JPH01110813A - タービン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、沸騰水型原子力発電所の蒸気加圧弁や中間蒸
気加減弁を制御するタービン制御装置に係シ、特に系統
周波数上昇時に加減弁の閉鎖量を制御し、不必要な原子
炉スクラムの発生を防止するのに好適なタービン制御装
置に関する。

〔発明の背景〕

タービン制御系は、大別すると検出された圧力信号に応
じて原子炉圧力制御を行う圧力調整機能と、検出された
タービン速度信号及び負荷設定値に応じてタービン出力
制御を行う速度／負荷調整機能の両方を有し、この両者
の信号によシ蒸気加減弁とタービンバイパス弁及び中間
蒸気加減弁の協調制御を行っている。

第２図は、従来技術におけるタービン制御系の動作を説
明するブロック図である。図において、原子炉又は主蒸
気配管に設置した圧力検出器で測定された圧力信号ｌと
予め設定し九圧力設定値２との偏差信号は、フィルタ回
路３を通して圧力調定器４に入力される。圧力調定器４
は、その偏差信号に基づき金主蒸気流量信号５を作成す
る。

一方、タービン速度検出器で測定されたタービン速度信
号６とタービン速度設定値７との偏差信号８を加減弁速
度調定器９に入力し、加減弁速度制御信号１０を作成す
る。更に加減弁速度制御信号１０に負荷設定器の出力信
号である負荷設定値１１を付加し、速度／負荷制御信号
１２を作成する。

またタービン速度偏差信号８を中間加減弁速度調定器１
４に入力し、中間蒸気加減弁速度信号１３を作成する。

負荷設定値１１をｑｖ調定率／■ｖ調定率調定器１６に
入力し作成した中間加減弁閉鎖開始点バイアス１７と開
バイアス１５とを制御信号１３に付加し中間加減弁流量
信号１８を作成する。なお、Ｃｖとはｃｏｎｔｒｏｔ　
ｖａｔｖｅ蒸気加減弁を表わし、ＩＶとはｉｎｔｅｒｍ
ｅｄｉａｔｅ　ｖａｌｖｅ中間蒸気加減弁を示す。

ζうして演算された全蒸気流量信号５と速度／負荷制御
信号１２は低値優先回路１９に入力され、両者のうち低
い方の信号が加減弁流量要求信号２０として加減弁開度
制御を行うことになる。

一方、バイパス弁は全土蒸気流量信号５から加減弁流量
要求信号２０及び通常運転時のバイパス弁チャタリング
防止用バイアス信号２１を減算したバイパス弁流量要求
信号２２で開度制御される。

沸騰水型原子力発電所では、炉心内のボイド（蒸気泡）
量によシ原子炉出力調整を行っているため、中性子は圧
力の変化に対し敏感に反応する。

従って、通常運転時においては、圧力信号に基づく金主
蒸気流量信号５で加減弁が優先的に制御され、タービン
速度の比較的小さな変動で加減弁が動作することのない
ように負荷設定値１１を全主蒸気流量信号５の１０１程
度以上に設定しである。

そこで、加減弁速度要求信号ｌＯが一１０％以内（−船
釣に速度調定率は、１００１制御信号１５俤速度変化で
あシ、１０％の速度要求信号は５０Ｈｇの場合０．２５
Ｈｚに相当する）のタービン速度上昇に対しては、加減
弁は応答せず、圧力制御を優先的に行うことになる。

一方、速度／負荷制御信号１２が１０−以上減少するよ
うなタービン速度上昇（０，２５Ｈｚ以上の周波数上昇
）Ｋ対しては、速度／負荷制御信号１２が金主蒸気流量
信号５以下となシ、低値優先回路で速度／負荷制御信号
１２が選択され、加減弁の絞シ動作が行われる。

この時、加減弁の絞シ動作によシ余剰となった蒸気は、
全主蒸気流量信号５から加減弁流量要求信号２０及びバ
イアス値２１を減算した結果のバイパス弁流量要求信号
２２によシバイパス弁が開いて処理される。このように
して、タービン速度の上昇（０，２５Ｈｚ以上）に対し
加減弁を絞シ負荷を減少させ、タービン速度の上昇を防
止する。

またその際、加減弁とバイパス弁は協調動作し、原子炉
圧力はほとんど変化することなく、プラント運転を安定
に継続できる。

次に、第３図を用いて系統事故によ、９０．５Ｈｚのタ
ービン速度上昇が生じた後整定した場合の原子カプラン
トの応答を説明する。

送電系統において落雷等の事故が発生し、その影響によ
シ負荷が部分的に欠落した場合は、系統周波数が上昇す
る（０．５Ｈｚ上昇を仮定）。その後、保護動作によシ
故障が除去されると、系統周波数は定常値に整定する。

