JP7226950B2

JP7226950B2 - Torque transmission device, power generation system

Info

Publication number: JP7226950B2
Application number: JP2018176983A
Authority: JP
Inventors: 輝雄佐久美
Original assignee: Hitachi Nico Transmission Co Ltd
Current assignee: Hitachi Nico Transmission Co Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: JP2020048376A

Description

本発明は、トルク伝達装置、商用電力系統事故時に原動機を保護する発電システム、及び、商用電力系統の運用規定であるグリッドコードに対応する発電システムに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque transmission device, a power generation system that protects a prime mover in the event of a commercial power system accident, and a power generation system that complies with grid codes, which are operating regulations for commercial power systems.

電気エネルギーは現代社会の基盤となる重要なエネルギーである。もしも広範囲に停電が生じると、社会全体に極めて大きな損失が発生する。近年、サステナビリティ（持続可能）社会を目指して、世界各国は再生エネルギー、特に太陽光発電や、風力発電等への依存割合を高めている。しかしながらこれら再生エネルギー由来の発電は、その出力が不規則に変動するため、商用電力系統における電力の品質を保つための工夫が必要である。また商用電力系統における事故が発生した際に、発電機の事故時運転継続要件（ＦＲＴ要件：ＦａｕｌｔＲｉｄｅＴｈｒｏｕｇｈ要件）に追随する必要がある。日本を含む世界各国は、電力系統における電力品質を高めるための系統運用規則であるグリッドコードを定め始めており、各発電システムはグリッドコードへの対応が迫られている。 Electric energy is an important energy that forms the basis of modern society. If a power outage occurs over a wide area, it will cause an extremely large loss to society as a whole. In recent years, with the aim of realizing a sustainable society, countries around the world are increasing their dependence on renewable energy, particularly solar power generation and wind power generation. However, since the output of power generation derived from these renewable energies fluctuates irregularly, it is necessary to devise ways to maintain the quality of power in commercial power systems. In addition, when an accident occurs in the commercial power system, it is necessary to comply with the generator operation continuation requirement (FRT requirement: Fault Ride Through requirement). Countries around the world, including Japan, have started to establish grid codes, which are system operation rules for improving the quality of power in power systems, and each power generation system is under pressure to comply with the grid codes.

従来、電力系統における事故に対してガスタービン等の原動機を保護するために、シャーピンと呼ばれる保護装置を設けている。具体的には過大トルクが発生したときに剪断されるピンを駆動軸などに設ける。 2. Description of the Related Art Conventionally, a protective device called a shear pin is provided to protect a prime mover such as a gas turbine against an accident in an electric power system. Specifically, the drive shaft or the like is provided with a pin that is sheared when an excessive torque is generated.

図６（Ａ）から図６（Ｃ）に、正常運転時における電圧変化１２０や、事故時における電圧変化の例を挙げる。図６（Ａ）は、正常運転時における商用電力系統の電圧変化を示すグラフである。これに対して図６（Ｂ）は、瞬間的な停電（瞬停）時における電圧変化を示すグラフである。瞬停時においては、電圧は一時的にゼロに落ち込む。図６（Ｃ）は、瞬時電圧低下（瞬低）時における電圧変化を示すグラフである。瞬低の大部分は、自然災害、特に落雷によって生じる。これは雷により瞬間的に高い電圧が発生し、送電線と鉄塔の間がショートし、大電流が流れることで電力系統の電圧が低下することが原因である。例えば、図６（Ｃ）によれば、規定電圧であるＶ_ＡからＶ_Ｂに電圧が低下する。瞬低は瞬停の５０倍以上生じる現象であり、落雷の多い地域では一年間に２０回程度生じる可能性がある。 FIGS. 6A to 6C show examples of voltage change 120 during normal operation and voltage change during an accident. FIG. 6A is a graph showing voltage changes in the commercial power system during normal operation. On the other hand, FIG. 6B is a graph showing voltage changes at the time of momentary power failure (instantaneous power failure). During a momentary power failure, the voltage temporarily drops to zero. FIG. 6C is a graph showing voltage changes during an instantaneous voltage drop (instantaneous sag). Most of the voltage sag is caused by natural disasters, especially lightning strikes. This is caused by a momentary high voltage generated by lightning, which causes a short circuit between the transmission line and the steel tower, causing a large current to flow and the voltage of the power system to drop. For example, according to FIG. 6C, the voltage drops from the specified voltage _VA to _VB . A voltage sag is a phenomenon that occurs 50 times more than an instantaneous blackout, and may occur about 20 times a year in areas where lightning strikes frequently.

図７（Ａ）は、シャーピンを設けた発電システムが商用電力系統に接続された態様を示す説明図である。商用電力系統２５０には、発電機遮断器２１５を介して発電機２２５が接続されている。同時に商用電力系統２５０には、負荷２２０が多数接続されている。発電機２２５と原動機（ガスタービン）２４０の間でトルクを伝達する軸（シャフト）には、シャーピン２３０が設けられる。 FIG. 7A is an explanatory diagram showing a mode in which a power generation system provided with a shear pin is connected to a commercial power system. A generator 225 is connected to the commercial power system 250 via a generator circuit breaker 215 . At the same time, many loads 220 are connected to the commercial power system 250 . A shear pin 230 is provided on a shaft that transmits torque between the generator 225 and the prime mover (gas turbine) 240 .

図７（Ｂ）には、系統における事故時において、負荷が発電機２２５に掛かり、発電機２２５から原動機（ガスタービン）２４０に過大トルクが伝達される前に、シャーピンが破断して原動機を保護する態様を示す。具体的には、系統事故Ｔが落雷などで生じたときに電圧低下（瞬低）が生じ、それを補うために発電機２２５に負荷２２０がすべて掛かると、原動機（ガスタービン）２４０に対して過大なトルクが伝達される可能性が起こる。なにも工夫をしなければ原動機（ガスタービン）２４０にダメージを生じさせるが、過大トルクが発生したときに剪断されるシャーピン２３０を設ければ、原動機（ガスタービン）２４０が保護されることになる。 In FIG. 7(B), at the time of an accident in the system, a load is applied to the generator 225, and before excessive torque is transmitted from the generator 225 to the prime mover (gas turbine) 240, the shear pin breaks to protect the prime mover. It shows a mode to do. Specifically, when a system fault T occurs due to a lightning strike or the like, a voltage drop (instantaneous sag) occurs, and when all the load 220 is applied to the generator 225 to compensate for the voltage drop, the prime mover (gas turbine) 240 The possibility arises that excessive torque is transmitted. If nothing is done, the prime mover (gas turbine) 240 will be damaged. Become.

