JPS5895992A

JPS5895992A - 同期発電機の停止制御方法

Info

Publication number: JPS5895992A
Application number: JP19281881A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tamenaga; 為永　行雄
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1983-06-07

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】（ａｔ　　技術分野本発明は電力系統（以下系統と呼ぶ）に並列し、連用す
る同期発ＩＩ機（以下発を機と呼ぶ）を停止させる時、
並列用しゃ断器の開方向の不動作Ｃ二よる故障における
停止制御に関するもので、特暮二機器の過励磁防止及び
発電機の停止小町を防止する０）従来技術系統監二並列し、運用している発電機の停止方法につい
て、第１図の系統の概略図、！ＩｐＪ２図の普遍停止制
御ブロック図及び、第３図の非常停止制御ブロック図を
参照して、以下書二ｍ明する０第１図亀；おいて、発電
４１！ｌは並列用Ｌ７や１１１１２生変圧器３．高圧側
しやＩｌｒ慟４を通して、系統に並列し運転している。

発電機１の励磁執諷として、計器用変圧器６．自動電圧
ｉＩｌ整装置（以下ＡＶＲと呼ぶ）９．自動界磁調整装
置（以下Ｄ−ＡＶＲと呼ぶ）　１０があり、励磁電源と
して、励磁用変圧儀５、励磁量をＡＶＲ９及びＤ−Ａｖ
ｕｌＯの儂号により、制御する励磁用整流器８及び界磁
しゃ断器７により構成されている。

発電機ｌの停止方法ζユは、普通停止、急停止及び非常
停止があるが、今普通停止及び非常停止について説明を
する。第２図の普通停止制御ブロック図は、水力発電所
感−おける発電機ｌの通常の普通停止制御であるが、そ
の制御内容は、普通停止操作２１により、王制御リレー
の復帰２２がなされ、王制御リレーの復帰２２５二より
、発電機１の負荷調整＆皺の負荷減操作ｎがされる。

発１１Ｌ機１は、水車のガイドベーンが無負荷開度２４
となり、無負荷運転の状態となる。発電機１が無ｊｌｉ
Ｊ違転の状態で並列用しゃ断器−５を行ない、糸状より
発１１機１を解列する。続いて、界磁しゃ断益開２６を
行なって、発電＄１の励磁源を断ち、界−し、や断器７
を開いた後、図示【７ていない水車の調速装置用ンレノ
イド閉２７．負荷調整装置全閉あ及びＡＶＦｔ　９の除
外四がなされる。水車の調速装徴用ソレノイド閉２７（
−より、図示していない水車のガイドベーン全閉側が行
なわれ、続いて大口弁全閉３１となり、水車の入力がし
ゃ断される事により、発電機１の速度が低下し、回転速
度が定格（資）優を検出３２シたら、ブレーキ操作北が
なされ、発１ｈＩ様１が停止あされる。

ここで、発電機１が普通停止制御をしている時、並列用
しゃ断器２が何らかの原因で開方向が不動作となると、
界磁しゃ断器７が開かないため第２図の普通停止制御ブ
ロック図でも明らかなように発電１１１Ｆｉ、系統に並
列したまま、水車のガイドベーンが無負荷流量分の状態
で発電運転を継続し、停止不能となる。

もう一方、第３図の非常停止制御ブロック図は。

水力発電所舊：おける発電機１の通常の非常停止制御で
あるが、その制御内容は、発電運転４１　Ｃおいて、非
常停止用保護装置４２が動作したり、非常停止用スイッ
チ４３の操作によって働く、非常停止用閉塞リレーＩの
動作Ｃ二より、発電ｍｌは、非常停止制御に移る。

非常停止用閉塞リレー材の動作により並列用しゃ断器開
操作２５．調速装置ソレノイド閉２７．入ロ弁全閉３１
及び主制御リレー後締ｎが一時ｇ二動作される◇調速装
置ソレノイド閉２′７＋二より、図示していない水車の
ガイドベーン全閉Ｉの、操作がなされ水車入力がしゃ断
される。

