JPH05316800A - 同期発電機の過励磁防止制御装置 - Google Patents

同期発電機の過励磁防止制御装置

Info

Publication number
JPH05316800A
JPH05316800A JP4116574A JP11657492A JPH05316800A JP H05316800 A JPH05316800 A JP H05316800A JP 4116574 A JP4116574 A JP 4116574A JP 11657492 A JP11657492 A JP 11657492A JP H05316800 A JPH05316800 A JP H05316800A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
synchronous generator
output
power factor
frequency
overexcitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4116574A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Okada
吉男 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4116574A priority Critical patent/JPH05316800A/ja
Publication of JPH05316800A publication Critical patent/JPH05316800A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、同期発電機が定格出力のと
きの過励磁運転領域にあっても同期発電機を系統から解
列せずに連続運転できるようにした同期発電機の過励磁
防止制御装置を提供することにある。 【構成】 本発明の同期発電機の過励磁防止制御装置
は、同期発電機の端子電圧と周波数との比に見合った同
期発電機の出力と力率とを演算する機能と、原動機の入
力および同期発電機の界磁電流を制御して同期発電機の
出力と力率を最適にする機能とを設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、同期発電機の過励磁防
止制御装置に係り、特に端子電圧と周波数との比に見合
った同期発電機の出力と力率を最適に演算および制御す
る同期発電機の過励磁防止制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】同期発電機の端子電圧Vは、周波数fと
毎極の磁束量φとに比例して次式の関係がある。
【0003】
【数1】
【0004】上記(2)より電圧Vが高く、周波数fが
低い運転条件では毎極の磁束量φが増大し、磁気回路の
飽和が著しくなる。図3は、縦軸に同期発電機の定格電
圧を発生している時の鉄損を単位法で1.0 P.U.とし
た鉄損比を、横軸に定格電圧を単位法で1.0 P.U.と
した端子電圧を示した鉄損比曲線の代表的な一つであ
る。図3において、端子電圧が定格電圧である1.0 P.
U.を越えると、鉄損比が著しく増加することを示して
いる。
【0005】これより、端子電圧Vと周波数fの比、つ
まりV/fの比の値が1.0 より大きくなると、同期発電
機の固定子鉄心内では鉄損が定格運転状態に比べ増加
し、過熱の原因となり、さらに飽和の程度が過度になる
と、固定子鉄心から近傍の構造物への漏洩磁束が増加
し、渦電流による局部過熱が生じ、損傷の原因となる。
【0006】そこで、同期発電機の運転中の端子電圧お
よび周波数の許容範囲として、連続運転しても実用上支
障ない範囲が電気学会の電気規格調査会標準規格「同期
機」JEC−114 −1979の8.1 項に規定されている。
【0007】図4は、縦軸に端子電圧Vを、横軸に周波
数fをとった同期機の端子電圧および周波数の変動範囲
を示したものである。図4の中で、実線の正方形の内側
は連続許容運転範囲で、斜線の範囲が過励磁運転領域で
ある。
【0008】図4の端子電圧Vと周波数fの比が1.05
P.U.を越えた過励磁運転領域において、非常に厳し
い過励磁条件の下では短時間で同期発電機が損傷を受け
る恐れがあり、過飽和の程度が軽減するにつれて、その
時間は延びる傾向にある。図5は、横軸に時間を、縦軸
に端子電圧Vと周波数fの比、つまりV/fの大きさを
とった同期発電機の短時間許容V/f曲線の代表的な一
つである。
【0009】この過励磁運転に対する保護装置としてV
/f保護継電器が設置される。V/f保護継電器の整定
値は、同期発電機の短時間許容V/f曲線の他に主変圧
器の過励磁耐量曲線を合せて考慮して、両者を満足する
範囲に決定される。
【0010】このV/f保護継電器としては、単一の整
定で、時限協調の得られる特性の保護継電器がないた
め、V/f高低2点(H要素およびL要素)でのタイマ
ーとの組合せによる設定で、折線特性によってV/f曲
線を近似する方法が一般に採用される。V/f保護継電
器の動作に対する処置は、系統並入運転中では「警報」
のみ、また解列され単独運転中では「界磁遮断器トリッ
プ」とされるのが一般的である。図6にV/f保護器の
各動作要素、動作値および時限の種類と動作に対するイ
ンターロック図である。以上は同期発電機が定格状態、
つまり、定格出力、定格力率における端子電圧および周
波数の変動範囲と過励磁に対する運転許容時間の関係で
ある。
【0011】しかし端子電圧が定格電圧を越えて過電圧
となり、端子電圧Vと周波数fの比V/fが1.05を越え
て図4に示す過励磁運転領域に入っても、同期発電機の
内部誘起電圧、電機子電流、界磁電流および各部の温度
上昇が制限値以内で、しかも絶縁物の寿命についても許
容値以内であれば、同期発電機の出力の低減および力率
の改善によって連続運転が可能である。
【0012】図7は、横軸に端子電圧Vと周波数fの比
V/fを、縦軸に定格出力を単位法の1.0 P.U.とし
た同期発電機の出力をとって、各力率におけるV/f連
続可能出力曲線の一つの代表例である。図7に示す同期
発電機は定格力率が0.85遅れで、図4の正方形のV/f
≦1.05で設計されたものである。
【0013】図7において、端子電圧Vと周波数fの比
V/fが1.05を越えて、1.1 となった場合、定格力率
(0.85)の時は、同期発電機の出力を0.85P.U.以
下、また力率が改善され0.9 の時は、出力を0.92P.
U.以下とすることにより、例えV/fが1.05越えた過
励磁運転領域であっても、同期発電機を解列せず連続運
転できる。
【0014】以上の説明から以下のことが理解される。
即ち同期発電機の端子電圧Vと周波数fとの比V/fが
1.05P.U.を越えた過励磁運転領域にあっても同期発
電機の出力を低減するか、力率を改善することによっ
て、同期発電機を系統から解列して、電力供給を断つこ
とを防ぐことが重要である。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このように、同期発電
機が端子電圧Vと周波数fとの比V/fが1.05P.U.
を越えた過励磁運転領域にあったとき、V/f保護継電
器とタイマーの組合せにより、「警報」、さらに「解
列」としているため、安定な電力供給という面より同期