特許第３８８３３４６号公報Japanese Patent No. 3883346 特許第３８１７１８９号公報Japanese Patent No. 3817189

シャーピンが破断すると、交換復旧のために半日近くの時間と人手が掛かってしまうという大きな損失が生じてしまうという課題がある。発電機遮断器として高速遮断器を用いることも考えられるが、原動機の保護としては十分ではなく、高速遮断器自体も高価である。また原動機の保護のために、原動機と発電機の間に摩擦クラッチを配設してトルク伝達の上限値を設ける方法も考案されているが（例えば特許文献１及び特許文献２を参照）、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が規定された電圧より低下した時間である電圧低下継続時間で、発電機の解列、具体的には電力系統からの切り離すことの可否を決定するグリッドコードへの対応はできない。原動機の保護（過大トルクからの回避）の観点から、電気的な制御システムのみで、過大トルクの検出の精度の改善、及び、過大トルクの検出の応答性の改善、又は、予測演算等を利用して高速な保護動作を追求することも考えられる。しかし原動機保護の確実性において、電気的な制御システムは、機械式のトルク伝達制限機器、例えば湿式多板油圧クラッチに劣ることは明白である。ただし機械式のトルク伝達制限機器のみによる電力品質の確保が不可能なことも、また明白である。 If the shear pin breaks, there is a problem that it takes about half a day and manpower to replace and restore, resulting in a large loss. Although it is conceivable to use a high-speed circuit breaker as a generator circuit breaker, it is not sufficient to protect the prime mover, and the high-speed circuit breaker itself is expensive. Also, in order to protect the prime mover, a method has been devised in which a friction clutch is arranged between the prime mover and the generator to provide an upper limit value for torque transmission (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The voltage remaining ratio, which is the ratio of the voltage to the generator, and the voltage drop duration, which is the time the voltage has dropped below the specified voltage, determine whether or not the generator can be disconnected from the power grid. It is not possible to correspond to the grid code. From the viewpoint of protecting the prime mover (avoidance from excessive torque), only the electrical control system can improve the accuracy of excessive torque detection, improve the responsiveness of excessive torque detection, or use prediction calculations, etc. It is also conceivable to pursue high-speed protective operation by However, it is clear that electrical control systems are inferior to mechanical torque transmission limiting devices, such as wet multi-disc hydraulic clutches, in terms of the reliability of motor protection. However, it is also clear that it is impossible to ensure power quality only by means of mechanical torque transmission limiting devices.

本発明は、斯かる実情に鑑み、電力系統における事故により生じる過大トルクから原動機を保護し、且つ、電力系統の運用規則であるグリッドコードへの対応が可能な発電システム及びトルク伝達装置を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a power generation system and a torque transmission device that can protect a prime mover from excessive torque caused by an accident in a power system and can comply with the grid code, which is the operation rule of the power system. and

（１）本発明は、原動機側から発電機側へ回転トルクを伝達するトルク伝達装置であって、前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す発電機遮断器と、前記商用電力系統の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、前記発電機側から前記原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置と、前記電圧残存率と前記電圧低下継続時間に基づいて、前記発電機遮断器の開閉を制御する制御装置とを備えることを特徴とするトルク伝達装置を提供する。 (1) The present invention provides a torque transmission device for transmitting rotational torque from a prime mover side to a generator side, comprising: a generator circuit breaker for electrically disconnecting the generator from a commercial power system; an instantaneous voltage drop detection device for detecting a drop and measuring a voltage residual ratio, which is a ratio of the remaining voltage, and a voltage drop duration, which is the time during which the voltage drops below a predetermined voltage; and a control device for controlling opening and closing of the generator circuit breaker based on the voltage residual rate and the voltage drop duration time. A torque transmission device is provided.

上記（１）に記載する発明によれば、商用電力系統の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、その測定結果に基づいて発電機遮断器の開閉を制御できる制御装置を有するので、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応して、発電システムを商用電力系統から解列することが可能になるという優れた効果を奏する。また原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置を備えるので、過大トルクから原動機を保護することが可能になるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (1) above, a voltage drop in a commercial power system is detected, and a voltage remaining ratio, which is the ratio of the remaining voltage, and a voltage drop duration, which is the time during which the voltage drops below a predetermined voltage. and a control device that can control the opening and closing of the generator circuit breaker based on the measurement results. It has an excellent effect that it becomes possible to disconnect from the system. Moreover, since the transmission efficiency control device is provided to prevent transmission of excessive torque to the prime mover, it is possible to protect the prime mover from excessive torque.

（２）本発明は、前記制御装置が、前記瞬時電圧低下検出装置により測定された前記電圧残存率が、予め設定された設定電圧残存率より小さい場合に、前記発電機遮断器が前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す制御をおこなうことを特徴とする上記（１）に記載のトルク伝達装置を提供する。 (2) In the present invention, when the voltage residual rate measured by the instantaneous voltage drop detection device is smaller than a preset voltage residual rate, the generator circuit breaker is is electrically disconnected from the commercial power system.

上記（２）に記載する発明によれば、トルク伝達装置が有する制御装置が、グリッドコードに定められた設定電圧残存率より、測定された電圧残存率が小さい場合に、発電機遮断器を制御して発電機を商用電力系統から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (2) above, the control device of the torque transmission device controls the generator circuit breaker when the measured voltage remaining rate is smaller than the set voltage remaining rate specified in the grid code. As a result, the generator is electrically disconnected from the commercial power system, so that it is possible to operate a power generation system compatible with the grid code, which is an excellent effect.

（３）本発明は、前記制御装置は、前記瞬時電圧低下検出装置により測定された前記電圧低下継続時間が、予め設定された設定電圧低下継続時間より長い場合に、発電機遮断器が前記発電機を商用電力系統から電気的に切り離す制御をおこなうことを特徴とする上記（１）又は上記（２）に記載のトルク伝達装置を提供する。 (3) In the present invention, when the voltage drop continuation time measured by the instantaneous voltage drop detection device is longer than a preset set voltage drop continuation time, the control device causes the generator circuit breaker to detect the power generation. The torque transmission device according to the above (1) or (2) characterized by performing control to electrically disconnect the engine from the commercial power system.

上記（３）に記載する発明によれば、トルク伝達装置が有する制御装置が、グリッドコードに定められた設定電圧低下継続時間より測定された電圧低下継続時間が長い場合に、発電機遮断器を制御して発電機を商用電力系統から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (3) above, the control device of the torque transmission device operates the generator circuit breaker when the measured voltage drop duration is longer than the set voltage drop duration set in the grid code. Since the generator is electrically disconnected from the commercial power system by control, it is possible to operate a power generation system compatible with the grid code, which is an excellent effect.

（４）本発明は、前記設定電圧残存率と前記設定電圧低下継続時間は、前記商用電力系統の運営基準であるグリッドコードで定められることを特徴とする上記（３）に記載のトルク伝達装置を提供する。 (4) The torque transmission device according to (3), wherein the set voltage residual rate and the set voltage drop duration are determined by a grid code, which is a standard for operating the commercial power system. I will provide a.

上記（４）に記載する発明によれば、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (4) above, there is an excellent effect that it is possible to operate a power generation system compatible with the grid code.

（５）本発明は、前記伝達効率制御装置が、湿式多板油圧クラッチを有し、前記湿式多板油圧クラッチは、クラッチ板がスリップして前記発電機遮断器が解列することを特徴とする上記（１）乃至上記（４）のうちのいずれかに記載のトルク伝達装置を提供する。 (5) The present invention is characterized in that the transmission efficiency control device has a wet-type multi-plate hydraulic clutch, and the wet-type multi-plate hydraulic clutch is characterized in that the clutch plates slip and the generator circuit breaker is disconnected. The torque transmission device according to any one of the above (1) to (4) is provided.