又、並列用し中断器開操作すにより、発電＄１は、系統
より解列され発電・機１の界磁しゃ断器−２６Ｃ′−よ
り発電機１は、速度が低下し、速度が定格速度の３０−
検出３２で、ブレーキ操作おがなされ発電機停止涜に至
る。ここで発電機１が非常停止側−をしている時、並列
用しゃ断器２が何らかの原因で、開方向が不動作となっ
て、並列しゃ断器２が開路しない場合、第３図の非常停
止制御ブロック凶より、又ｍｌｌ記のａ＋よりも明らか
のように、図７］ベシていない水車のガイドベーン全閉
（資）操作５二より水車入力がしゃ断されるが、並列し
ゃ断器２か一路しないので、発電機１は、系統より解列
せず接続された状態で、故障継続のまま、水車の入力が
ないため、系統周波数で、電動機運転を続け、発電機１
は停止不可能となる。

以上のＩ＊ｌ＝並列川しゃ用Ｆ＃２が何らかの原因で、
洲方向が不動作Ｉ：なると、発電機１の停止制御が不可
能となり、普通停止制御の場合は、図示していない水車
のガイドベーンが無負荷一度瀕の状態で、発電運転を継
続しているため、無負荷流量分の水を無駄に捨て、又非
常停止制御の場合は、発電４１ｅｌは系統周波数で電動
機運転を続けるため、系統より、電動機運転に必要な電
力を無駄に消費すると共２二図示していない発電機１ｇ
＝直結されている水車が、水中で、水を攪拌して回転し
ているた゛め、長時間にわたると、水車回転部が熱発生
を起こして膨彊し、固定部と接触する事−二もなり、危
険な状１１ｃなる。仁のように発電機１の停止制御の過
程で並列用しゃ断器２の開方向が不動作の故障６二より
、発電機１が停止不可能となるため、この状態で発電機
１を停止させるためには、高圧側し中断４１４を開いて
、発電機１を系統より解列させなければならない。

また、このとき高圧側しゃ断器４を開くことになると、
発電機１は系統より解列されて、回転数が低下し、停止
Ｉ：至るが、一方並列用しゃ断器２が開いていないため
、界磁しゃ断器７も開かず、励磁回路は、ＡＶＲ９によ
り、自動的Ｃ二発電機電圧を定格Ｃ：維持させる様に制
御するため過大な電流を励磁回路１：流すことＣ；なる
。これご二より次の様な欠点を生じ右。

（１）励磁回路Ｉ：過大電流が流れて、機器の損傷及び
寿命の煙縮を生じる。

（２）発電機電圧と回転数の比率が大となり機器が過励
磁状態となり、温度上昇及び絶縁劣化を生じる。

上記現象を第４図を参照して、以下Ｃユ説明する。

系統解列点６６までは、発電機ＩＦｉ、定格値６５を維
持しているが、前記説明のようＣ二、発電機１を系統よ
り解列させると、系統解列点６６より、発電機回転数６
２は減少する。しかし、発電機１は、ＡＶＲ９により、
定格電圧を維持するよう作用するため、瞬間的ｉ：電圧
の低下分を補正するため、過大な励磁電流６１を流す。

これは、定格の４〜５倍−二もなると言われている。更
に発電機回転数６２は低下しているため１発電機電圧６
３と、周波数の比が大となり、その結果、発電機電圧−
周波数比６４のように上昇する。一般に発電機１は、発
電機電圧６３と周波数の比が許容限度を越えるのを避け
るように連用を図っており、これＩ：よる電気機器の損
傷事故を防止している。

（０）　　発明の目的本発明は、並列用しゃ断器２を開路すべき時Ｃニ開方向
の不動作直ユより、発電機が系統より解列できない場合
、自動的１二発電機を停止させる方法を提供するもので
ある。

