JPH0238761B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野の説明 本発明はタービン発電機の負荷が変動した場合
に、タービン出力と発電機出力とを互いに平衡さ
せる方式を採用した蒸気タービンプラントに関す
る。

発明の技術的背景 近年の電力需要の増大にともない、発電ユニツ
トの大容量化および送電ルートの確保難などによ
り、電力系統は長距離、大容量化されつつある
が、一方電力系統の安定度対策が大きな問題とな
つている。このような問題に対しては、制動抵抗
器の適用、直列コンデンサによる線路インピーダ
ンスの補償などのいくつかの有効な施策が研究あ
るいは実際に適用されている。

また、最近の大形火力プラントあるいは原子力
プラントにおいては、タービンのインターセプト
弁を急速に閉じることにより、蒸気量を制限しう
る機能を有しているものがあり、これを利用すれ
ば系統事故時の発電機への余分な加速エネルギー
を急減させることができる。この方式は高速バル
ブ制御方式またはEVA（EARLY VALVE
ACTUATION）方式およびFV（FAST
VALVING）方式と称されている。

このEVA方式を火力プラントに採用した場合
を第１図について説明する。ボイラ１からの蒸気
を加減弁２を通して高圧タービン３へ導き、さら
にタービン３で仕事したあとの蒸気を再熱器４お
よびインターセプト弁５を通して中圧タービン６
および低圧タービン７へ導くことにより、各圧の
タービン３，６，７で発電機８を駆動するように
構成され、いま系統事故時に図示しない弁制御機
構によつてインターセプト弁５を約0.2秒で急速
に閉じることにより、中圧タービン６および低圧
タービン７の出力分担分だけタービン出力を制限
するものである。急閉されたインターセプト弁５
は、故障が除去されたのち徐々に開かれて約10秒
後に全開となり、発電プラントは以前の状態に復
帰する。この方式を採用することにより、事故除
去後の減速エネルギーを増大させ、事故時に発電
機出力の減少分に相当する加速エネルギーとの平
衡を早めることができ、電力系統の安定性は大き
く改善される。

また沸とう水型原子力発電プラント（以下
BWRプラントと称する）にEVA方式を採用した
場合を第２図について説明する。図示しない原子
炉で発生した蒸気は、加減弁２を通つて高圧ター
ビン３に導かれ、こゝで仕事したあとの蒸気は、
湿分分離器９で湿分を除去されたのち、インター
セプト弁５を介して低圧タービン７へ流入するこ
とにより、このタービン３，７で発電機８が駆動
される。低圧タービン７で仕事した蒸気は、復水
器１０で復水化される。このBWRプラントの場
合も、火力プラントと同様に低圧タービン７の負
荷分担率が高圧タービン３の２部程度であり、負
荷抑制つまりEVAに対してはインターセプト弁
５を急閉して低圧タービン７に流入する蒸気を抑
制することが効果的であり、さらに負荷抑制が必
要な場合は、加減弁２を急閉する方法も考えられ
る。第２図においては、主蒸気ラインから復水器
１０へ高圧バイパス弁１１を有する高圧バイパス
ラインが設けられ、負荷しや断などで加減弁２が
急閉した場合の主蒸気圧力の急上昇とそれを起因
する原子炉圧力の上昇によつて引き起こされる原
子炉スクラムを防止するための主蒸気の逃しライ
ンで、近年100％容量のものも製造されており、
100％容量のバイパスがあれば、系統事故時の所
定単独運転も可能である。これは高圧バイパスラ
インに設置された高圧バイパス弁１１を急開する
ことによつて行なわれる。

背景技術の問題点 BWRプラント、火力プラントのいずれにして
も、EVA方式の動きの過程でその負荷分担率の
大きい低圧タービンの負荷を抑制するために、イ
ンターセプト弁５を急閉することによつてEVA
の効果を達成することができる。しかしインター
セプト弁５が急閉して系統事故が除去され、イン
ターセプト弁５が再開するまでの間、湿分分離器
９までの蒸気は、インターセプト弁５でしや断さ
れるため、湿分分離器９およびその上流の圧力上
昇が発生する。火力プラントの場合、この圧力上
昇は再熱器４の安全弁を動作させることで回避で
きるが、BWRプラントの場合は低圧ラインにバ
イパスラインがないため、圧力上昇を避けること
はできない。この圧力は湿分分離器９の保護上か
ら是非避けなければならず、またこれが主蒸気ラ
インの圧力上昇となつて原子炉の出力制御にも影
響をおよぼす可能性も生じてくる。