上記（５）に記載する発明によれば、クラッチ板がスリップして発電機遮断器が解列するので、瞬低等で発電遮断器が作動する前に発電機に大きな負荷が掛かった場合にも、その影響による過大トルクが原動機側に伝達され難いため、原動機が保護されるという優れた効果を奏する。
（６）本発明は、前記湿式多板油圧クラッチはクラッチ油圧を調整するクラッチ油圧調整部を有し、前記クラッチ油圧調整部は、前記湿式多板油圧クラッチの前記クラッチ板が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整することを特徴とする上記（５）に記載のトルク伝達装置を提供する。 According to the invention described in (5) above, the clutch plate slips and the generator circuit breaker is disconnected. However, since the excessive torque due to the influence thereof is not easily transmitted to the prime mover, the prime mover is protected.
(6) In the present invention, the wet multi-plate hydraulic clutch has a clutch oil pressure adjustment unit for adjusting the clutch oil pressure, and the clutch oil pressure adjustment unit has a slip-off torque, which is a torque at which the clutch plates of the wet multi-plate hydraulic clutch start to slip. Provided is the torque transmission device according to (5) above, characterized in that the set value of the torque is adjusted.

上記（６）に記載する発明によれば、湿式多板油圧クラッチが有するクラッチ油圧調整部は、湿式多板油圧クラッチのクラッチ板が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整するので、原動機を安全に運用可能なトルク以下に発電機から原動機へのトルク伝達を保つことができ、原動機を保護することができるという優れた効果を奏する。
（７）本発明は、上記（１）乃至上記（６）のうちのいずれかに記載のトルク伝達装置を備える発電システムを提供する。 According to the invention described in (6) above, the clutch oil pressure adjustment unit of the wet multi-plate hydraulic clutch adjusts the set value of the slip torque, which is the torque at which the clutch plates of the wet multi-plate hydraulic clutch start to slip. It is possible to maintain the torque transmission from the generator to the prime mover below the torque that can be safely operated, thereby providing an excellent effect of protecting the prime mover.
(7) The present invention provides a power generation system comprising the torque transmission device according to any one of (1) to (6) above.

上記（７）に記載する発明によれば、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応して、発電システムを商用電力系統から解列することが可能になるという優れた効果を奏する。また原動機側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置を備えるので、過大トルクから原動機を保護可能な発電システムが実現できるという優れた効果を奏する。 According to the invention described in (7) above, there is an excellent effect that the power generation system can be disconnected from the commercial power system in accordance with the grid code, which is the operation rule of the power system. In addition, since a transmission efficiency control device is provided to prevent transmission of excessive torque to the prime mover, it is possible to realize a power generation system capable of protecting the prime mover from excessive torque.

本発明の請求項１～７記載のトルク伝達装置及び発電システムによれば、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応可能になり、且つ、原動機の十分な保護もできるという優れた効果を奏し得る。 According to the torque transmission device and the power generation system according to claims 1 to 7 of the present invention, it is possible to comply with the grid code, which is the operation rule of the electric power system, and to sufficiently protect the prime mover. obtain.

（Ａ）本発明の実施形態に掛かる発電システムが、商用電力系統に接続されている態様の説明図である。（Ｂ）商用電力系統での事故時に、過大トルクが発生した際、伝達効率制御装置が作動して原動機を保護する態様の説明図である。(A) An explanatory diagram of a mode in which a power generation system according to an embodiment of the present invention is connected to a commercial power system. (B) is an explanatory diagram of a mode in which the transmission efficiency control device operates to protect the prime mover when excessive torque is generated in the event of an accident in the commercial power system. 原動機から発電機へのトルク伝達を制御する湿式多板油圧クラッチを有する伝達効率制御装置の断面図の一例である。1 is an example cross-sectional view of a transmission efficiency control device having a wet multi-plate hydraulic clutch that controls torque transmission from a prime mover to a generator; FIG. 電力系統における運用規則であるグリッドコードである。It is a grid code, which is the operation rule in the power system. グリッドコードの運用方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a grid code management method; （Ａ）クラッチ滑りによる原動機保護における、原動機（例えばガスタービン）回転数と、発電機回転数の時間変化の模式図である。（Ｂ）遮断器解列までの演算プロセスを模式的に表した図である。(A) is a schematic diagram of temporal changes in the number of revolutions of a prime mover (for example, a gas turbine) and the number of revolutions of a generator in protection of the prime mover due to clutch slippage. (B) It is a figure which represented typically the calculation process to circuit breaker parallel-off. （Ａ）正常運転時における商用電力系統の電圧変化を示すグラフである。（Ｂ）瞬間的な停電（瞬停）時における電圧変化を示すグラフである。（Ｃ）瞬時電圧低下（瞬低）時における電圧変化を示すグラフである。(A) is a graph showing voltage changes in a commercial power system during normal operation; (B) is a graph showing changes in voltage during a momentary power failure (instantaneous power failure). (C) is a graph showing voltage changes during an instantaneous voltage drop (instantaneous sag). （Ａ）シャーピンを設けた発電システムが商用電力系統に接続された態様を示す説明図である。（Ｂ）事故時において、発電機から原動機に過大トルクが伝達される前に、シャーピンが破断して原動機を保護する態様の説明図である。(A) It is an explanatory diagram showing a mode in which a power generation system provided with a shear pin is connected to a commercial power system. (B) is an explanatory diagram of a mode in which the shear pin breaks to protect the prime mover before excessive torque is transmitted from the generator to the prime mover in the event of an accident.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１～図４は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図に示す従来のものと同様である。 1 to 4 show an example of the embodiment of the invention. In the figures, the same reference numerals denote the same parts, and the basic configuration is the same as the conventional one shown in the figures.

図１（Ａ）は、本発明の実施形態に掛かる発電システム１が、商用電力系統５０に接続されている態様の説明図である。発電システム１は、遮断器１３を介して商用電力系統５０に接続される。例えば、商用電力系統５０には、負荷２０Ａ、負荷２０Ｂ、負荷２０Ｃがそれぞれ並列に接続される。負荷の大きさを、例えば負荷２０Ａが２０００ｋＷ、負荷２０Ｂが５０００ｋＷ、そして負荷２０Ｃが３０００ｋＷとすると、合計で１００００ｋＷの負荷が掛かっていることになる。発電システム１は例えば、工場内の自家用発電機である。 FIG. 1(A) is an explanatory diagram of a mode in which a power generation system 1 according to an embodiment of the present invention is connected to a commercial power system 50. FIG. The power generation system 1 is connected to a commercial power grid 50 via a circuit breaker 13 . For example, a load 20A, a load 20B, and a load 20C are connected in parallel to the commercial power system 50, respectively. Assuming that the loads are 2000 kW for the load 20A, 5000 kW for the load 20B, and 3000 kW for the load 20C, the total load is 10000 kW. The power generation system 1 is, for example, a private power generator in a factory.