（ｄ）　　発明の構成本発明の一実施例の構成を第１図及び第６図を参照しま
がら、説明する。第１図（：おいて、界磁電圧を調整す
るＤ−ＡＶＲＩＯは％ＡＶＲ１）に追従させ、ＡＶＲ９
から、Ｄ　−Ａ　Ｖ　Ｒ１０１ｍ切替時、発電機１が系
統Ｉ：与える影譬な少なくなるよう感ニしている。

第６図は、ムＶＲ９とＤ−ムＴＲｌ０を切替制御及び発
電機１の停止制御を示す本発明のシーケンスの一例であ
る。今、発電機１を停止させる指令で復帰する主制御リ
レーのｂ接点５１．停止指令で並列用し中断器２を開路
させる信号５２．並列用しゃ断１！２のａＪｉ点２ａと
の直列信号で動作する時限リレー５３と、ムＶＲ９から
Ｄ−ムｖＲｉｏへ切替え選択するスイッチのムＶＲ９の
選択で閉じる接点５４及びＤ−ムＶＲＩＯの選択で閉じ
る接点５５で任意Ｃ選択すること６二より、ＡＶ！’１
９又１１１１）−ムＴＲｌ０を選択切替するキープリレ
５６と、時限リレー′５３の＆接点５３ａと、キープリ
レー５６のｂ接点５６ｂとの直列信号で動作する時ＩＩ
Ｉ　リレー５７で構成される。

前記、キープリレー５６のａ接点５６ａ　ＩＩ′ｉムＶ
Ｒ９を選択し％１Ｗｌｔ＋接点は、Ｄ−ＡＶＲＩＯを選
択する構成とし、通常は、ムＶＲ９により、発電機１を
運転し％ＡＶＲ９のバックアップ運転又は、単独運転時
％Ｕ、Ｄ−ムＶＲにより運転することができるように４
１１成されてし）る。

又、時限リレー５７のａｉｊｉ点５７ａｔｉｍ高圧倒し
ゃ−ｒ　＊　４を開き、併せて、普通停止制御の場合は
、図示していない非常停止用閉塞リレーを動作させる構
成とする。

本発明の一実施例を第１図、１８２図、第３図及び第６
図を参照しながら説明する。一般Ｃ二発電機１の運転中
は、通常人ＶＲ９１：より、発電機１の発電機電圧が、
常−二股定値を維持するよう＃二制御されている。今発
電機１が系統６二並列して運転中Ｉ：、普通停止操作２
１１ユよる発電機停止指令がくると、主制御゛リレー復
帰ηがされて前記停止指令で発電機１の負＃１ｌｌｉｌ
整装置菖二よる負荷の減操作２３１−より、発電機ｉｔ
ｉ、水車のガイドベーンが無負荷−ｆ２４となり、無負
荷運転となる。発電機１が無負荷運転６：なると、発電
機１を系統より解列するため、並列用し中断器２を開路
すべく並列用しゃ断器開放信号５２により、並列用し中
断４１２が開路され、発電ｉｌｌは、停止制御されるが
、もしこのとき、並列用し中断＠２が何らかの故障で、
開路せず発電機１が系統に並列した壕まＣ二なると、並
列用しゃ断器２のｌＩＬ！Ｉ点２ａが閉じたままとなる
ため、時限リレー５３が付勢され、設定時ｍ後、時限リ
レー５３が動作し、並列用し中断器２が開方向で不動作
であつ要事を検出する〇時限リレー５３の時限設定は、停止指令Ｉ：よる並列用
し中断儀開放信号６２と、並列用しゃ断器２の１接点２
ａの動作協調をとる九めのもので、数秒程度の設定とす
る。時限リレー５３のａ接点５夢ａが閉する仁とにより
、ムｖＲ９又は、Ｄ−ムＴＲｌ０を選択切替するキープ
リレー５６を復帰させる。

