JPH01160314A - 超電導発電機の制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超電導巻線を冷却用液体を用いて冷却する超
電導発電機の制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、超電導発電機内部の回転子部（以下、ロータと
呼ぶ）は、断熱用真空槽内に界磁巻線が配設されてなり
、その界磁巻線内部は冷却用液体を保持する構造となっ
ている。

そのようなロータの概念構成断面図を第３図に示す。

ロータは、気密に形成された回転体１内部に超電導界磁
巻線２が配設されてなる。その超電導界磁巻線２も気密
に構成され内部に液体ヘリウムが封入されて巻線部分が
冷却される。回転体ｌと超電導界磁巻線２との間の空間
部３は断熱するため、図示せぬ真空ポンプにより真空に
引かれている。

また、回転体１内面には空間部３の真空度を見るため真
空圧力検出器４が配設されている。

この構成で、超電導発電機運転中は、回転体ｌ、超電導
界磁巻線２が一体的に回転する。このとき、第４図（ａ
）（第３図のＡ−Ａ断面図）に示すごとく、外部から超
電導界磁巻線２内部に供給された液体ヘリウム５は、遠
心力により超電導界磁巻線２内面に平均して密着すると
共に、気化したガスヘリウム６はその内側に溜って、超
電導界磁巻線２部分の冷却が一様に行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、事故発生時、超電導発電機をトリップさせる
と、第４図（ｂ）に示す如く、超電導界磁巻線２の冷却
媒体である液体ヘリウム５がロータの回転停止によって
下部に溜り、上部はガスヘリウム６のみとなる。これに
より、超電導界磁巻線２の下部のみ極度に冷却され、超
電導界磁巻線２の上部と下部とで極端な温度差が生じる
。この結果、ストレスが発生し、超電導界磁巻線２に歪
みが生じる問題点があった。

そこで、本発明は、事故等により発電機をトリップさせ
る場合も、ロータに歪みが生じることのない超電導発電
機の制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、電気事故発生時には、ロータを駆動する駆動
機はトリップさせずにロータを定格回転に保つ一方、真
空異常となったときには、駆動機を中間回転に保持する
回路を備えるものである。

（作用） 事故発生により超電導発電機をトリップさせる場合１発
電機遮断器、励磁遮断器を開放し、超電導界磁巻線への
冷却用液体の供給は停止させるが、駆動機はトリップさ
せずにロータの回転を内部の冷却用液体が蒸発するまで
継続することにより、サーマルアンバランスによるロー
タの歪みの発生を防止することができる。また、事故が
真空異常の場合は、ロータの回転を遅くすることによっ
て冷却用液体の蒸発速度を抑制し、急激な温度変化を防
止することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図の概略系統図と制御装
置内の第２図に示す部分ブロック図を参照して説明する
。

第１図において、超電導発電機１１のロータは駆動１ａ
１２に直結され、ｆＦ１機子巻線は発電機遮断器１３を
介して系統母線に接続されると共に、その発電機遮断器
１３の手前には過電流リレー１４が設けられる。また、
超電導発電機１１の界磁巻線１５は界磁遮断器１６、励
磁用変圧器１７、励磁用遮断器１８を介して系統母線に
接続されている。

第２図は、超電導発電機１１の制御装置の一部の制御ブ
ロック図を示したもので、超電導発電機１１の平常運転
時には１図示せぬ制御ブロックより各種制御指令が出さ
れて１発電機遮断器１３、界磁遮断器１６、励磁用遮断
器１８が閉じられ、超電導発電Ｉａ１１のロータは駆動
機１２により定格回転駆動される。また、ロータ内の超
電導界磁巻線２内には液体ヘリウム５が送給されて超電
導発電運転が保たれている。