発電システム１は、トルク伝達装置３と、発電機２５と、原動機（ガスタービン）４０を有する。発電機２５と原動機（ガスタービン）４０の間のシャフトには、過大トルクがかかった場合には剪断して原動機４０を保護するシャーピン３０が配設される。シャーピン３０と原動機４０の間には伝達効率制御装置３５が配設され、正常運転時には、原動機４０の回転トルクを、発電機２５へ伝達する。 The power generation system 1 has a torque transmission device 3 , a power generator 25 and a prime mover (gas turbine) 40 . A shaft between the generator 25 and the prime mover (gas turbine) 40 is provided with a shear pin 30 that shears and protects the prime mover 40 when excessive torque is applied. A transmission efficiency control device 35 is arranged between the shear pin 30 and the prime mover 40 to transmit the rotational torque of the prime mover 40 to the generator 25 during normal operation.

トルク伝達装置３は、原動機４０側から発電機２５側へ回転トルクを伝達するトルク伝達装置であって、発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離す発電機遮断器１５と、商用電力系統５０の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置（図示省略）と、発電機２５側から原動機４０側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置３５と、電圧残存率と電圧低下継続時間に基づいて、発電機遮断器１５の開閉を制御する制御装置５を備える。 The torque transmission device 3 is a torque transmission device that transmits rotational torque from the prime mover 40 side to the generator 25 side, and includes a generator circuit breaker 15 that electrically disconnects the generator 25 from the commercial power system 50, and a commercial power system. an instantaneous voltage drop detection device (not shown) that detects a voltage drop of 50 and measures a voltage residual ratio, which is the ratio of the remaining voltage, and a voltage drop duration, which is the time during which the voltage drops below a predetermined voltage; A transmission efficiency control device 35 that prevents transmission of excessive torque from the generator 25 side to the prime mover 40 side, and a control device 5 that controls opening and closing of the generator circuit breaker 15 based on the voltage residual ratio and the voltage drop duration time. Prepare.

制御装置５は、瞬時電圧低下検出装置により測定された電圧残存率が、予め設定された設定電圧残存率より小さい場合に、発電機遮断器１５が発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離す制御をおこなう。また、制御装置５は、瞬時電圧低下検出装置により測定された電圧低下継続時間が、予め設定された設定電圧低下継続時間より長い場合に、発電機遮断器１５が発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離す制御をおこなう。設定電圧残存率と設定電圧低下継続時間は、商用電力系統５０の運営基準であるグリッドコード（図３にて詳述する）で定められてよい。 The control device 5 causes the generator circuit breaker 15 to electrically disconnect the generator 25 from the commercial power system 50 when the voltage residual rate measured by the instantaneous voltage drop detector is smaller than a preset set voltage residual rate. Control to disconnect. In addition, when the voltage drop continuation time measured by the instantaneous voltage drop detection device is longer than the set voltage drop continuation time set in advance, the control device 5 causes the generator circuit breaker 15 to switch the generator 25 to the commercial power system 50 . control to electrically disconnect from The set voltage residual rate and the set voltage drop duration may be determined by a grid code (detailed in FIG. 3), which is the operating standard of the commercial power system 50 .

なお発電機遮断器１５としては、例えば３サイクル遮断器を用いることが考えられる。 As the generator circuit breaker 15, for example, a 3-cycle circuit breaker may be used.

また制御装置５は、後述するクラッチ油圧調整部１０を制御し、クラッチ油圧調整部１０は、伝達効率制御装置３５が有する湿式多板油圧クラッチ５５（後述する図２参照）において、トルク伝達効率を制御する。 In addition, the control device 5 controls a clutch oil pressure adjustment section 10, which will be described later, and the clutch oil pressure adjustment section 10 adjusts the torque transmission efficiency in a wet multi-plate hydraulic clutch 55 (see FIG. 2, which will be described later) of the transmission efficiency control device 35. Control.

図１（Ｂ）は、商用電力系統５０での事故時に、過大トルクが発生した際、伝達効率制御装置３５が作動して原動機４０を保護する態様の説明図である。例えば落雷などの系統事故Ｔが発生した場合、商用電力系統５０の電圧が低下する。このとき発電機２５には、負荷２０Ａ、負荷２０Ｂ，負荷２０Ｃを合わせた負荷が掛かり得るので、最大で例えば１００００ｋＷの負荷が掛かることになる。なんの工夫もないとすると、発電機２５の負荷がそのまま、過大トルクとして原動機４０に掛かることになり、原動機４０を損傷させることになる。しかし本実施形態に掛かる発電システム１は、伝達効率制御装置３５を有するトルク伝達装置３を備えているので、伝達効率制御装置３５がトルク伝達を制限し、原動機（ガスタービン）４０を保護する。 FIG. 1B is an explanatory diagram of a mode in which the transmission efficiency control device 35 operates to protect the prime mover 40 when excessive torque is generated in the event of an accident in the commercial power system 50 . For example, when a system fault T such as a lightning strike occurs, the voltage of the commercial power system 50 drops. At this time, the load of the load 20A, the load 20B, and the load 20C can be applied to the generator 25, so that a maximum load of, for example, 10000 kW is applied. If no measures are taken, the load of the generator 25 will be applied to the prime mover 40 as excessive torque, and the prime mover 40 will be damaged. However, since the power generation system 1 according to this embodiment includes the torque transmission device 3 having the transmission efficiency control device 35 , the transmission efficiency control device 35 limits torque transmission and protects the prime mover (gas turbine) 40 .

具体的には、伝達効率制御装置３５が有する後述する湿式多板油圧クラッチ５５が、スリップすることで、過大トルクの伝達を抑える。 Specifically, a wet multi-plate hydraulic clutch 55 of the transmission efficiency control device 35 slips to suppress transmission of excessive torque.

本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、商用電力系統５０の電圧低下を検出して、残存する電圧の比率である電圧残存率と、電圧が所定電圧より低下した時間である電圧低下継続時間とを測定する瞬時電圧低下検出装置と、その測定結果に基づいて発電機遮断器１５の開閉を制御できる制御装置５を有するので、電力系統の運用規則であるグリッドコードに対応して、発電システム１を商用電力系統５０から解列することが可能になるという優れた効果を奏する。また原動機４０側への過大トルクの伝達を防止する伝達効率制御装置３５を備えるので、過大トルクから原動機４０を保護することが可能になるという優れた効果を奏する。 According to the torque transmission device 3 provided in the power generation system 1 according to the present embodiment, a voltage drop in the commercial power system 50 is detected, and the voltage remaining ratio, which is the ratio of the remaining voltage, and the time the voltage has dropped below the predetermined voltage and a control device 5 that can control the opening and closing of the generator circuit breaker 15 based on the measurement results. Correspondingly, there is an excellent effect that it becomes possible to disconnect the power generation system 1 from the commercial power system 50 . Moreover, since the transmission efficiency control device 35 is provided to prevent transmission of excessive torque to the prime mover 40 side, it is possible to protect the prime mover 40 from excessive torque.