キープリレー５６が復帰されることＣ二より、発電機１
１’ｉ、Ａ’ＶＲ９が除外されｓ　Ｄ−ＡＶＲＩＯを使
用して運転される。したがって発電機ｌの励磁回路は、
発を機電圧６３　Ｃ左右されず、一定励磁制御で運転維
持される。

一方、キープリレー５６のｂ接点５６ｂが復帰する＄に
より、時限リレー５７が付勢され、設定時限後、＃ｆ険
リレー５７が動作して、並列用し中断器２が開方向で不
動作でめったことを検出してから、ムＶＲ９が除外され
、Ｄ−ＡＶＩ’ｌｌＯを使用して運転されている事を検
出する。発電機ＩＦｉ、普通停止制御直二おいて、並列
用しやＩｌｌ！ｈＩｔＩ２が開方向で不動作の九め、界
磁しゃ断器７が開かず図示してい危い水車のガイドベー
ン奄全閉とならず無負荷状態で、系統に並列したまま、
運転を継続している。

発電機１が前記状態のとき、時限リレー５７のａ接点５
７ａが、高圧側しゃ断器４を開すると共Ｉ：％図示して
いない非常停止用閉塞リレー４４を動作させる。従って
、高圧側しゃ断器４を開くことＩ：より、発電機１を系
統より解列しても、発電機ＩＦｉ、一定励磁となってい
るため１発電機回転数６２の低下−二比例して、発電機
電圧６３も低下をするため、発電機１は、過励磁Ｃ；な
らない。

この状態を第５図を参照し、以下に説明する。

停止指令により、一定励磁制御に切替つ良状態で、系統
解列点６６　により、発電機回転数６２Ｆｉ低下する。

ここで発電機電圧６３をＶ５発電機回転数６２をＮ、磁
束密度φとするとＶ＝Ａｋｌφ（但し、Ａは係数）なる
関係式があり、この関係式でも明らかのようロー、一定
励磁す表わち磁束密度φが一定であれば、発電機回転数
Ｘと発電機電圧ｖＦｉ比例する丸め、発電機電圧対周波
数の比率は、一定となることがわかる。したがって１発
電機電圧−周波数比６４Ｆｉ一定の九め過励磁とはなら
ない。

一方、非常停止用閉塞リレー４４１−より、発電機１は
第３図の非常停止制御ブロック図からも明らかのように
図示していない水車のガイドベーン全閉（資）の操作に
より、水車入力がし中断されて、前記説明のごとく過励
磁６二ならず、安定に停止することができる。

又、非常停止操作及び事故岬による非常停止用保ｌｉ装
置が動作の場合は、非常停止用閉塞リレー４４の動作で
水車のガイドベーンを全閉にして、水車入力をしゃ断し
、同時に並列用しゃ断器２を開路すべく、並列用しヤ断
儲開放信号５２を発生させる０並夕１ｊ用しゃ断器開放
信号５２により、並列用しや＃器２を開路するが、この
時並列用しゃ断器２が何らかの故障で、開方向が不動作
となり発電機１が系統より解列せず並列のままＣ：なる
と、以下普通停止で説明した停止制御を行なう。

晋：ＩＩ！Ｉ停止制御の場合と異なるのは、発電機１は
並夕１ｊ用しゃ断器２が開方向で不動作となり開路でき
ない場合、水車のガイドベーンは全閉しているので、水
車入力はしゃ断され、１つ発電機１ｔ：ｉ、系＃ｇ二並
列して接触されているため、系統周波数で、電動機運転
を続けている。

発電機１が前記状態のとき、時限リレー５７のａ接点５
７ａで、高圧側しゃ断器４を開すること６−よって１発
＊、＊１ａ系統からの入力しゃ断され、電動機運転が、
ｊ止すると共６二発電機１０回転数が低下し、停止に至
る。

以上の制御を自動的１：行なう事Ｉ：より、発電機１の
停止制御における並列用しゃ断ｌＩ２の開方向の不動作
による事故において、発電機ｌを安全確実Ｉ：迅速Ｉ：
停止させる事ができる。

