JPS58211505A - 高速バルブ制御方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はタービン発を機の負荷が変動した場合に、ター
ビン速度制御系の蒸気加減弁およびインターセプト弁（
以下、ＩＣＶと称する）の高速制御により系統の安定化
を図るだめの高速・ぐルプ制御（以下、ＥＶＡと称する
）方式に関する。

〔発明の技術的背景〕

電力系統内でタービン発散機が同期運転している状態で
、電力系統内に地絡等の事故が発生して電気出力が低下
すると、タービン発電機は加速されて内部相差角が増大
しついには脱調に至る。そこで、これを防止して電力系
統の安定化を図るために、タービンの機緘トルクを急速
に絞シ系統事故時の発電機への余分な加速エネルギ゛−
をぐ、減させる。いわゆるＥＶＡ方式が採用されている
。

以下、このＥＶＡ方式を火力プラントに採用した場合に
ついて詳述する。第１図は、蒸気タービングランドの系
統構成を示すものである。図において、ざイラ１からの
蒸気を蒸気７０減弁２を通して高圧タービン３へ導き、
この高圧タービン３で仕事をした後の蒸気を再熱器４に
て高温とし、これよりＩＣＶ　５　’ｉ　＝Ｎｉ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にて発電機８を駆動する
ように構成されている。

かかる系統において、蒸気加減弁２およびＩＣＶ　５は
タービンガバナによ多制御され、系統事故等によって蒸
気タービンが加速された時は。

もちろんこれを防止すべく蒸気加減弁２、ＩＣＶ６を夫
々閉じる方向に制御する。しかし、この場合本来のガバ
ナではこの動作が遅いため、このガバナの動きとは別に
系統事故またはｍＷＷＢ２電気出力のアンバランスによ
り、蒸気加減弁１　、　ＩＣＶ　２を直接急閉、、＠！
、Ｗ動作させるＥＶＡを行なっている。

一方、第２図（＋１）（ｂ）はかかるＥ”／Ａ方式によ
る安定度向上の原理を示すものである。図において、横
軸に発電機の内部相差角δまた縦軸に出力ＰｌＩ−をと
ると、通冨同期運転中にはこの電力９位相角線図上でお
るδ。と機械トルクＴｍのバランスしだ点Ｘ（δ。、Ｔ
ｍ）で運転している。なお。

Ｂ　ｉＷ　Ａ　ｔは系統インピーダンス、その他より決
められる。

いま、電力系統内例えば送１を線１回線に）故が発生す
ると、電気出力０となるためＸ＋（δ。。

０）となり加速され（δｃ　Ｏ）で事故点がクリアサれ
ると、残り一回線の系統インピーダンスにより定められ
たＡ２曲線上で加速される。そして、この間ガバナの応
答は遅く無視すると機械的トルクＴｒｎは一定であシ、
Ｓ、Ｉは加速に使われたエネルギー、Ｓｒは減速に使わ
れたエネルギーで、脱調しないためにはつｔｂ位相が戻
るためにはＳ、ＳＳｒとなることが必要である。すなわ
ち、図から明らかなようにＩＥＶＡを適用した場合には
、櫻械トルクを減少させることによりＳ、を大きくとる
ことができるため安定となり、ＥＶＡを適用しない場合
には電力位相面上でＳ、＞　Ｓｒとなり、減速エネルギ
ーが充分でないため税調に至る。

ところで、第２図はごく一般的な説明であるが、こ（Ｄ
　ＥＶＡの手段として蒸気タービンの蒸気加減弁２．Ｉ
ＣＶ５が対象となる。すなわち、第１図において蒸気加
減弁２訃よびＩＣＶ、５は本来の蒸気タービン調速制御
により制御され、その開閉によって蒸気タービンの加速
を防止するものである。しかし、これにＥＶＡを適用す
る際従来のものは第３図（ａ）　（ｂ）に示すように４
系統事故あるいは電気出力、機械出力のアンバランスを
検出するロノ、・り回路（パワーロート９アンバランス
）により、蒸気加減弁２あるいはＩＣＶ　５の油圧を一
時的に抜き去って全閉ぜしめ、系統事故復旧時あるい’
ｄ、　電気出力、機械出力のアンバランスが解除した時
点でζ蒸気加減弁２あるいはＩＣＶ　５を再開させるも
のである。

