JPS603638B2 - 原子力発電所におけるタ−ビン発電機保護装置 - Google Patents
原子力発電所におけるタ−ビン発電機保護装置Info
- Publication number
- JPS603638B2 JPS603638B2 JP54011076A JP1107679A JPS603638B2 JP S603638 B2 JPS603638 B2 JP S603638B2 JP 54011076 A JP54011076 A JP 54011076A JP 1107679 A JP1107679 A JP 1107679A JP S603638 B2 JPS603638 B2 JP S603638B2
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- Japan
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- turbine
- pressure
- reactor
- generator
- steam
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Control Of Turbines (AREA)
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、原子力発電所のタービン発電機保護装置に関
する。
する。
原子力発電所のタービン発電機においては、原子炉スク
ラムや主蒸気隔離弁閉鎖等のいわゆるタービン発電機以
外の蒸気供給側の異常（つまり原子炉側の異常）によっ
て引き起こされる発電機のモータリングからタービン発
電機をトリップさせて保護する必要がある。
ラムや主蒸気隔離弁閉鎖等のいわゆるタービン発電機以
外の蒸気供給側の異常（つまり原子炉側の異常）によっ
て引き起こされる発電機のモータリングからタービン発
電機をトリップさせて保護する必要がある。
ところが、上述のような原子炉異常時にただちにタービ
ンをトリップさせることは原子炉の残留エネルギーを必
要以上に原子炉圧力容器内に包容することになり、その
結果原子炉を大きな過渡的圧力上昇にさらし、かつ不必
要に圧力制御室に対して熱エネルギーを放出することと
なり、原子炉側にとって好ましくない現象を生む。した
がって、原子炉側のもつ蒸気エネルギーを可能な限りタ
ービンへ送って復水器により凝縮させ、残留エネルギー
が放出されつくすようになるべく遅い時点でタービン発
電機をトリップさせることが望まれるが、その反面発電
機のモータリング現象に対してはタービン発電機の保護
対策上なるべく早くタービンを停止させることが必要で
ある。
ンをトリップさせることは原子炉の残留エネルギーを必
要以上に原子炉圧力容器内に包容することになり、その
結果原子炉を大きな過渡的圧力上昇にさらし、かつ不必
要に圧力制御室に対して熱エネルギーを放出することと
なり、原子炉側にとって好ましくない現象を生む。した
がって、原子炉側のもつ蒸気エネルギーを可能な限りタ
ービンへ送って復水器により凝縮させ、残留エネルギー
が放出されつくすようになるべく遅い時点でタービン発
電機をトリップさせることが望まれるが、その反面発電
機のモータリング現象に対してはタービン発電機の保護
対策上なるべく早くタービンを停止させることが必要で
ある。
そこで、タービンをトリツプさせる時期としては、原子
炉の残留エネルギーが充分低下し、かつ発電機がモータ
リング現象を引き起こす前の充分協調のとれた時期が最
適である。しかし、発電機のモータリング現象が生じる
時期は原子炉の系統異常の個々の事象によって異なり、
時間的に一定でない。そして、原子炉のスクラムの原因
において、例えば“水位低下’’と“圧力上昇”の２つ
の原因を比較すると、水位低下の場合には冷却材の減少
を防ぐ点からは極力早い時期に原子炉系を隔離してター
ビンを停止することが望ましいのに対し、圧力上昇の場
合には大きな圧力上昇による逃し安全弁の吹き出し及び
圧力抑制室への蒸気のフローを抑える点からすればでき
るだけ遅い時期でのタービン停止が望ましい。このよう
なことから、従来のプラントではタービンの停止に際し
て運転操作員が原子炉側およびタービン発電機側のプロ
セス量を監視しながら運転操作員の判断による適切な時
期に手動操作でタービンを停止させていた。
炉の残留エネルギーが充分低下し、かつ発電機がモータ
リング現象を引き起こす前の充分協調のとれた時期が最
適である。しかし、発電機のモータリング現象が生じる
時期は原子炉の系統異常の個々の事象によって異なり、
時間的に一定でない。そして、原子炉のスクラムの原因
において、例えば“水位低下’’と“圧力上昇”の２つ
の原因を比較すると、水位低下の場合には冷却材の減少
を防ぐ点からは極力早い時期に原子炉系を隔離してター
ビンを停止することが望ましいのに対し、圧力上昇の場
合には大きな圧力上昇による逃し安全弁の吹き出し及び
圧力抑制室への蒸気のフローを抑える点からすればでき
るだけ遅い時期でのタービン停止が望ましい。このよう
なことから、従来のプラントではタービンの停止に際し
て運転操作員が原子炉側およびタービン発電機側のプロ
セス量を監視しながら運転操作員の判断による適切な時
期に手動操作でタービンを停止させていた。
しかしながら、多数のプロセス量の監視や運転操作に加