本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、トルク伝達装置３が有する制御装置５が、グリッドコードに定められた設定電圧残存率より、測定された電圧残存率が小さい場合に、発電機遮断器１５を制御して発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システム１の運用が可能になるという優れた効果を奏する。 According to the torque transmission device 3 included in the power generation system 1 according to the present embodiment, when the measured voltage remaining rate is smaller than the set voltage remaining rate specified in the grid code, the control device 5 included in the torque transmission device 3 In addition, since the generator circuit breaker 15 is controlled to electrically disconnect the generator 25 from the commercial power system 50, the power generation system 1 can be operated in compliance with the grid code.

本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、トルク伝達装置３が有する制御装置５が、グリッドコードに定められた設定電圧低下継続時間より測定された電圧低下継続時間が長い場合に、発電機遮断器１５を制御して発電機２５を商用電力系統５０から電気的に切り離すので、グリッドコードに対応した発電システム１の運用が可能になるという優れた効果を奏する。 According to the torque transmission device 3 included in the power generation system 1 according to the present embodiment, the control device 5 included in the torque transmission device 3 determines that the measured voltage drop duration is longer than the set voltage drop duration set in the grid code. In this case, the generator circuit breaker 15 is controlled to electrically disconnect the generator 25 from the commercial power system 50, so that the power generation system 1 can be operated in compliance with the grid code.

図２は、原動機４０から発電機２５へのトルク伝達を制御する湿式多板油圧クラッチ５５を有する伝達効率制御装置３５の断面図である。伝達効率制御装置３５は原動機側（ガスタービン側）入力軸１００から、発電機側（負荷側）出力軸９０へ回転トルクを伝達する。原動機側（ガスタービン側）入力軸１００と発電機側（負荷側）出力軸９０の間には湿式多板油圧クラッチ５５が配設される。湿式多板油圧クラッチ５５は、ピストン６０と、バックプレート６５と、スチールプレート７５と、摩擦プレート８０とを有する。クラッチ作動油流路７０を介して油圧がピストン６０に加えられることで、ピストン６０とバックプレート６５に挟まれ、スチールプレート７５と摩擦プレート８０が強く押しつけられることで生じる摩擦力により、スチールプレート７５と摩擦プレート８０が一体になって回転し、回転トルクが原動機側（ガスタービン側）入力軸１００から発電機側（負荷側）出力軸９０へと伝達される。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the transmission efficiency control device 35 having a wet multi-plate hydraulic clutch 55 that controls torque transmission from the prime mover 40 to the generator 25. As shown in FIG. The transmission efficiency control device 35 transmits rotational torque from the engine side (gas turbine side) input shaft 100 to the generator side (load side) output shaft 90 . A wet multi-plate hydraulic clutch 55 is arranged between the motor side (gas turbine side) input shaft 100 and the generator side (load side) output shaft 90 . The wet multi-plate hydraulic clutch 55 has a piston 60 , a back plate 65 , a steel plate 75 and friction plates 80 . Hydraulic pressure is applied to the piston 60 through the clutch hydraulic fluid passage 70, and the steel plate 75 is sandwiched between the piston 60 and the back plate 65, and the steel plate 75 and the friction plate 80 are pressed strongly against each other. and the friction plate 80 rotate together, and rotational torque is transmitted from the prime mover side (gas turbine side) input shaft 100 to the generator side (load side) output shaft 90 .

湿式多板油圧クラッチ５５はクラッチ油圧を調整するクラッチ油圧調整部１０を有し、クラッチ油圧調整部１０は、湿式多板油圧クラッチ５５のクラッチ板、すなわちスチールプレート７５と摩擦プレート８０が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整する。 The wet multi-plate hydraulic clutch 55 has a clutch oil pressure adjustment unit 10 that adjusts the clutch oil pressure. Adjust the set point for a certain slipping torque.

本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、湿式多板油圧クラッチ５５が有するクラッチ油圧調整部１０は、湿式多板油圧クラッチ５５のクラッチ板が滑り出すトルクである滑り出しトルクの設定値を調整するので、原動機４０を安全に運用可能なトルク以下に発電機２５から原動機４０へのトルク伝達を保つことができ、原動機４０を保護することができるという優れた効果を奏する。 According to the torque transmission device 3 provided in the power generation system 1 according to the present embodiment, the clutch hydraulic pressure adjustment unit 10 of the wet multi-plate hydraulic clutch 55 is adjusted to adjust the slip-start torque, which is the torque at which the clutch plates of the wet-type multi-plate hydraulic clutch 55 start to slip. Since the set value is adjusted, the torque transmission from the generator 25 to the prime mover 40 can be kept below the torque at which the prime mover 40 can be operated safely, and the prime mover 40 can be protected.

また伝達効率制御装置３５は、湿式多板油圧クラッチ５５を有し、湿式多板油圧クラッチ５５は、発電機遮断器１５が開状態の時にクラッチ板、すなわちスチールプレート７５と摩擦プレート８０がスリップする。 The transmission efficiency control device 35 also has a wet multi-plate hydraulic clutch 55 in which the clutch plates, that is, the steel plates 75 and the friction plates 80 slip when the generator circuit breaker 15 is open. .

本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、発電機遮断器１５が開状態の時にもクラッチ板がスリップするので、瞬低等で発電遮断器１５が作動する前に発電機２５に大きな負荷が掛かった場合にも、その影響による過大トルクが原動機４０側に伝達され難いため、原動機４０が保護されるという優れた効果を奏する。 According to the torque transmission device 3 provided in the power generation system 1 according to the present embodiment, the clutch plate slips even when the generator circuit breaker 15 is in the open state. Even if a large load is applied to the motor 25, the excessive torque due to the influence thereof is unlikely to be transmitted to the motor 40 side, so that the motor 40 is protected.

図３には、電力系統における運用規則であるグリッドコードの一例を示す。グリッドコードは、例えば規定電圧に対する電圧残存率ｖと、瞬低等の電力系統において生じる障害発生からの経過時間である電圧低下継続時間ｔで規定される。具体的には、グリッドコードは、解列禁止領域Ｆと解列許可領域Ｐの境界を定める設定電圧残存率と設定電圧低下継続時間で定義される。 FIG. 3 shows an example of a grid code, which is an operation rule in the power system. The grid code is defined by, for example, a voltage remaining rate v with respect to a specified voltage and a voltage drop duration time t, which is the elapsed time from the occurrence of a fault such as a voltage sag occurring in the power system. Specifically, the grid code is defined by the set voltage residual rate and the set voltage drop duration that define the boundary between the parallel-off prohibited area F and the parallel-off permitted area P. FIG.

グリッドコードの本質は、ＦＲＴ要件（ＦａｕｌｔＲｉｄｅＴｈｒｏｕｇｈ：事故時運転継続機能）を定めることである。すなわち電力系統が崩壊することを防ぐために、電力系統に接続されたそれぞれの発電システムが、瞬低時に停止しないための条件を定めている。これは再生可能エネルギー源である太陽光発電システムや、風力発電システムの出力が不規則に変動することに対して電力の品質を保つことを目的としている。 The essence of the grid code is to define FRT requirements (Fault Ride Through). In other words, in order to prevent the power system from collapsing, each power generation system connected to the power system establishes conditions for not stopping during a momentary sag. The purpose of this is to maintain power quality against irregular fluctuations in the output of renewable energy sources such as solar power generation systems and wind power generation systems.

