JPH0343877B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタを応用した同期発電機用の
自励形静止励磁装置の初励磁回路の改良に関す
る。

第１図はサイリスタを応用した同期発電機用の
静止励磁装置を示した図であり、発電機の出力電
圧を励磁電源とする自励形の励磁装置である。同
図は界磁の直流回路を除いて単線図で画いてある
が、励磁電源は一般に３相が使用されている。そ
して、サイリスタ７は、ブリツジ形に接続されて
おり、各整流アームに全てサイリスタ素子を使用
したいわゆる全波制御ブリツジのように構成され
ている。このような自励形の励磁装置においては
発電機起動時に発電機出力電圧を確立するために
は初励磁を与えてやることが必要である。即ち発
電機が定格速度に達したことを条件に界磁開閉器
４を閉路し、更に初励磁用開閉器１３を閉路して
直流電源１６から、抵抗器１５、ダイオード１４
を介して初励磁電流を発電機界磁巻線２に与え
る。この初励磁電流は一般には発電機定格電圧の
30〜50％の出力電圧に相当する量が与えられる。
ここで初励磁電流によつて、上記の電圧が発電機
出力端子に発生すれば、それを入力信号及び制御
電源とする自動電圧調整器（AVR）１１及びゲ
ートパルス発生器１０の正常な動作が可能とな
る。更にAVRの整定電圧VRが定格値にあるの
で、ATRはその偏差信号によつて、サイリスタ
７の点弧制御角ａを少として界磁電圧を高め発電
機電圧を定格電圧まで上昇させる。次に発電機出
力電圧が定格出力近くとなれば、電圧リレー１７
が動作し、初励磁用開閉器１３を開き初励磁回路
を切離す。この後発電機電圧はAVRによつて定
格電圧に制御される。尚初励磁回路の抵抗器１５
は初励磁電流値を制限するものであり、ダイオー
ド１４は発電機出力電圧確立の過程でサイリスタ
出力電圧が初励磁用直流電源電圧１６より高くな
つた場合にサイリスタ７から直流電源へ逆流が流
れるのを防止するものである。尚、同図におい
て、８は励磁変圧器であり、１２は計器用変圧器
である。

第１図に示すような従来の方式は、励磁装置及
びそれに関連した機器の動作が正常であれば、支
障なく作動し何ら問題がないが、もし、励磁装置
等に異常が生じて、初励磁用開閉器１３が開放す
る時に発電機の界磁電流を切ることになるが界磁
巻線のインダクタンスが大きいため初励磁用開閉
器１３では電流を切ることができずアークにより
損傷することがある。

即ち、発電機出力電圧は初励磁電圧印加後３〜
５秒程度で完了するのが普通であり、初励磁用開
閉器１３は電圧リレー１７により開放されるが、
この時の初励磁回路から発電機界磁巻線に供給さ
れる電流は励磁装置に異常がない場合、AVRに
よつて制御されたサイリスタの出力が電圧が初励
磁回路の直流電源電圧よりも高いのでほとんど零
電流となり、初励磁用開閉器１３はアークを発生
させることなく開放することができる。しかし、
同期発電機電圧確立後に励磁装置の自励系に異常
が発生した場合には初励磁回路に電流が流れ、初
励磁開閉器は電流を切ることで損傷することにな
る。

なお、特開昭51−121111号公報に記載されてい
るように、異常時に初励磁開閉器をトリツプする
前に界磁開閉器をトリツプすることも考えられる
が、この方式をそのまま用いても、初励磁開閉器
に対するトリツプ指令が誤つて出力されたときに
は、この指令により初励磁開閉器がトリツプし、
初励磁開閉器が損傷する恐れがある。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、そ
の目的とするところは、上記の如く同期発電機電
圧確立後に励磁装置の自励系に異常が生じたり、
初励磁開閉器に対するトリツプ指令が誤つて出力
されたりした時でも初励磁開閉器を損傷させるこ
となく、且つ大きなインダクタンス負荷に流れる
初励磁電流を安全に除外することができる装置を
提供するにある。