この時、タービン速度も系統周波数に追従する。

これＫよシ加減弁速度制御信号１０は負値となシ、速度
／負荷制御信号１２も通常の信号よシ絞られる。タービ
ン速度が約０．２５Ｈｚ上昇した時点で、速度／負荷制
御信号１２が金主蒸気流量信号５以下となシ、低値優先
回路１９の出力は速度／負荷制御信号１２側に切シ換わ
る。従って加減弁は、速度／負荷制御信号１２の減少に
従い絞られ、タービン出力を減少させる。０．５　Ｈｚ
の系統周波数上昇に対して加減弁は１０％絞られる。し
かしそれによる余剰蒸気は全てバイパス弁を通して直接
復水器に導かれるため、原子炉圧力の変動は小さく、中
性子束も若干変動するにとどまる。このように比較的小
さな系統周波数上昇に対しては、加減弁を絞ったときに
生ずる余剰蒸気はバイパス弁で処理可能である。

これに対して、バイパス弁容量が２５１の原子カプラン
トでは、加減弁を２５−以上絞る系統周波数の上昇（０
，８２５Ｈｚ以上）に対しては、余剰蒸気を全て処理で
きないため、主蒸気流量ミスマツチによシ中性子束が上
昇し、スクラムに至る。

第４図を用いで系統周波数が１．５Ｈｚ上昇した場合の
原子カプラントの応答を説明する。図に示すように、１
．５　Ｈｚの周波数上昇に対し、速度制御信号が一６０
％となシ、これによシ速度／負荷制御信号は５０％とな
る（負荷設定は１１０％と仮定）。その結果、加減弁開
度は１００％から５０％に絞られる。同時にバイパス弁
に対しても５０チ開く要求信号が出るが、全開しても２
５％分の余剰蒸気しか処理できないため、原子炉圧力が
上昇し、中性子束は急上昇し、１２０％を上回った時点
で中性子束高スクラムに至る。

以上水したように、２５％タービンバイパス容量の沸騰
水型原子力発電プラントでは、０．８２５Ｈｚ以上の周
波数変動に対しスクラム（中性子束高）Ｋ至ることがわ
かる。０．８２５Ｈｚ以上の系統周波数上昇はもちろん
稀な事象ではあるが、２５チタービンバイパスプラント
が全プラントスクラムに至った場合は、逆に電源不足と
なシ、系統周波数が低下するため、事故が拡大する可能
性がある。原子カプラントの再起動にはある程度の時間
が必要であるから、系統の復旧が遅れ、稼動率が低下す
る問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、送電系統での事故発生時に生ずる系統
周波数（タービン速度）の上昇によシネ必要なスクラム
が発生するのを防止可能なタービン制御装置を提供する
ととである。

〔発明の概要〕

本発明は、従来装置が系統周波数上昇時の加減弁閉鎖量
を単純に系統周波数上昇幅に比例させているため、特に
２５％タービンバイパスプラントで０．８２５Ｈｚ以上
の周波数上昇によシスクラムに至る点に着目し、まず加
減弁調定率を周波数依存型にし、加減弁の閉鎖量を制限
すると共に、加減弁と中間加減弁の協調の取れた制御を
維持するため、Ｃｖ調定率／ＩＶ調定率についても周波
数依存型とし、１．５　Ｈｚ程度の原子炉をスクラムす
る必要のない系統周波数の上昇に対し、スクラムの発生
を防止するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図によシ説明する。

第１図は、タービン制御系のうち加減弁・バイパス弁及
び中間蒸気加減弁流量要求信号演算回路を示すものであ
る。図において、タービン速度偏差信号８は、周波数依
存型加減弁速度調定率用関数発生器２３によシ加減弁速
度制御信号１０に変換され、負荷設定値１１と加算され
、速度／負荷制御信号１２となる。この速度／負荷制御
信号１２と金主蒸気要求信号５は低値優先回路１９に入
力され、両者のうち低い方の信号が加減弁流量要求信号
２０として加減弁を制御する。

また、タービン速度偏差信号８は、中間蒸気加減弁速度
調定器１４によシ中間加減弁速度制御信号１３（変換さ
れ、さらに負荷設定値１１を周波数依存塵Ｃｖ調定率／
ＩＶ調定率用関数発生器２４によシ変換した中間蒸気加
減弁閉鎖開始制御信号１７と加算され、中間蒸気加減弁
流量要求信号１８として中間蒸気加減弁を制御する。

バイパス弁は、全主蒸気流量信号５から加減弁流量要求
信号２０及び通常運転時のバイパス弁チャタリング防止
用バイアス信号２１を減算したバイパス弁流量要求信号
２２で開度制御される。

ここでは、２５チ容量タービンバイパスプラントで、１
．５Ｈｇの周波数上昇に対しスクラムを防止する周波数
依存型加減弁調定率と、周波数依存型Ｃｖ調定率／ＩＶ
調定率を例にとり効果を説明する。

第５図に周波数依存型加減弁調定率における周波数上昇
幅（速度制御信号）と、加減弁閉鎖要求の関係を示す。

系統周波数が１．５　Ｈｚ上昇しても加減弁閉鎖要求は
３０％となシ、これに＋１０１のバイアスが加算される
ため、実閉鐸要求は２０チとなる。従って、１．５　Ｈ
ｇの周波数上昇に対しても加減弁をバイパス弁容量以上
に閉鎖することなく、余剰蒸気を全てバイパス弁で処理
できることになる。