また、火力プラントにおいては、インターセプ
ト弁５の上流側と復水器１０との間に低圧バイパ
ス弁を有する低圧バイパスラインを設け、負荷遮
断時にインターセプト弁５を全閉し、低圧バイパ
ス弁を全開することも行なわれている。しかし、
第２図の如き原子力タービンプラントにおいて
は、インターセプト弁５の上流側に湿分分離器９
を設けていることから、負荷遮断時またはEVA
制御時にインターセプト弁５および低圧バイパス
弁の制御方式を改めなければならない。

すなわち、湿分分離器９はドレンを集めて外部
に排出するドレンタンクを有し、このドレンタン
クは飽和水が貯えられ、圧力の変動に対してレベ
ルが敏感に応答するものである。したがつて、
EVA制御時において、ドレンタンク内に急激な
圧力低下が生じると、その飽和水の飽和蒸気圧力
以下となつてドレンタンク内にフラツシユを起
し、ボイドの発生によつてレベルを押し上げてレ
ベル高となる恐れあり、最悪の場合はレベル異常
高でタービントリツプになる恐れも生じる 発明の目的 本発明は原子力プラントにおいて、タービンの
蒸気系におけるインタセプト弁に高速バルブ制御
動作を実施しても、インタセプト弁の上流側にお
ける圧力上昇を防止し、圧力上昇による外乱の発
生を防止する蒸気タービンプラントを提供するに
ある。

発明の概要 本発明はインタセプト弁の上流側と復水器との
間に高速バルブ制御動作時に急開し、動作終了後
に圧力制御されながら再び閉じる低圧バイパス弁
を有する低圧バイパス回路を設けたことにより、
インタセプト弁の急閉時に生じる圧力上昇は低圧
バイパス回路を通して復水器に放出され、その圧
力上昇を有効に防止するように構成した蒸気ター
ビンプラントに関する。

発明の実施例 以下本発明を第３図に示す一実施例について説
明する。第３図において第１図および第２図と同
一符号は同一部分を示すものであるからその説明
を省略する。本発明は、湿分分離器９とインタセ
プト弁５との間と復水器１０との間に低圧バイパ
ス弁１２を有する低圧バイパスラインを設けたこ
とを特徴としている。すなわち、低圧バイパス弁
１２は、EVA動作時にインターセプト弁５を急
速に全閉することに連動して急速に全開させられ
るもので、インターセプト弁５より上流側の圧力
上昇を防止する。

なお、湿分分離器９は、周知のように蒸気通路
部の波板構造とここでトラツプされたドレンを集
めて外部に排出するドレンタンクとから構成され
ている。そのドレンタンクは飽和水が貯えられ、
圧力の変動に対してレベルは敏感に応答する。す
なわち、湿分分離器９の急激な圧力低下に対して
は、その飽和水の飽和蒸気圧力以下となると、ド
レンタンク内にフラツシユを起し、ボイドの発生
によつて水位を押し上げてレベル高となる恐れが
あるのである。

したがつて本発明においては、高速バルブ制御
動作時又は負荷遮断時にインタセプト弁５を急閉
し、低圧バイパス弁１２を急開したのち、急閉さ
れたインタセプト弁５を開して行く際に、低圧バ
イパス弁１２を開のままでは蒸気圧力が低下して
湿分分離器９の飽和圧力以下に下るおそれがある
ため、低圧バイパス弁１２を圧力制御しながら
徐々に閉じていくように構成したことを特徴とし
ている。

第４図にEVA動作時におけるインターセプト
弁５および低圧バイパス弁１２の制御ブロツクと
第５図に両弁５，１２の動作図を示している。第
４図において、EVA動作時にEVAロジツク１３
よりEVAの起動指令が出され、インターセプト
弁５は第５図の曲線l₅にしたがつて全開から急速
に急閉される。それと同時にそのEVA起動指令
は低圧バイパス弁１２の急速作動電磁弁１４を動
作させ、その弁１２の油圧シリンダ１５の油圧を
落し、第５図の曲線l₁₂にしたがつて低圧バイパ
ス弁１２は急速に急開させられる。一方EVA起
動指令はインターセプト弁５の除開時のインター
セプト弁５より上流の圧力制御のため、低圧バイ
パス弁１２の圧力制御の全閉バイパスを取り除
き、次の圧力制御に備えることになる。この低圧
バイパス弁１２の急開によつてインターセプト弁
５より上流の蒸気は、復水器へバイパスされる。