例えばグリッドコードは次のように規定される。電圧低下継続時間ｔ（単位をｍｓｅｃとする）と、電圧残存率ｖ（単位を％にする）について、（１）０≦ｔ＜１５０、且つ、ｖ＜３０のとき、解列を許可する。具体的には発電システム１を商用電力系統５０から切り離すことを許可する。（２）０≦ｔ＜１５０、且つ、ｖ≧３０のとき、解列を禁止する。具体的には発電システム１を商用電力系統５０から切り離すことを禁止する。（３）１５０≦ｔ＜７００、且つ、ｖ＜７０のとき、解列を許可する。（４）１５０≦ｔ＜７００、且つ、ｖ≧７０のとき、解列を禁止する。（５）７００≦ｔ＜１５００、且つ、ｖ≧７０＋０．０２５×（ｔ－７００）のとき、解列を禁止する。（６）７００≦ｔ＜１５００、且つ、ｖ＜７０＋０．０２５×（ｔ－７００）のとき、解列を許可する。（７）１５００≦ｔ、且つ、ｖ＜９０のとき、解列を許可する。（８）１５００≦ｔ、且つ、ｖ≧９０のとき、解列を禁止する。 For example, a grid code is defined as follows. Regarding the voltage drop duration time t (in units of msec) and the voltage remaining rate v (in units of %), (1) when 0≦t<150 and v<30, disconnection is permitted. Specifically, disconnection of the power generation system 1 from the commercial power system 50 is permitted. (2) Disconnection is prohibited when 0≤t<150 and v≥30. Specifically, disconnecting the power generation system 1 from the commercial power system 50 is prohibited. (3) Disconnection is permitted when 150≦t<700 and v<70. (4) Disconnection is prohibited when 150≤t<700 and v≥70. (5) Disconnection is prohibited when 700≦t<1500 and v≧70+0.025×(t−700). (6) When 700≦t<1500 and v<70+0.025×(t−700), allow disconnection. (7) Disconnection is permitted when 1500≦t and v<90. (8) Disconnection is prohibited when 1500≤t and v≥90.

このようなグリッドコードに対応するために、制御装置５は、例えば電圧残存率として０から１００％を検出し、且つ、電圧低下継続時間としては、電圧が低下し始めて２０ｍｓｅｃから１０ｓｅｃが経過するまで、一定間隔、例えば１０ｍｓｅｃ刻みで測定する瞬時電圧低下検出装置を利用し、それらの測定結果を制御機器、例えばＣＰＵ(中央演算処理装置)等を搭載したコントローラによって電圧残存率ｖと電圧低下継続時間ｔに応じた判定を行うことで、伝達効率制御装置３５及び発電機遮断器１５の制御をおこなう。 In order to cope with such a grid code, the control device 5 detects, for example, 0 to 100% as the voltage remaining rate, and as the voltage drop duration, 20 msec to 10 sec has elapsed since the voltage started to drop. , Using an instantaneous voltage drop detector that measures at regular intervals, for example, every 10 msec, the measurement results are measured by a controller equipped with a control device, such as a CPU (Central Processing Unit), etc., to determine the voltage residual rate v and the duration of the voltage drop. The transmission efficiency control device 35 and the generator circuit breaker 15 are controlled by making a determination according to t.

本実施形態に掛かる発電システム１が備えるトルク伝達装置３によれば、グリッドコードに対応した発電システムの運用が可能になるという優れた効果を奏する。 According to the torque transmission device 3 included in the power generation system 1 according to this embodiment, there is an excellent effect that the operation of the power generation system corresponding to the grid code becomes possible.

図４は、図３で示したグリッドコードの運用方法を示すフローチャートである。瞬低等の事故が発生した際、制御装置５が有する瞬時電圧低下検出装置が電圧残存率と電圧低下継続時間を検出する（ステップＳ１）。次に制御装置５が、電圧残存率が９０％以上かどうかを判定する（ステップＳ２）。電圧残存率が９０％以上（ＹＥＳ側）であれば、発電機２５は正常運転を続ける（解列禁止）。電圧残存率が９０％未満（ＮＯ側）であれば、制御装置５は、電圧残存率が７０％以上かどうかを判定する（ステップＳ３）。電圧残存率が７０％未満（ステップＳ３のＮＯ側）であれば、さらに制御装置５は、電圧残存率が３０％以上かどうかを判定する（ステップＳ４）。電圧残存率が３０％未満（ステップＳ４のＮＯ側）であれば、解列する。具体的には発電機遮断器１５を開状態にして、発電システム１を商用電力系統５０から切り離す（ステップ５）。その結果として負荷が発電システム１に掛かることは無くなり過大トルクは消滅する（ステップＳ６）。その後、伝達効率制御装置３５の有する湿式多板油圧クラッチ５５を最嵌合させ（ステップＳ７）、原動機（ガスタービン）４０は、無負荷のまま待機状態にする（ステップＳ８）。そして発電システム１を商用電力系統５０に同期投入することで（ステップＳ９）、正常運転へと復帰する。 FIG. 4 is a flow chart showing a method of operating the grid code shown in FIG. When an accident such as an instantaneous voltage drop occurs, an instantaneous voltage drop detection device included in the control device 5 detects a voltage remaining rate and a voltage drop duration time (step S1). Next, the control device 5 determines whether or not the voltage remaining rate is 90% or more (step S2). If the voltage remaining rate is 90% or more (YES side), the generator 25 continues normal operation (disconnection prohibited). If the voltage residual rate is less than 90% (NO side), control device 5 determines whether the voltage residual rate is 70% or more (step S3). If the voltage residual rate is less than 70% (NO side of step S3), the control device 5 further determines whether the voltage residual rate is 30% or more (step S4). If the voltage remaining rate is less than 30% (NO side of step S4), the connection is disconnected. Specifically, the generator circuit breaker 15 is opened to disconnect the power generation system 1 from the commercial power system 50 (step 5). As a result, no load is applied to the power generation system 1, and the excessive torque disappears (step S6). After that, the wet-type multi-plate hydraulic clutch 55 of the transmission efficiency control device 35 is re-engaged (step S7), and the engine (gas turbine) 40 is placed in a standby state with no load (step S8). Then, the power generation system 1 is synchronously turned on to the commercial power system 50 (step S9) to return to normal operation.

