前記検知装置が有する請求項1に記載の変圧器高圧側欠相事象検知システム。
- 前記第2欠相検知ロジックは、前記演算された各対称成分電流値のすべてが、各前記欠相電流対称成分判定基準範囲内である場合、前記欠相事象が発生していると判定する請求項2に記載の変圧器高圧側欠相事象検知システム。
- 前記第2欠相検知ロジックは、前記演算された各対称成分電流である零相、正相、逆相電流から計算される3組の比の値が、すべて各前記欠相電流対称成分判定基準範囲内である場合、前記欠相事象が発生していると判定する請求項2に記載の変圧器高圧側欠相事象検知システム。
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CN111541276A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-14 | 西安热工研究院有限公司 | 一种发电机同期定相系统及方法 |
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