発電機の運用範囲を狭くしている。
【0016】本発明の目的は、端子電圧Vと周波数fと
の比V/f、出力、力率および界磁電流を検出し、これ
に見合った同期発電機の出力と力率を最適に制御できる
ようにして、同期発電機が定格出力の時の過励磁運転領
域にあっても、同期発電機を系統から解列せず、連続運
転できるようにした同期発電機の過励磁防止制御装置を
提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、同期発電機の端子電圧Vと周波
数fとを検出し、これらの比V/fを演算し、併せて同
期発電機の出力、力率および界磁電流を検出して、前記
比V/fに見合った出力と力率に制御し、同期発電機の
過励磁運転領域で、同期発電機の連続運転を最適かつ容
易な過励磁防止制御装置となるようにしたことを特徴と
するものである。
【0018】
【作用】このように構成された過励磁防止制御装置は、
同期発電機の過励磁運転領域での局部過熱による損傷を
防止し同期発電機を系統から解列せず安定な電力供給を
可能にする。
【0019】
【実施例】以下,本発明を図1および図2に示す一実施
例により説明する。
【0020】図1において、同期発電機1の出力Pi
力率cos ψi は、同期発電機1の出力回路に接続された
計器用変流器2と計器用変圧器3を介して電力トランス
ジューサ4および力率トランスジューサ5によって検出
され、また同期発電機(1)の端子電圧Vと周波数f
は、計器変圧器3を介して電圧トランスジューサ6と周
波数トランスジューサ7によって検出される。
【0021】これら検出された同期発電機1の出力
i 、力率cos ψ、端子電圧Vおよび周波数fは過励磁
防止制御装置8に入力される。さらに同期発電機(1)
の界磁電流If は同期発電機1の界磁回路に取付けた直
流シャント9を介して直流電流トランスジューサ10によ
って検出され過励磁防止制御装置8に入力される。
【0022】一方、同期発電機1の端子電圧は、同期発
電機1の出力回路に接続された計器用変圧器11を介して
自動電圧調整器12に入力され、負荷の無効電力の変動に
よる端子電圧の変化をサイリスタ整流素子13のゲートを
制御することにより、同期発電機1の界磁巻線14に界磁
遮断器15を介して流れる界磁電流の大きさを制御して規
定値に自動的に保持されている。負荷の無効電力が変動
することは、負荷の力率が変化したことであり、界磁電
流を制御せず一定を保った場合は、同期発電機1の端子
電圧は変動する。
【0023】図1に示す過励磁防止制御装置8の機能を
示すフローチャートを、図2を参照して説明する。この
過励磁防止制御装置8には、同期発電機1の出力Pi
力率cos ψi および界磁電流Ifiが各トランスジューサ
を介して、主演算器107 に入力される。また、端子電圧
i と周波数fの各トランスジューサの出力はVi /f
演算器106 を介してVi /fの比を算出し、主演算器10
7 に入力される。
【0024】主演算器107 は二つの計算機能を持ってい
る。その一つは、Vi /f演算器106 の出力であるVi
/fの値と力率cos ψi の値に相当する連続可能出力P
c を図7の一例に示すV/f連続可能出力曲線より算出
する。他方は、前記のVi /fの値と出力Pi の値に相
当する力率cos ψc を同様にV/f連続可能出力曲線よ
り算出する。
【0025】次に、前記連続可能出力Pc と同期発電機
1の出力Pi とを比較して(108 )、Pi ≦Pc となる
よう図示していなタービンランバック回路へ制御信号S
1 (109 )を出力し、原動機のカバナーにより原動機の
入力を減じ、同期発電機(1)の出力Pi を低減させ
る。また、前記力率cos ψc と同期発電機1の力率cos
ψi を比較して(110 )、cos ψi >cos ψc となるよ
うに、端子電圧の比較(111 )でVi ≦Vc 、さらに界
磁電流の比較(112 )でIfi≦Ifcとなるように、自動
電圧調整器12制御信号S2 (113 )を出力し、同期発電
機1の力率cos ψi を改善させる。
【0026】このように端子電圧Vと周波数fとの比が
1.05P.U.を越えた過励磁運転領域において、同期発
電機の出力の低減と、界磁電流の低減による力率の改善
を計ることができ、主変圧器と同期発電機の過励磁の防
止と、同期発電機の系統との解列の機会を少なくでき
る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同期発電機の端子電圧Vと周波数fの比V/fが1.05
P.U.を越えた過励磁運転領域において、前記V/f
の比に見合った原動機の入力の低減による同期発電機の
出力の低減と、同期発電機の界磁電流の低減による力率
の改善を自動的にでき、過励磁による損傷の防止と運転
限界の拡大を計る同期発電機の過励磁防止制御装置を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の過励磁防止制御装置が適用される同期
発電機の励磁制御系を示すブロック図
【図2】本発明の一実施例を示すフローチャート
【図3】同期発電機の鉄損比を示す特性図
【図4】同期発電機の電圧周波数の変動範囲と過励磁運
転領域を示す特性図
【図5】同期発電機の短時間許容V/f曲線を示す特性
【図6】V/f保護継電機の動作に対するインターロッ
ク図
【図7】各力率における同期発電機のV/f連続可能出
力曲線の特性図
【符号の説明】
1…同期発電機 2…計器用変流器 3…計器用変圧器 4…電力トランスジューサ 5…力率トランスジューサ 6…電圧トランスジューサ 7…周波数トランスジューサ 8…過励磁防止制御装置 9…直流シャント 10…直流電流トランスジューサ 11…計器用変圧器 12…自動電圧調整器 13…サイリスタ整流素子 14…界磁巻線 15…界磁遮断器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸気タービンなど原動機により駆動され
    た同期発電機の過励磁を防止する過励磁防止制御装置に
    おいて、前記同期発電機の端子電圧と周波数との比に見
    合った前記同期発電機の出力と力率とを演算する機能
    と、前記原動機の入力および前記同期発電機の界磁電流
    を制御して前記同期発電機の出力と力率を最適にする機
    能とを設けたことを特徴とする同期発電機の過励磁防止
    制御装置。
JP4116574A 1992-05-11 1992-05-11 同期発電機の過励磁防止制御装置 Pending JPH05316800A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4116574A JPH05316800A (ja) 1992-05-11 1992-05-11 同期発電機の過励磁防止制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4116574A JPH05316800A (ja) 1992-05-11 1992-05-11 同期発電機の過励磁防止制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05316800A true JPH05316800A (ja) 1993-11-26