（・）発明の効果発電機１の停止制御される過程において、並列用し中断
４１２が、何らかの原因で、開方向の不動作Ｃ：より一
路ができない場合、自動電圧Ｉ！整制御から、一定励磁
制一御１：切替え、切替後、発電機ｌが普通停止制御で
あれは高圧惰し中断＄４を開いて、且つ非常停止用閉塞
リレーを動作させ、又非常停止制御であれば高圧側しゃ
断４！４を開いて、発電機１が無負荷状−で発電運転を
継続したり、系統Ｉ：並列した１１電動機運転している
状態をなくシ、発電機１を確実−二且つ迅速に停止を行
なう事ができる。又、自動電圧調整制御を一定励磁制御
１：する事−二より、過励磁による機器の損傷の未然防
止ができる。この結果電力及び水資源の損失も防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の系統の概略図、第２図は、普造停止制
御ブロック図、第３図は、非常停止制御ブロック図、第
４図は、過励磁現象を示す特性図、謝５図は、本発明の
励磁電流、電圧９回転数の関係を示す特性図、第６図ｕ
ｓ　ＡＶＲ９とＤ−ＡＶＲＩＯを切替制御及び発電機停
止制御を示す本発明のシーケンスの回路図でおる。ｌ・・・発電機　　　　　２・・・並列用しゃ断器３・
・・主賓圧器　　　　４・・・高圧餉しゃ断器５・・・
ｗＪ磁用変圧器　　６・・・計器用変圧器７・・・界磁
しゃ断４１８・・・励磁用整流器９　・ＡＶＲ１０・Ｄ
−ＡＶＲ２１・・・普通停止操作　ｎ・・・主制御リレーの復帰
２３・・・負荷調整装置の負荷減操作２４・・・ガイドベーン無負荷開腹ゐ・・・並列用しゃ断器間　あ・・・界磁し中断器−２
７・・・刺違装置用ソレノイド閉あ・・・負荷調整装置全閉　四・・・ＡＶＲ除外（９）
・・・ガイドベーン全閉　３１・・・入口弁全閉３２・
・・回転速［３０哄樵出　お・・・ブレーキ操作調・・
・発電機停止　　　４１・・・発電運転モード４２・・
・非常停止用スイッチ４３・・・非常停止用スイッチ４４・・・非常停止用閉塞リレー動作２ａ・・・並列しゃ断器２のａ接点５１・・・主制御リレーのｂ＠点５２−・・並列しゃ断ｂ２の開路信号５３・・・時限リレー　５に−・・時限リレー５３のａ
接点５３ｂ・・・時限リレー５３のｂＩＩ点詞・・・ム
ＶＲ９の選択ヤ閉じる接点５５・・・Ｄ−ムＶＲＩＯの選択で閉じる接点５６・・
・ムＶ’Ｒ９又はＤ−ムＶＲＩＯを選択切替するキープ
リレー５６ａ−キープリレー５６のａｍ点５６１）・・・キープリレー５６のｂ接点５７・・・時
限リレー　５７ａ・・・時限リレー５７のａ接点６１・
・・励磁電流　　　　６２−・・発電機回転数６３・・
・発電機電圧　６４−・・発電機電圧−回１数比６５・
・・定格値　　　　　６６・・・系統解列点第１図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

電力系統に並列し、運用する同期発電機を備えた発’Ｉ
ｔ所番二おいて、発電機の停止４Ｎ号と、この停止信号
Ｃ二より、遊夕１１用しゃ断器を開路する信号と、並列
用しゃ断器の補助接点の作動状態１８号で構成さＩした
並列用しゃ断器の故障検出装＊Ｃより、前記ＩＷＩ期発
−１機を自動亀圧調贅制御から一定励磁制御に切替え、
切替後高圧側しゃ断器を開いて、発Ｎ、磯を停止させる
よう１ニジたことを特徴とする同期発電機の停止制御方
法。