本発明は発電機電圧確立時の電圧継電器１７の
誤動作、発電機電圧確立後のサイリスタ７の出力
電圧低下、ゲートパルス発生器１０のパルス欠相
あるいは励磁装置自励系の電流低下等励磁装置の
自励系に異常が発生した場合初励磁用開閉器１３
が初励磁電流をしや断することにより、初励磁開
閉器を含めた初励磁回路の部品を損傷する従来技
術に対し、前記記載の励磁装置自励系の異常が発
生した場合、初励磁開閉器１３を開放（切る）す
るのを止めて、界磁開閉器４をしや断することに
より、整流回路で構成する初励磁回路を保護でき
ることを提供するもので、１個の部品不良により
大きな事故に波及することを未然に防止する効果
がある。

以下、本発明の一実施例について説明するに、
まず、第１図において説明したように従来、初励
磁電流を除外する条件としては、１）発電機電圧
確立により、電圧リレー１７が動作した場合、
２）界磁開閉器４が開路した場合であり、前記の
ような同期発電機電圧確立後、励磁装置の自励系
異常時に初励磁開閉器１３開放するのを止めて初
磁開閉器４を開放させる処理は取られなかつた。
そこで本発明は、同期発電機電圧確立時の電圧リ
レー１７の誤動作により、あるいは同期発電機電
圧確立後の励磁装置自励系の異常により、サイリ
スタ出力電圧が直流電源１６の電圧よりも低いの
にかかわらず、初励磁回路から発電機界磁巻線２
に界磁電流が流れている時には初励磁開閉器１３
の開放は行なわず、界磁開閉器４を開放すること
により初励磁回路機を保護できるようにしたもの
である。すなわち、従来は電圧確立時の初励磁開
閉器１３の開放指令を電圧リレー１７のみに頼つ
ていたものに対し、電圧リレー１７の指令の外に
励磁装置自励系の異常をも確認し、初励磁開閉器
を確実に開放できるように安全を期したものであ
る。

第２図は本発明の一実施例を示すシーケｂス回
路図である。第２図において、シーケンス回路は
初励磁回路５０とトリツプ回路５２を含み、初励
磁回路５０はａ接点Ｆ、４、ｂ接点13、瞬時動作
限時復帰タイプの補助継電器１３Ｘ、ａ接点
13X、コイル１３ｃを備え、トリツプ回路５２は
ｂ接点４、コイル１３Ｔ、ａ接点13A、17，18、
ａ接点13、ｂ接点17，18、コイル２０を備えて構
成されている。

ａ接点Ｆは初励磁指令を受けて閉じる接点であ
り、接点13Aは開閉器１３の閉成用コイル１３Ｃ
が励磁されたときに閉じ、開放用コイル１３Ｔが
励磁されたときに閉じる接点である。ａ，ｂ接点
17は、電圧検出手段としての電圧リレー１７によ
り、発電機１の出力電圧が規定値に達したことが
検出されたとき、この検出出力に応動し、ａ，ｂ
接点18は、第３図に示されるように、初励磁制限
抵抗１５の電圧降下から初励磁電流が零に近い値
になつたことが継電器１８により検出されたと
き、この検出出力に応動するように構成されてい
る。この継電器１８は初励磁電流がほぼ零になつ
たとき開閉器１３の投入条件が満たされたとし
て、接点18を作動する状態検出手段として構成さ
れている。

上記構成において、界磁開閉器４が投入され、
初励磁用開閉器１３が開放状態にあることを条件
（ａ接点４が閉、ｂ接点13が閉）に、初励磁回路
５０に初励磁指令が入力すると、ａ接点Ｆが閉じ
補助継電器１３Ｘが励磁される。これによりａ接
点13Xが閉じ閉成用コイル１３Ｃが励磁される。
この結果初励磁用開閉器１３が閉成され、初励磁
用直流電源１６からの電流が界磁巻線２へ供給さ
れる。