第３図（＆）および（ｂ）は、ｆｃＶ　２にＥＶ−Ａ　
′（ｉ−適用したときの挙動、お上びＩＥＶＡを開始、
弁再開するための状態および回路を夫ヤ示すものでちる
４図において、機械出力は通常再熱後圧力（ＩＣＶ入力
圧力）をとらえ（系統事故も含めて内部相差角を不安定
に至らしめる要因とみなして）ＥＶＡ　ｆ開始するっす
なわち、ＥＶＡ　１始によりＩＣＶ　５は偏速信号と無
関係にＩＣＶ５の制御油圧を抜きとるため全閉に至るが
、系統事故箇所が切離されて再び発電機出力と機（戒出
力のアンバランスが解除された時、ＩＣＶ　５を全開に
すべく動作させる（制御油圧を戻す）、、第３図（＾）
では。

負荷（機械出力）をＥＶＡ動炸時の時間軸に従って示し
ており、上述した急激な弁開閉動作によって負荷が急減
して帯械出力を一時的に下げるので、税調を防止するの
に効果があることがわかる。

〔言置技術の問題点〕

上記第３図で示したのは、　ＥＶＡをＩＣＶ５のみに適
用した場合で、通常ＥＶＡを （ａｌ　　ＩＣＶ　（Ｄみにかける場合（ＥＶＡ信号を
ＩＣＶＫのみ適用する） （ｂ）　　ＩＣＶ、蒸気加減弁のいずれにもかけ石場合
（ＥＶＡ信号をｒｃｖと蒸気加減弁に適用する）の２ケ
ースが考えられる。

まず（ル）の場合は、急激な寓速パルプ動作は第１図の
プラント系統から考えてみても、高圧タービン３出口か
ら中圧タービン６人口までの再熱蒸気圧力のみに影警し
、一般にメイラ１に対する外乱は少ない（蒸気加減弁２
にＥＶＡを適用しないので、蒸気加減弁２は大きくふれ
ないため）。

このため、（、）のケースがプラント運転上主に使用さ
れるが、−１第３図（Ａ）の特性かられかるように、Ｅ
ＶＡにょるＩＣＶ５の動きは単なる全開。

全開の７−ケンスであるため、電力系統の事故箇所を切
離して１回線へ復帰後も、蒸気タービン出力はＥＶＡ動
作前の電力に興ってしまう。一般的に、電力系統事故復
帰後は発生電力を適当に抑制すべきもので、かようにし
ないと過渡安定度は図シ得ても、その後の同期運転すな
わち動態安定度に支障を期たすこととなる。換言すれば
、ＥＶＡは我身しても発生電力を抑制しないと、内部相
差角はなかなか収れんしないで発散することになる、っ
まシ負荷制御機能がない。

−万、（ｂ）の場合−すなわち第１図の系統で蒸気加減
弁２、ｒｃＶ５の両方にＥＶＡを適用した場合は、ＩＣ
Ｖ５については上述と同様の理由でおる。

また、蒸気加減弁２についてみれば、その開閉によりボ
イラ１に急激な圧力上昇を伴う結果（主蒸気圧力の伸、
上昇により）Ｍイラ１に燃・焼不安定等をもたらし、一
般に電力系統の安定度向上の維持は図れても火力プラン
トの持続運転は不可能で、この場合このままでは適用が
非常に困難である。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような事情に鑑みて成されたも０で、そ
の目的は電力系統の安定度向上を確保しつつ蒸気タービ
ンプラントの安定した運転を行なわせることが可能な高
速パルプ制御方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、インターセプト
弁は高速にて全閉、全開制御し、蒸気加減弁は予め設定
された相対的に緩やかなスケジュールにて所定の弁開度
まで閉制御し、該閉制御後は前記弁開度処対応する値に
設定負荷値を変更しこれに基づいて前記蒸気加減弁を制
御するようにしたことを特命とする。

〔発２′の実施例〕 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。

第４図ｋ＞および（ｂ）は、本発明によるＥＶＡのシス
テム構成例を示すものであシ、同図（ｊＬ）　’ｔｉ　
ＩＣＶ　５　Ｋ：対するＥＶＡを、同図（ｂ）は蒸気加
減弁２に対するＥＶＡの構成を夫々示している。

第４図（ル）において、９は設定速度ｌθと実速度との
偏差を入力するＩＣＶ調定率回路で、その偏差に応じて
ＩＣＶ５の開度修正値信号１２を発生する。つまシ、偏
差がなければ開度修正値信号１２は零であり、また加速
側の偏差を生じるとＩＣＶ５を閉じる方向の信号を発生
する。また。