次に系統事故が除されてインターセプト弁５
が、除開し始めると、低圧バイパス弁１２は連続
制御に入つて除々にインターセプト弁５が開らい
ていくにしたがつてインターセプト弁５の上流の
圧力を所定の圧力に維持しながら低圧バイパス弁
１２は除々に閉じてゆき、インターセプト弁５が
全開することにともなつて低圧バイパス弁１２は
全閉し、EVA動作前の状態に復帰する。低圧バ
イパス弁１２をこのように圧力制御することによ
り、湿分分離器９内はドレンタンク飽和水の飽和
圧力以上に圧力制御され、ドレンタンクでのフラ
ツシユ現象も発生しない。

次に圧力制御系について説明する。低圧バイパ
ス弁１２の圧力制御は、湿分分離器９の前の圧力
を所定の圧力になるように制御するもので、その
圧力偏差は圧力コントローラ２０で演算され、低
圧バイパス弁１２に開度指令が出力される。この
開度指令と低圧バイパス弁１２に取りつけられた
差動トランス１８と復調器１９によつて得られる
フイードバツク信号f₁との偏差は、サーボアンプ
１７を介してサーボ弁１６を動作させ、低圧バイ
パス弁１２の作動シリンダ１５への油圧を制御し
て低圧バイパス弁１２の開度を制御することにな
る。これによつて結果的には、湿分分離器９前の
圧力P₁が圧力設定値P₀となるように低圧バイパ
ス弁１２が制御される。全閉バイアス信号f₂を制
御ループに加えているのは、EVA動作時のみこ
の低圧バイパス弁１２が動作させるもので、これ
以外は誤動作で弁１２が開かないように止めるた
めのバイアスである。

なお、実際では、低圧バイパス弁１２を閉じる
時に第５図に示すように圧力制御させているが、
これを圧力制御させないで閉じる方法もある。こ
の場合はインターセプト弁５の開速度に合わせて
低圧バイパス弁１２の閉速度を決めてやれば、大
きな圧力偏差なしで実行することができる。この
ときは圧力制御部が不要のため比較的安価に本実
施例を実施することができる。

また本発明はEVA動作時に限らず、何らかの
異常による低圧バイパス系の圧力上昇を防ぐため
に用いることも可能で、この場合は低圧バイパス
系の圧力異常高の信号で低圧バイパス弁１２の制
御回路を動作させることにより実現可能である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、湿分分離器とイ
ンタセプト弁との間と復水器との間に低圧バイパ
ス弁を有する低圧バイパス回路を設け、その低圧
バイパス弁を例えばEVA動作時に発する圧力上
昇に応動して急開させるようにしたことにより、
例えばEVA動作時のインターセプト弁の急閉に
よるその上流の圧力上昇を防止することができ
る。またEVA動作の終了後のインターセプト弁
の除開時に低圧バイパス弁を圧力制御することに
より、インタセプト弁より上流の湿分分離器の異
常圧力の上昇を抑え、さらにはBWRプラントに
おいては、原子炉圧力制御系に外乱を与えないな
どの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ火力プラントお
よびBWRプラントを示す系統図、第３図は本発
明による蒸気タービンプラントの一実施例を示す
系統図、第４図に本発明に使用する低圧バイパス
弁およびインタセプト弁の制御ブロツク図、第５
図は低圧バイパス弁およびインタセプト弁の動作
過程を示す特性図である。 １……ボイラ、３……高圧タービン、４……再
熱器、５……インタセプト弁、６……中圧タービ
ン、７……低圧タービン、８……発電機、９……
湿分分離器、１０……復水器、１２……低圧バイ
パス弁、１３……EVAロジツク、１４……急速
作動電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子力プラントで湿分分離器から高速バルブ
   制御動作時又は負荷遮断時に急閉され動作終了後
   に開かれるインタセプト弁を介してタービンに蒸
   気を供給する系統において、前記湿分分離器とイ
   ンタセプト弁との間と復水器との間に高速バルブ
   制御動作時又は負荷遮断時に急開され動作終了後
   に圧力制御されながら閉じる低圧バイパス弁を有
   する低圧バイパス回路を設けたことを特徴とする
   蒸気タービンプラント。