界磁巻線２に初励磁電流が流れると、発電機１
の出力電圧が徐々に高くなる。そして、発電機１
の出力電圧が規定値に達すると電圧リレー１７が
作動し、ａ接点17が閉じ、ｂ接点17が開く。この
とき継電器１８により初励磁電流がほぼ零になつ
たことが検出されると、ａ接点18が閉じてｂ接点
18が開き、開放用コイル１３Ｔが励磁される。こ
れにより、開閉器１３が開放され、界磁巻線２へ
の初励磁が停止される。

一方、界磁巻線２へ初励磁電流が供給された
後、発電機１の出力電圧が規定値に達せず、電圧
リレー１７が動作しないときには、トリツプ回路
５２のａ接点17，18が開、ｂ接点17，18が閉の状
態に維持されたままにあるので、コイル２０が励
磁されてａ接点20が閉じる。これにより界磁開閉
器４がトリツプされる。開閉器４がトリツプされ
ると、トリツプ回路５２のｂ接点４が閉じ、閉成
用コイル１３Ｃが励磁される。また、発電機１の
出力電圧が規定値に達してａ接点17が閉じ、ｂ接
点17が開いても、継電器１８によつて初励磁電流
がほぼ零になつたことが検出されない状態にある
と、開閉器４がトリツプされる。すなわち、初励
磁電流が流れた後、自励系に異常が生じると、界
磁開閉器４がトリツプされた後初励磁用開閉器１
３がトリツプされる。このため、開閉器１３がト
リツプされる際に、界磁巻線２のリアクタンスに
蓄えられたエネルギーによつて開閉器１３が損傷
を受けるのを防止できる。尚、初励磁電流検出継
電器１８の検出方法としてDC−CTを使用すると
か、また電流リレーを使用するとかによつて初励
磁電流が零に近くなつたことを検出できることは
云うまでもない。

次に本発明の一実施例を第４図および第５図で
説明する。第４図および第５図は前記第２図およ
び第３図で説明した初励磁電流検出継電器１８に
代り、サイリスタ７の出力電圧低下を検出する電
圧継電器１９により、初励磁回路を保護するもの
で、同期発電機電圧確立後、電圧リレー１７によ
り初励磁開閉器１３の開放指令が出ても、サイリ
スタ出力電圧が直流電源１６よりも低い時は、電
圧継電器１９を不動作（ａ接点19が開放、ｂ接点
19が閉）とすることにより励磁装置の自励系の異
常と判断し、初励磁開閉器１３を切るのをやめて
界磁開閉器４を開放させるものである。

更に本発明の一実施例を第６図から第８図で説
明する。第６図および第７図は前記第４図および
第５図で説明したサイリスタ出力電圧低下を検出
する電圧継電器１９に代り、サイリスタ出力電流
低下を検出する電流低下検出器２０により、初励
磁回路を保護するもので、同期発電機電圧確立後
電圧リレー１７により初励磁開閉器１３の開放指
令（ａ接点17が閉路）が出ても、励磁装置自励系
の電流低下が発生している時は電流低下検出器２
０により検出し（ａ接点20が開放、ｂ接点20が
閉）初励磁開閉器１３を切るのをやめて界磁開閉
器４を開放させるものである。

また第８図および第９図は前記第４図および第
５図で説明した電圧継電器１９に代り、ゲートパ
ルス発生器１０のパルス欠相を検出するパルス欠
相検出器２１により、初励磁回路を保護するもの
で、同期発電機電圧確立後電圧リレー１７により
初励磁開閉器１３の開放指令が出てもパルス欠相
検出器が動作（ａ接点21が開放、ｂ接点21が閉）
しているときは初励磁開閉器１３を切るのをやめ
て界磁開閉器４を開放させるものである。

尚前記第６図及び第７図で説明した励磁装置の
自励系の電流低下検出方法は第１０図で示した如
くサイリスタ交流側で検出可能であることは云う
までもない。

また第６図、第７図で説明した励磁装置自励系
の出力低下および第８図、第９図で説明したパル
ス欠相一実施例は第４図、第５図で説明したサイ
リスタ出力電圧低下の一実施例により間接的に検
出できる効果があることは云うまでもない。