この状態で、例えば発電機の主回路短絡等により過電流
リレー１４が動作すると（２０）、ＯＲ回路２１を介し
て、液体ヘリウム供給停止指令を発生しく２７）　。

超電導界磁巻線２内への液体ヘリウム５の送給を停止す
ると共に、発電機遮断器１３．界磁遮断器１６をトリッ
プさせる（２３．２４）、次に発電機遮断器１３、およ
び界磁遮断器１６のトリップをＡＮＤ回路２５を介して
確認し、更に、このときのロータ内真空系統が正常に作
動して真空圧力が低（２６出力）、超電導界磁巻線２の
温度が低であること（２７出力）を条件に、ＡＮＤ回路
２８を介して駆動機定格回転指令が発生しく２９）、超
電導発電機１１のロータを定格回転に保つ。

これにより、超電導発電機１１をトリップさせたときも
、ロータは回転し、超電導界磁巻線２内部の液体ヘリウ
ム５を第４図（ａ）に示した状態に保つことができる。

やがて、超電導界磁巻線２内面付着した液体ヘリウム５
が全て蒸発してガスヘリウム６に変わり超電導界磁巻線
２の温度が上昇したとき、これを図示せぬ温度検出器で
検出して界磁巻線温度高の状態（２７出力反転）となる
ことにより、駆動機定格回転指令の出力を止め、超電導
発電機１１のロータの回転を停止させる。

一方、真空配管の亀裂等による真空破壊が生じ、真空圧
力高となった場合は（３０）、上述同様、ＯＲ回路２１
を介して、液体ヘリウム供給停止指令を発生すると共に
（２２）、発電機遮断器１３、界磁遮断器１６をトリッ
プさせる。更に、それをＡＮＤ回路２５を介して確認し
、界磁巻線温度低（２７）を条件にＡＮＤ回路３１を介
して駆動機中間回転指令を発生しく３２）、駆動機１２
の駆動を制御して超電導発電機１１のロータ回転速度を
界磁巻線に液体ヘリウム５が密着し得る回転数に保つ。

この様に超電導発電機１１においては、電気事故等によ
る、発電機遮断器１３および界磁遮断器１６のトリップ
時に、駆動機１２は停止させず、超電導発電機１１のロ
ータの回転を保持し、その遠心力により界磁巻線１６の
冷却媒体である液体ヘリウム５が回転子内で不均衡な状
態になるのを防止することで、界磁巻線のサーマルアン
バランスによる回転子のひずみの問題を解決することが
できる。

この場合、電気事故の中で即復旧可能な時は定格回転数
に保持することにより、再起動が容易にできる。一方、
復旧困難なものについては、中間回転数とすることによ
り駆動器１２に加えるエネルギーを節約することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、事故発生により超
電導発電機をトリップさせる場合に、駆動機はトリップ
させずにロータの回転を内部の冷却用液体が気化するま
で駆動し続けるようにしたので、サーマルアンバランス
によりロータ部における歪の発生を防止することができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置が適用される超電導発電機の
概略系統図、第２図は本発明の一実施例を示す超電導発
電機の制御装置の部分ブロックチャート、第３図は一般
的な超電導発電機の回転子部の断面図、第４図（ａ）、
（ｂ）はその回転子部のＡ−Ａ断面図である。 １１・・・超電導発電機、１２・・・駆動機、１３・・
・発電機遮断器、１５・・・界磁巻線、１６・・・界磁
遮断器。 第１図 第３図 （ａ）　　　　　　（ｂ） 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽と、この真空槽内に配設され、内部に冷却
   用液体を保持する超電導巻線部とからなる回転子部を備
   えた超電導発電機を事故時トリップさせる制御装置にお
   いて、事故発生を検知して発電機遮断器および励磁用遮
   断器を開放すると共に、前記超電導巻線への冷却用液体
   の供給を停止する一方、回転子を駆動する駆動機は、前
   記超電導巻線に供給された冷却用液体が気化完了するま
   で駆動を継続させる回路を設けたことを特徴とする超電
   導発電機の制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載において、前記駆動機
   の駆動を継続させる回路は、前記事故が電気事故のとき
   前記駆動機を設定回転数に保持し、前記事故が真空異常
   のとき前記駆動機を中間回転数に保持する手段を備える
   ことを特徴とする超電導発電機の制御装置。