さて、ステップＳ４において電圧残存率が３０％以上（ステップＳ４のＹＥＳ側）であると判定されたならば、制御装置５は、電圧低下継続時間が１５０ｍｓｅｃ未満であるかどうかを判定する（ステップＳ１０）。電圧低下継続時間が１５０ｍｓｅｃ以上であれば（ステップＳ１０のＮＯ側）、解列し（ステップＳ５）、以下ステップＳ６、ステップＳ７、ステップＳ９、ステップＳ９を経て正常運転へと復帰する。電圧低下継続時間が１５０ｍｓｅｃ未満であれば（ステップＳ１０のＹＥＳ側）、正常運転を続ける（解列禁止）。 Now, if it is determined in step S4 that the voltage residual rate is 30% or more (YES side of step S4), the control device 5 determines whether or not the voltage drop duration time is less than 150 msec (step S10). ). If the voltage drop continuation time is 150 msec or more (NO side of step S10), parallel is disconnected (step S5), and normal operation is restored through steps S6, S7, S9, and S9. If the voltage drop continuation time is less than 150 msec (YES in step S10), normal operation is continued (disconnection prohibited).

ステップＳ３において電圧残存率が７０％以上であると判定されたならば（ステップＳ３のＹＥＳ側）、電圧低下継続時間が所定の演算結果未満であるかどうかを判定する。演算結果とは、例えば電圧残存率をｖとして、（ｖ－７０）×４０＋７００の結果である。この演算結果と電圧低下継続時間ｔ（単位をｍｓｅｃとする）を比較して、電圧低下継続時間が演算結果以上（ステップＳ１１のＮＯ側）であるときは、解列する。具体的には発電機遮断器１５を開状態にして、発電システム１を商用電力系統５０から切り離す（ステップ１２）。その後原動機（ガスタービン）４０は、無負荷のまま待機状態にする（ステップＳ１３）。そして発電システム１を商用電力系統５０に同期投入することで（ステップＳ１４）、正常運転へと復帰する。電圧低下継続時間が演算結果未満（ステップＳ１１のＹＥＳ側）であるときは、正常運転を続ける（解列禁止）。 If it is determined in step S3 that the voltage residual rate is 70% or more (YES side in step S3), it is determined whether or not the voltage drop continuation time is less than a predetermined calculation result. The calculation result is, for example, the result of (v−70)×40+700, where v is the residual voltage rate. This calculation result is compared with the voltage drop continuation time t (unit: msec), and if the voltage drop continuation time is equal to or greater than the calculation result (NO side of step S11), the parallel is disconnected. Specifically, the generator circuit breaker 15 is opened to disconnect the power generation system 1 from the commercial power system 50 (step 12). After that, the prime mover (gas turbine) 40 is placed in a standby state with no load (step S13). Then, the power generation system 1 is synchronously turned on to the commercial power system 50 (step S14), thereby returning to normal operation. When the voltage drop continuation time is less than the calculation result (YES side of step S11), normal operation is continued (disconnection prohibited).

図５（Ａ）は、クラッチ滑りによる原動機保護における、原動機（例えばガスタービン）回転数と、発電機回転数の時間変化の模式図である。電力系統の事故、例えば瞬低、発生から２５０ｍｓｅｃ後に、発電機遮断器１５の遮断は完了して、発電機遮断器１５は開状態、すなわち発電システム１は商用電力系統５０から切り離される。それまで発電機側回転数１１０及びガスタービン側回転数１１５は低下するが、湿式多板油圧クラッチ５５のクラッチ板が滑ることにより、ガスタービン側回転数１１５の低下は発電機側回転数１１０に比べて小さい。すなわち過大なトルクが発電機２５側から原動機（ガスタービン）４０側に伝達されない状態を保つ。仮に事故（瞬低）発生から２５０ｍｓｅｃ後には、発電機遮断器１５によって発電機２５が商用電力系統５０から解列されて過大負荷は解消されたとする。すると解列後３５０ｍｓｅｃ後に湿式多板油圧クラッチ５５が最嵌合して、伝達効率制御装置３５は自動復帰し、最終的には定格回転へ進む。具体的には発電機側回転数１１０とガスタービン側回転数１１５が一致して、回転速度は一定の割合で増大することになり正常運転へ戻る。 FIG. 5A is a schematic diagram of temporal changes in the number of rotations of the engine (for example, a gas turbine) and the number of rotations of the generator when the engine is protected by clutch slippage. 250 msec after the occurrence of an accident in the electric power system, for example, a momentary sag, the disconnection of the generator circuit breaker 15 is completed, and the generator circuit breaker 15 is in an open state, that is, the power generation system 1 is disconnected from the commercial electric power system 50 . Until then, the generator-side rotation speed 110 and the gas-turbine-side rotation speed 115 decrease. small in comparison. That is, a state is maintained in which excessive torque is not transmitted from the power generator 25 side to the prime mover (gas turbine) 40 side. It is assumed that the generator circuit breaker 15 disconnects the generator 25 from the commercial power grid 50 250 msec after the occurrence of the accident (voltage sag), and the excessive load is eliminated. Then, 350 msec after the disconnection, the wet-type multi-plate hydraulic clutch 55 is re-engaged, the transmission efficiency control device 35 is automatically restored, and finally the speed advances to the rated speed. Specifically, the generator-side rotation speed 110 and the gas-turbine-side rotation speed 115 match, and the rotation speed increases at a constant rate, returning to normal operation.

図５（Ｂ）は、遮断器解列までの演算プロセスを模式的に表した図である。瞬間的なスリップ回転数の差分ではなく、発電機側回転数１１０と、ガスタービン側回転数１１５と、回転数の低下時間で定義されるエリアＳ１、Ｓ２、Ｓ３の面積に基づいて、トルク伝達装置３が有する伝達効率制御装置の湿式多板油圧クラッチ５５を制御することで、遮断器解列までの対応が可能である。具体的には、例えばＳ１の面積の値で過大トルクを感知し、一定時間、例えば最大１０００ｍｓｅｃまでのクラッチスリップの発熱に耐え得る設計とすることで、発電機２５を商用電力系統５０から解列させずとも、遮断器解列までの対応が可能である。 FIG. 5B is a diagram schematically showing the calculation process up to circuit breaker disconnection. Based on the area of areas S1, S2, and S3 defined by the generator side rotation speed 110, the gas turbine side rotation speed 115, and the rotation speed decrease time, instead of the instantaneous slip rotation speed difference, torque transmission By controlling the wet-type multi-plate hydraulic clutch 55 of the transmission efficiency control device of the device 3, it is possible to cope with disconnection of the circuit breaker. Specifically, for example, the value of the area of S1 is used to sense excessive torque, and the generator 25 is disconnected from the commercial power system 50 by designing it to withstand the heat generated by the clutch slip for a certain period of time, for example, up to 1000 msec. It is possible to deal with disconnection of the circuit breaker even if it is not connected.