第６図に負荷設定１１０％（実負荷１００％）時の系統
周波数と加減弁流量要求信号との関係を示す。５１．５
Ｈｚｔでは加減弁流量要求は５Ｏｔｓを下回ることはな
い。

次に、加減弁速度調定率を周波数依存型とし、Ｃｖ調定
率／ＩＶ調定率は従来通シの（５／２　）とした場合の
負荷設定４０チ（実負荷３０９Ｇ）における加減弁及び
中間蒸気加減弁の流量要求信号を周波数の関数として第
７図に示す。第７図に示すように、Ｃｖ調定率／ＩＶ調
定率を従来通シとすると、加減弁が全閉する前に中間蒸
気加減弁が閉鎖し始めるため、中間蒸気圧が上昇する可
能性がある。

これに対して、Ｃｖ調定率／ＩＶ調定率を第８Ｍに示す
周波数依存型にすると、第９図に示すように加減弁が閉
鎖した後、中間加減弁が閉鎖し始めるため、従来と同等
の制御方式となる。

このことはいかなる負荷設定値においても不変である。

以上示した如く、加減弁速度調定率及びＣｖ調定率／Ｉ
Ｖ調定率を周波数依存型とすると、１．５Ｈｚまでの周
波数上昇に対し、原子炉はスクラムすることなく、しか
も加減弁と中間蒸気加減弁の協調性は従来通シにするこ
とが可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、系統周波数上昇時に加減弁を絞る場合
に、系統周波数に応じて加減弁を絞るために、運転継続
が可能な程度の周波数上昇に対してはバイパス弁容量以
上には加減弁を絞らないで済むから、原子炉圧力の上昇
が防止され、中性子束高スクラムの発生が防止される。

それとともにＣＶ調定率／ＩＶ調定率も周波数依存型に
しであるので、加減弁と中間蒸気加減弁の協調性も確保
され、系統周波数上昇に対しプラント耐久力を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタービン制御装置の実施例を説明
するブロック図、第２図は従来のタービン制御装置のブ
ロック図、第３図は従来装置での周波数０．５　Ｈｚ上
昇時の過渡応答を示す図、第４図は従来装置での周波数
１５　Ｈｚ上昇時の過渡応答を示す図、第５図は周波数
依存型加減弁速度調定率の一例を示す図、第６図は本発
明による周波数と加減弁流量信号との関係を示す図、第
７図はＣｖ調定率／ＩＶ調定率を変更しない場合のＣｖ
とＩＶの関係を示す図、第８図は周波数依存型ＣＶ調定
率／ＩＶ調定率を示す図、第９図は周波数依存型Ｃｖ調
定率／ＩＶ調定率によるＣｖとＩＶとの関係を示す図で
ある。 １・・・圧力信号、２・・・圧力設定値、３・・・フィ
ルタ回路、４・・・圧力調定器、５・・・全主蒸気流量
信号、６・・・タービン速度信号、７・・・タービン速
度設定値、８・・・偏差信号、９・・・加減弁速度調定
器、１０・・・加減弁速度制御信号、１１・・・負荷設
定値、１２・・・速度／負荷制御信号、１３・・・中間
加減弁速度制御信号、１４・・・中間蒸気加減弁速度調
定器、１５・・・中間蒸気加減弁開バイアス、１６・・
・Ｃｖ調定率／ＩＶ調定率調定器、１７・・・中間加減
弁閉鎖開始点バイアス、１８・・・中間加減弁流量信号
、１９・・・低値優先回路、２０・・・加減弁流量要求
信号、２１・・・チャタリング防止バイアス信号、２２
・・・ノ（イノくス弁流量要求信号、２３・・・周波数
依存型加減弁速度調定率用関数発生器、２４・・・周波
数依存型ＣＶ調定率／ＩＶ調定率用関数発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、沸騰水型原子力発電所の原子炉又は主蒸気配管に設
   置された圧力検出器の測定値と予め定められた圧力設定
   値との偏差による全主蒸気流量信号と、タービン速度検
   出器の測定値と予め定められた速度設定値との偏差信号
   による加減弁速度制御信号に負荷設定器の設定値を加算
   した速度／負荷制御信号とを比較し低い方の値を加減弁
   流量要求信号として加減弁開度を制御すると共に、全主
   蒸気流量要求信号から加減弁流量要求信号を減算した値
   をバイパス弁流量要求信号としバイパス弁開度を制御し
   、上記タービン速度偏差信号による中間蒸気加減弁速度
   制御信号に中間蒸気加減弁開バイアス及び負荷設定器の
   設定値による中間蒸気加減弁閉鎖開始点バイアスを加算
   した値を中間蒸気加減弁流量信号として中間蒸気加減弁
   開度を制御するタービン制御装置において、上記タービ
   ン速度偏差信号から加減弁速度制御信号を算出する関数
   発生器を備えたことを特徴とするタービン制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記負荷設定器の
   設定値から中間蒸気加減弁閉鎖開始点バイアスを算出す
   る関数発生器を備えたことを特徴とするタービン制御装
   置。