この開度修正値信号１２とＩＣＶ開度設定値１３との偏
差からＩＣＶｐ度指令値信号１４を得、さらにこの開度
指令値信号１４とＩＣＶ実開度信号１５との偏差により
、サー？弁１６を制御してＩＣＶ５の開度を制飢し、且
つ該ＩＣＶ　５の開度を差動トランス等の復調器１７に
より上記ＩＣＶ実開度信号Ｉ５としてフィードパ、りし
ｒｃＶ　ｊの開度制御ルーダを構成している。さらに、
１８は第３図（ｂ）に示すロノック回路からのＥＶＡ　
＠作信号に芯部するｇＶＡ開始指令接点で、そのオン動
作によりサーボ弁１６を高速に全閉、オフ動作によりそ
れを高速に全開するようにしている。

なお、上記で設定速度１０は５０　Ｈｚまたは５　Ｑ　
）（ｚの周波数設定であり、またＩＣＶ開度設定値１３
は１００％開度設定としている。

次に、第４図６）において１９は上記設定速度１０と実
速度１１との偏差を入力とする蒸気加減弁調定率回路で
、その偏差に応じて蒸気加減弁２の開度修正値信号２０
を発生する。つま９、偏差がなければ開度修正値信号２
０は零であシ、また加速側の偏差を生じると蒸気加減弁
２を閉じる方向の信号を発生する。また、この開度修正
値信号２０と負荷設定値２１との偏差から蒸気加減弁開
度指令値信号２２を得、さらにこれを蒸気加減弁実開度
信号２４との偏差により、廿−が弁２５を制御して蒸気
加減弁２の開度を制御し、且つ該蒸気加減弁２０開度を
差動トランス等の復調器２６により上記蒸気加減弁実開
度信号２４としてフィードバックし、蒸気加減弁２の開
度制御ループを構成している。さらに、２７はＥＶＡ開
始指令接点、２８は蒸気加減弁開度設定器、２９は蒸気
加減弁閉速度設定器、３Ｑは蒸気加減弁閉スケノユール
信号発生器であり、接点２７０オン時に蒸気加減弁閉速
度設定器２９により設定された速度変化率で、蒸気加減
弁開度設定器２８にて設定された開度αまで蒸気加減弁
２を閉制御すべき、サーボ升２５の開度制御スケノユー
ル信号を発生するように構成している。また、３１は上
記蒸気加減弁開度指令値２２と蒸気力ロ減弁実開度２４
との偏差を検出する蒸気加減弁開度偏差検出器である。

ここで、ＥＶＡ　ｐ始指令接点２７は第３図（ｂ）のロ
ノック回路よシ印加されるＥＶＡ動作信号によってオン
し、蒸気加減弁開度偏差検出器３ノの出力偏差が略零に
よりオフするものである。また、サー〆９Ｐ２５は通常
ロードリミッタ２３を介して人力される蒸気加減弁開度
指令値２２（ガバナ指令）により制御されるが、ＥＶＡ
開始Ｖこよるュール信号発生器３０からの信号を優先し
てサーＮ弁ｘｓを制御し、それによるスケノー−ルに従
って蒸気加減弁２を制御するようにしている。

電力、３２は自動負荷制御（ＡＬＲ）の設定値、３３は
電力抑制を考慮して負荷し九自動負荷設定器、３４は上
記設定値３２と自動負荷設定器３３の出力値とを入力と
する切換器で、　ＥＶＲ発生前は設定値３２を、ＥＶＲ
発生後は出力値３３を切換出力し、該出力は実負荷（発
電機出力）３５との偏差により積分器３６を有するルー
プ内で処理され、上記負荷設定値信号２１として出力す
る。

なお、上ｄ已で蒸気加減弁開度設定器２８と蒸気加減加
減弁閉速度設定器２９は可変設定が可能であり、蒸気タ
ービングランドの蒸気流量変動の許容値を考慮して設定
するものである。

かかる構成とすれば、系統事故発生によりＥＶＡ動作信
号が発生すると、第５図に示す如くＥＶＡ開始指令接点
１８がオンすることによりＩＣＶ５は高速に全閉とな９
、ｌたオフ（クーより全開まで高速に制）完される。ま
た、上記ＥＶＡ動作信号が発生するとＥＶＡ開始指令接
点２７がオン１、、．２気加減弁閉速度設定器２９によ
り設定された相対的に緩やかな制御で、蒸気弁開度設定
器２８の設定開度αまで蒸気加減弁２が制御される。一
方、発生電力はＥＶＡ発生と同時にＩＣＶ５の動作によ
り急速に負荷が減少し、最終的には自動負荷設定器３３
にて設定された値Ａまでランバックされ、これによりＥ
ＶＡ動作が通常の自動負荷制御（ＡＬＲ）に移行してこ
れにより負荷が制御されることとなる。