また、Ｓ１と、Ｓ２と、Ｓ３とを合わせた面積が所定の面積を超えないように、クラッチ押圧力を変化させることで、発電機２５を解列させずにグリッドコードに合わせて電力供給能力が維持することも考えられる。具体的には、クラッチ作動油流路７０を通じてピストン６０に加えられる油圧を調整することでスリッピングクラッチ状態とし、発電機側回転数１１０と、ガスタービン側回転数１１５とを調整する。このような方法により、瞬間的な電圧やトルクの変化だけをみて、発電機２５を解列させる不安定なシステムでない形式で、原動機の保護と、グリッドコードへの対応を両立させることが可能になる。このような予測演算的な手法は種々の方法（変化率を求める微分計算等）が考えられるが、基本的には下記フローチャートに従うのが第一義であることは明白である。 In addition, by changing the clutch pressing force so that the total area of S1, S2, and S3 does not exceed a predetermined area, the power supply capacity can be adjusted according to the grid code without disconnecting the generator 25. can also be maintained. Specifically, by adjusting the hydraulic pressure applied to the piston 60 through the clutch operating oil flow path 70 , the slipping clutch state is established, and the generator side rotation speed 110 and the gas turbine side rotation speed 115 are adjusted. By such a method, it is possible to achieve both protection of the prime mover and correspondence to the grid code in a form that is not an unstable system that disconnects the generator 25 only by observing momentary changes in voltage and torque. Become. Various methods (differential calculation for finding the rate of change, etc.) can be considered for such a predictive arithmetic method, but it is clear that the following flow chart is fundamentally the most important.

本発明の実施形態に掛かる発電システム１によれば、グリッドコードに対応するフローチャートに従う解列禁止範囲を遵守するとともに、事故除去後は、速やかに発電出力を快復させることが可能な完全自動復帰型の構築が可能になるという優れた効果を奏する。 According to the power generation system 1 according to the embodiment of the present invention, the fully automatic recovery type is capable of observing the disconnection prohibition range according to the flow chart corresponding to the grid code and quickly recovering the power generation output after the accident is removed. It has an excellent effect of enabling the construction of

尚、本発明のトルク伝達装置及び発電システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the torque transmission device and the power generation system of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and of course various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば変形実施例としては、機動的なクラッチ油圧の調整により、全く解列を発生させないシステムの構築も可能である。 For example, as a modified embodiment, it is possible to construct a system that does not cause disconnection at all by dynamically adjusting the clutch oil pressure.

また上記した本発明の実施形態においては、原動機４０としてガスタービンを挙げたが、原動機４０としては、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、スチームエンジンであってもよく、地熱発電、風力発電等あらゆる発電システムに適用可能であり、電力系統の安定運用に寄与するものであると考える。 Further, in the above-described embodiment of the present invention, a gas turbine is used as the prime mover 40, but the prime mover 40 may be a gas engine, a diesel engine, or a steam engine. We believe that it is applicable and that it will contribute to the stable operation of the power system.

１発電システム
３トルク伝達装置
５制御装置
１０クラッチ油圧調整部
１３遮断器
１５発電機遮断器
２０負荷
２５発電機
３０シャーピン
３５伝達効率制御装置
４０原動機（ガスタービン）
５０商用電力系統
５５湿式多板油圧クラッチ
６０ピストン
６５バックプレート
７０クラッチ作動油流路
７５スチールプレート
８０摩擦プレート
８５ベアリング
９０発電機側（負荷側）出力軸
１００原動機側（ガスタービン側）入力軸
１１０発電機側回転数
１１５ガスタービン側回転数
１２０電圧変化
２１５発電機遮断器
２２０負荷
２２５発電機
２３０シャーピン
２４０原動機（ガスタービン）
２５０商用電力系統
Ｆ解列禁止領域Ｆ
Ｐ解列許可領域Ｐ
Ｔ系統事故Ｔ
Ｖ_Ａ規定電圧Ｖ_Ａ
Ｖ_Ｂ瞬低後の低下した電圧Ｖ_Ｂ REFERENCE SIGNS LIST 1 power generation system 3 torque transmission device 5 control device 10 clutch hydraulic pressure adjustment unit 13 circuit breaker 15 generator circuit breaker 20 load 25 generator 30 shear pin 35 transmission efficiency control device 40 prime mover (gas turbine)
50 Commercial power system 55 Wet-type multi-plate hydraulic clutch 60 Piston 65 Back plate 70 Clutch operating oil flow path 75 Steel plate 80 Friction plate 85 Bearing 90 Generator side (load side) output shaft 100 Motor side (gas turbine side) input shaft 110 Generator-side rotation speed 115 Gas-turbine-side rotation speed 120 Voltage change 215 Generator breaker 220 Load 225 Generator 230 Sherpin 240 Prime mover (gas turbine)
250 Commercial power system F Parallel-off prohibited area F
P Parallel-off permitted area P
T system accident T
V _A specified voltage V _A
Dropped voltage V _B after momentary sag of V _B

Claims

A torque transmission device for transmitting rotational torque from a prime mover side to a generator side,
a generator circuit breaker that electrically disconnects the generator from a commercial power grid;
an instantaneous voltage drop detection device that detects a voltage drop in the commercial power system and measures a voltage remaining ratio, which is a ratio of the remaining voltage, and a voltage drop duration, which is the time during which the voltage drops below a predetermined voltage;
a transmission efficiency control device that prevents transmission of excessive torque from the generator side to the prime mover side and that has variable torque transmission efficiency ;
a control device that controls opening and closing of the generator circuit breaker based on the voltage residual rate and the voltage drop duration time;
with
After detecting a voltage drop in the commercial power system and before electrically disconnecting the generator from the commercial power system by the generator circuit breaker, the control device controls the transmission efficiency of the transmission efficiency control device. A torque transmission device characterized by changing

The transmission efficiency control device is a wet multi-plate hydraulic clutch having a clutch hydraulic pressure adjustment unit that changes a set value of a slipping torque, which is a torque at which the clutch plates start to slip, based on the clutch hydraulic pressure,
The control device controls the clutch oil pressure adjustment unit after detecting a voltage drop in the commercial power system and before electrically disconnecting the generator from the commercial power system by the generator circuit breaker. 2. The torque transmission device according to claim 1, wherein the set value of said slipping torque is changed.

3. The torque transmission device according to claim 1, wherein the control device changes the transmission efficiency of the transmission efficiency control device with reference to the rotation speed of the generator and the rotation speed of the prime mover. .

The control device causes the generator circuit breaker to electrically disconnect the generator from the commercial power system when the voltage remaining rate measured by the instantaneous voltage drop detection device is smaller than a preset set voltage remaining rate. 4. The torque transmission device according to claim 1 , wherein control is performed to separate the two .

When the voltage drop duration time measured by the instantaneous voltage drop detection device is longer than a preset set voltage drop duration time, the control device causes the generator circuit breaker to disconnect the generator from the commercial power system. 5. The torque transmission device according to any one of claims 1 to 4, wherein control for electrically disconnecting is performed.

The control device causes the generator circuit breaker to electrically disconnect the generator from the commercial power system when the voltage remaining rate measured by the instantaneous voltage drop detection device is smaller than a preset set voltage remaining rate. In addition to performing control to separate to
When the voltage drop duration measured by the instantaneous voltage drop detection device is longer than a preset set voltage drop duration, the generator circuit breaker electrically disconnects the generator from the commercial power system. and
The torque transmission device according to any one of claims 1 to 3, wherein the set voltage residual rate and the set voltage drop duration are determined by a grid code, which is a standard for operating the commercial power system.

A power generation system comprising the torque transmission device according to any one of claims 1 to 6.