JPH04156267A - 超電導発電機の運転装置 - 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
電導発電機の運転装置に関する。

（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おり
、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が配設されている。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１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４４．１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ｔまた液体ヘリウム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＠Ｒ２部分の冷却が一様に行なわれる。

（発明が解決し、ようとする課題） ところが、事故発生時、超電導発電機番トリップさせる
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りて
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Ｗ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
みが牛しる問題点があった。

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、口〜夕に歪みが生じることの、　　ない超電
導発電機の運転装Ｅを提供することを目、　　的とする
。

１、発明の構成〕 （課題を解決？”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）・リップさせずに、ロータ内部の冷却用液体の残存
量を測定し、気化完了までは高速ターニング運転（数百
ＦＩ３１１）させ、気化完了後はある一定時間低速ター
、゛：、ング運転（数ｒｐｍ）をした後、必要により超
電導発電機を停止させる回路を偏入るものである。

（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、
発電機遮断器、励磁遮断器を開放し、超電導界磁＠締へ
の冷却用液体の供給は停止させるが、駆動機はト・リッ
プさせずに内部の冷却用液体が気化完了するまでロータ
を高速ターニング運転をさせ、ロータの回転を保持し、
その遠心力により超電導界磁巻線の冷却用液体がロータ
内で不均衡な状態になるのを防止することで、″ｌｌｌ
′−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、冷却用液体の気化完了後、高
速ターニング運転から低速夕・−ニソグ運転に切替えて
、一定時間後に駆動機の回転を停止させる。

（実施例） 以１・゛、本発明の−・実施例を第１図の概略系統図と
制＠装置内の第２図に示す部分ブロック図イー参照しで
説明する。

第１図において、超電導発電機１１０ロータは駆動機１
２に直結され、電機子巻線は発電機遮断器１３を介し５
て系統母線に接続されると共１′：、、その発電機遮断
器１３０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１Ｂ、
励磁用変圧機１７、励磁用遮断器１８を介１．２で系統
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、図示せぬ制御ブロックより各種制御指令が出さ
れて、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、超電導発電機１１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Ｎ電
導界磁巻線２内には液体・・＼、リウム５が送給され゛
Ｃ超＠導発電運転がへたねでいる。

この状態で、例えば発電機の主回路短絡等）、°′より
過電流リレー１４が動作すると（２０）、液体ヘリウム
供給停止指令を発生しく２１）、超電導界磁巻線２内・
・・・の液体ヘリウム５の送給を停止Ａると共ｊコ、発
Ｎ機遮１Ｉｌｆｉ器１３、界磁遮断器１８をトリップさ
せる。

（２２，２３）。次に発電機遮断器１３、および界敏遮
ｍＩ器１６のトリップをへＮＤ回路（２４）を介して確
認し５、吏１１：、このときの口・−タ内の液体ヘリウ
ムの残存量を液体ヘリウム液１１ｉｉ：＋（２５）で検
出し、液体・＼リウム有（２５出力）と、発電機遮断器
１３、界磁遮断器１６のトリップを条件に、ＡＮＤ回路
２７を介ｌ？、″高速ター、−ング指令が発／ｌ、　Ｌ
、、　（２８）、超電導発電機１１の０−　　夕が高速
ターニング運転に移行する。

これにより１、超電導発電機１１をトリップさゼたとき
も、口・−夕は回転し７、その時の遠心力により超電導
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内面に付着した液体ヘリウム
５が蒸発して液体ヘリウム液面計が液体ヘリウムの残存
量無の状態（２５出力反転）を検出することにより、超
電導発電機１１のロータの運転を高速ターニングから低
速ターニングへ切替える。

低速ターニング運転をタイマー（３１）で設定した一定
時間続けた後、ロータの回転を停止させる。

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２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高速ターニ
ング運転をしていることにより、再起動が容易にできる
。一方、復旧困難なものについては高速ターニング運転
から低速ターニング運転へ移行し、しばらく低速ターニ
ングを行った後に駆動機１２を停止させる。

［発明の効果コ 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図は本発明の運転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
電機の運転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図は（ａ）
　、　（ｂ）はその回転子部のＡ−Ａ断面図である。 １・・・回転体、　　　　２・・・超電導界磁巻線、３
・・・空間部、　　　　４・・・真空圧力検出器、５・
・・液体ヘリウム、　　６・・・ガスヘリウム、１１・
・・超電導発電機、　　　１２・・・駆動機、１３・・
・発電機遮断器、　　　１４・・・過電流リレー、１５
・・・界磁巻線、　　　　　１６・・・界磁遮断器、１
７・・・励磁用変圧機、　　　１８・・・励磁用遮断器
、２０・・・過電流リレー動作、 ２１・・液体ヘリウム供給停止指令、 ２２・・・発電機遮断器トリップ、 ２３・・・界磁遮断器トリップ、２４・・・ＡＮＤ回路
、２５・・・液体ヘリウム液面計、２Ｂ・・・Ｎ０７回
路、２７・・・ＡＮＤ回路、 ２８・・・高速ターニング指令、２９・・・ＡＮＤ回路
、３０・・・低速ターニング指令、３１甲タイマー、３
２・・・ＡＮＤ回路、 ３３・・・超電導発電機停止指令。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第１図 第３図 （α）（ｂ） ＠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運転装置にお
   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の残存量によって
   駆動を制御する回路を設けたことを特徴とする超電導発
   電機の運転装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の超電導発電機の運転
   装置において、前記駆動機の駆動を制御する回路は、前
   記事故の際、冷却用液体の供給が停止し、冷却用液体が
   気化完了するまで高速ターニング運転をし、気化完了後
   、低速ターニング運転をする手段を備えることを特徴と
   する超電導発電機の運転装置。