Family

ID=14690486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4116574A Pending JPH05316800A (ja) 1992-05-11 1992-05-11 同期発電機の過励磁防止制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05316800A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004173359A (ja) * 2002-11-18 2004-06-17 Toshiba Corp 同期機の励磁制御装置
JP2008199865A (ja) * 2007-02-16 2008-08-28 Toshiba Corp 発電機の力率制御装置およびその力率制御方法
CN103595315A (zh) * 2013-11-25 2014-02-19 重庆卡滨通用机械有限公司 小型发电机智能调压控制器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004173359A (ja) * 2002-11-18 2004-06-17 Toshiba Corp 同期機の励磁制御装置
JP2008199865A (ja) * 2007-02-16 2008-08-28 Toshiba Corp 発電機の力率制御装置およびその力率制御方法
JP4664930B2 (ja) * 2007-02-16 2011-04-06 株式会社東芝 発電機の力率制御装置およびその力率制御方法
CN103595315A (zh) * 2013-11-25 2014-02-19 重庆卡滨通用机械有限公司 小型发电机智能调压控制器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Miske Considerations for the application of series capacitors to radial power distribution circuits
US2454582A (en) Excitation system for alternating current dynamoelectric machines
US2719259A (en) Regulating system for alternating current generators
Schaefer Application of static excitation systems for rotating exciter replacement
Girgis et al. Verification of limiter performance in modern excitation control systems
JPH05316800A (ja) 同期発電機の過励磁防止制御装置
Nailen Spooks on the power line? Induction generators and the public utility
Graham et al. Generator protection with a new static negative sequence relay
JP2506302B2 (ja) 発電機の系統連系運転方式
Bobo et al. Performance of excitation systems under abnormal conditions
US6661207B2 (en) Apparatus and method for protecting synchronous generators against off-nominal frequency deviation and alternating forces excitation
US3130360A (en) Self-excited self-regulated alternating current generators
US3549981A (en) Static exciter field suppressor
US1966232A (en) Regulating system
GB2071430A (en) Brushless A.C. Generators
US2917672A (en) Loss-of-field relays
Fenwick et al. Review of trends in excitation systems and possible future developments
Domeratzky et al. A static excitation system for industrial and utility steam turbine-generators
Griffith Modem AC generator control systems: Some plain and painless facts
US2949574A (en) Regulator system for generators
US2743410A (en) Alternator regulating systems
US1692495A (en) Quick-excited machine and system of transmission
US2482481A (en) Regulator system
US1588631A (en) Regulator system
JPS6127976B2 (ja)