上述したように、不ＥＶＡ方式とすることにより次のよ
うな効果が得られるものである。

つまシ、前述した従来のようなＥＶＡすなわち蒸気加減
弁、ＩＣＶの全閉、全開の単純な動作でなく。

（＾）ＩＣＶ、５については高速の全閉、全開制御を行
なっているので、トルク変化を大きくとることができる
、換言すればＥＶＡの効果を発揮させることができる。

つまり、中圧、低圧タービン６．７トルクが全体の７０
％であり、いわゆる再熱蒸気にのみ外乱を与えボイラの
燃料系には殆んど影重しないため、高速の全閉、全開が
可能である。

（ｂ）　　蒸気加減弁２についてはプラントの外乱を抑
え許容できる範囲内のあるスケゾュールで閉制御を行な
っているので、メイラ燃料系に直接影響を与えることな
く、ボイラつまシブラントの運転を安定に行なうことが
できる。

（ｃ）　　自動負荷設定器３３により、ＥＶＡ後の負荷
設定が可能でおるので、ＥＶＡ後の負荷を前もって定め
られた設定値に抑制して電力抑制し、系統事故復旧後も
安定した負荷運転を行なうことが可能となる。

というような手段を採っており、系統の安定度向上を維
持しつつ蒸気タービンｆ２ントの安定した運転を行なわ
せることができる。

向、本発明は上記実施例に限定さｒるものではなく、そ
の要旨を変更しない節回で種々に変杉して実施すること
ができるものである１、〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、電力系統の安定度
向上を確保タービングランドの安定した運転を行なわせ
ることができる極みて信頼性の高い高速バルブ制御方式
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸気タービンプラントの系統構成を示す図、第
２図（Ｉ＆バｂ）は安定度向上を説明するための原理図
、第３図（ａ）　（ｂ）は従来のＥＶＡの動作、ロノ、
り回路を示す図、第４図（Ｒ）　（ｂ）は本発明の一実
施例を示すプロ、り図、第５図は本発明の詳細な説明す
る丸めの図である。 ｌ・・・？イラ、２・・・蒸気加減弁、３・・・高圧タ
ービン、４・・・再熱器、５・・・ＩＣＶ、６・・・中
圧タービン、７・・・低圧ターヒ°ン、８・・・発電機
、９・・・−ＩＣＶ一定率回路、１０・・・設矩速度、
１１・・・実速度、１２・・・ＩＣＶ開度修正値、；３
・・・ＩＣＶ開度設定値。 １４・・・ＩＣＶ開度指令値、！５・・・ＩＣＶ実開度
、１６．２５・・・サーボ弁、！７．２６・・・復調器
、１ｉ・・・蒸気加減升″４勾冗天回路、２０・・・蒸
気加減弁開度修正値、２１・・・負荷設定値、２２・・
・蒸気加減弁開度指令値、２３・・・ロードリミ、り、
２４・・・蒸気’７０減弁実開度、１８．２７・・・Ｅ
ＶＡ開始指令接点、２８・・・蒸気加減弁開度設定器、
２９・・・蒸気加減弁閉速度設定器、３０・・・蒸気加
減弁へ１スケジユ一ル信号発生器、３１・・・蒸気弁開
度幅差検出器、３２・・・ＡＬＲ設定値、３３・・・自
動負荷設定器、３４・・・切換器、３５・・・実角荷、
３６・・・積分器。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 （ａ）（ｂ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気タービン発散機が存在する電力系統で、系玩故陣時
   蒸気タービン速度制御系の蒸気加減弁、インターセプト
   弁を制御して電力系統を安定化する高速パルプ制御方式
   において、前記インターセプト弁は高速にて全閉、全開
   制御し、前記蒸気加減ｆＰは予め設定された相対的に優
   やかなスケジュールにて所定の弁開度まで閉制御し、該
   閉制御後は前記弁開度に対応する値に設定負荷値を変更
   しこれに基づいて前記＃気加永弁を制御するようにした
   ことを特徴とする高速パルプ制御方式。