本発明によれば、同期発電機電圧確立時および
その前後に励磁装置の自励系に異常が生じたり初
励磁開閉器に対する誤つたトリツプ指令が発生し
たりしても初励磁回路機器の損傷を防止できるこ
とになり、同期発電機電圧確立を安全でかつ確実
にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はサイリスタを用いた同期機の静止形励
磁装置の構成を示す接続図、第２図は本発明にな
る発電機出力電圧リレー誤動作時の保護シーケン
スの具体的一実施例を示した図、第３図は本発明
になる初励磁電流零検出回路の一実施例を示した
図、第４図は本発明になるサイリスタ出力電圧低
下時の保護シーケンスの具体的一実施例を示した
図、第５図は本発明になるサイリスタ出力電圧低
下検出回路の一実施例を示した図、また第６図は
本発明になる励磁装置自励系出力電流低下時の保
護シーケンスの一実施例を示した図、第７図は励
磁装置自励系出力電流低下検出回路の一実施例を
示した図、第８図および第９図はゲートパルス発
生器のパルス欠相時の保護シーケンスとパルス欠
相検出回路の一実施例を示した図、第１０図は第
７図の他の実施例図である。 １……同期発電機の電機子、２……同期発電機
の界磁巻線、４……界磁開閉器、５……放電抵抗
器接点、６……放電抵抗器、７……サイリスタ、
８……励磁電源変圧器、９……サイリスタゲート
回路、１０……サイリスタゲートパルス発生器、
１１……自動電圧調整器（AVR）、VR……AVR
整定電圧、１２……計器用変圧器、１３……初励
磁用開閉器、１４……逆流阻止ダイオード、１５
……電流制限抵抗、１６……直流電源、１７……
電圧継電器、１８……電圧継電器（初励磁電流零
検出器）、１９……サイリスタ出力電圧継電器、
２０……サイリスタ出力電流検出器、２１……パ
ルス欠相検出器、２２……分流器、２３……変流
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同期発電機１を起動する際の初励磁電流を同
   期発電機１の界磁巻線２へ供給するための初励磁
   用直流電源１６と、該直流電源１６と前記界磁巻
   線２とを結ぶ回路中に挿入された初励磁用開閉器
   １３と、該開閉器１３と前記界磁巻線２とを結ぶ
   回路中に挿入され、前励磁用開閉器１３の投入を
   条件に前記回路を閉成する界磁開閉器４と、前記
   同期発電機１の出力を整流し、整流出力を前記界
   磁開閉器４を介して前記界磁巻線２へ供給する整
   流回路７と、前記同期発電機１の出力により前記
   整流回路７の整流出力を制御する制御回路１０，
   １１と、界磁開閉器４が閉じていることを条件に
   初励磁指令により初励磁用開閉器１３を閉成する
   初励磁回路５０と、同期発電機１の出力電圧が規
   定値に達したことを検出する電圧検出手段（１
   ７）と、界磁開閉器４と初励磁用開閉器１３とを
   結ぶ回路に供給される電気信号の状態が初励磁用
   開閉器１３の投入条件を満たしていることを検出
   する状態検出手段（１８，１９，２０）と、初励
   磁用開閉器１３の閉成後電圧検出手段（１７）の
   検出出力と状態検出手段（１８，１９，２０）の
   検出出力との論理積を条件に初励磁用開閉器１３
   をトリツプし、前記条件が満たされないときには
   初励磁用開閉器１３のトリツプに優先して界磁開
   閉器４をトリツプするトリツプ回路５２とを備え
   てなる同期発電機励磁装置。 ２ 前記状態検出手段（１８）は、前記直流電源
   １６出力の初励磁電流がほぼ零になつたことを検
   出する零電流検出器で構成されている特許請求の
   範囲第１項記載の同期発電機励磁装置。 ３ 前記状態検出手段（１９）は、前記整流回路
   ７の出力電圧が前記直流電源１６の出力電圧より
   も高いことを検出する電圧検出器で構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の同期発電機励磁装
   置。