えて、原子炉がトリップしたような緊急状態下にあって
プラントの安全停止 つまり原子炉側およびタービン発
電機側のプロセス量の監視やトリップ操作は操作員に対
し精神的、肉体的に多大の負担を与れることとなる。し
かも、操作員の手動操作によるタービン停止は必ずしも
適切な時期に行なわれるとは限らない場合がある。そこ
で本発明は「原子炉側の異常時において適切な時期にし
かも自動的にタービンの停止を行いうる保護装置を提供
することを目的とする。
えて、原子炉がトリップしたような緊急状態下にあって
プラントの安全停止 つまり原子炉側およびタービン発
電機側のプロセス量の監視やトリップ操作は操作員に対
し精神的、肉体的に多大の負担を与れることとなる。し
かも、操作員の手動操作によるタービン停止は必ずしも
適切な時期に行なわれるとは限らない場合がある。そこ
で本発明は「原子炉側の異常時において適切な時期にし
かも自動的にタービンの停止を行いうる保護装置を提供
することを目的とする。
以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図は原子力発電プラントの系統ならびに本発明の保護装
置の構成を示すブロック図である。第１図において、１
は原子炉、２は主蒸気管、３はタービン、４は発電機で
ある。本発明にかかる保護装置は、タービン３の入口圧
力を検出する圧力検出器１１、タービン３の翼群部蒸気
圧力を検出する圧力検出器１２、これら圧力検出器１１
，１２からの出力信号を入力して演算処理する圧力演算
器１３、この圧力演算器１３からの出力と予め設定され
たトリップ設定値とを比較演算してトリップ設定値を越
えたときトリップ信号を出力するトリップ設定器１４、
そのトリップ信号を受けてタービンをトリップさせる条
件を構成するタービントリツプ論理回路１５、より構成
される。次に、以上の構成からなる保護装置の動作を説
明する。
図は原子力発電プラントの系統ならびに本発明の保護装
置の構成を示すブロック図である。第１図において、１
は原子炉、２は主蒸気管、３はタービン、４は発電機で
ある。本発明にかかる保護装置は、タービン３の入口圧
力を検出する圧力検出器１１、タービン３の翼群部蒸気
圧力を検出する圧力検出器１２、これら圧力検出器１１
，１２からの出力信号を入力して演算処理する圧力演算
器１３、この圧力演算器１３からの出力と予め設定され
たトリップ設定値とを比較演算してトリップ設定値を越
えたときトリップ信号を出力するトリップ設定器１４、
そのトリップ信号を受けてタービンをトリップさせる条
件を構成するタービントリツプ論理回路１５、より構成
される。次に、以上の構成からなる保護装置の動作を説
明する。
タービン３の通常運転中、タービンの入口蒸気圧力とタ
ービン翼群部の蒸気圧力はタービン駆動トルクおよびタ
ービン発電機の諸損失の影響を受けて蒸気圧力がタービ
ン翼を通過する毎に低下していく。この蒸気圧力の降下
はタービン３への供給蒸気量と相関をもち、次に示す‘
１’式の如く関連づけられる。なお、この理論式ｍは一
般によく知られたものであるので詳述は省略する。ここ
に、Ｇ′：設計蒸気流量Ｇ ：任意の点での蒸気流量 Ｐ，：蒸気流量Ｇのときのタービン入口 蒸気圧力 Ｐ，′：蒸気流量Ｇ′のときのタービン入口蒸気圧力 Ｐ２：蒸気流量Ｇのときのタービン翼群 部蒸気圧力 Ｐ２′：蒸気流量Ｃ′のときのタービン翼群部蒸気圧力 ｖ，：蒸気圧力Ｐ，のときの蒸気の比体積ｖ，′：蒸気
圧力Ｐ，′のときの蒸気の比体積さて、タービン発電機
が一定の状態であれば運転中の諸損失は一定であり、タ
ービン駆動トルクも一定となって上記｛１ー式の関係が
保たれるが、負荷の変動があった場合にはタービン駆動
トルクの変化となって現われるために（１ー式の関係は
保たれなくなる。
ービン翼群部の蒸気圧力はタービン駆動トルクおよびタ
ービン発電機の諸損失の影響を受けて蒸気圧力がタービ
ン翼を通過する毎に低下していく。この蒸気圧力の降下
はタービン３への供給蒸気量と相関をもち、次に示す‘
１’式の如く関連づけられる。なお、この理論式ｍは一
般によく知られたものであるので詳述は省略する。ここ
に、Ｇ′：設計蒸気流量Ｇ ：任意の点での蒸気流量 Ｐ，：蒸気流量Ｇのときのタービン入口 蒸気圧力 Ｐ，′：蒸気流量Ｇ′のときのタービン入口蒸気圧力 Ｐ２：蒸気流量Ｇのときのタービン翼群 部蒸気圧力 Ｐ２′：蒸気流量Ｃ′のときのタービン翼群部蒸気圧力 ｖ，：蒸気圧力Ｐ，のときの蒸気の比体積ｖ，′：蒸気
圧力Ｐ，′のときの蒸気の比体積さて、タービン発電機
が一定の状態であれば運転中の諸損失は一定であり、タ
ービン駆動トルクも一定となって上記｛１ー式の関係が
保たれるが、負荷の変動があった場合にはタービン駆動
トルクの変化となって現われるために（１ー式の関係は
保たれなくなる。
すなわち、このタービン負荷の変化は見かけ上損失の変
化となり、この損失の変化分だけタービン翼群部の圧力
降下の変化となって現われる。これを補うために、通常
、発電プラントでは圧力変化を検出して主蒸気流量の増
減制御を行なうことにより出力の制御を行なっている。
今、たとえば原子炉がスクラムした場合を考える。原子
炉がスクラムすると原子炉で発生する蒸気量は急激に減
少し、それにつれて供給蒸気流量も急激に減少する。さ
らにタービン駆動力も急激に減少し、これがタービン発
電機の回転数の減少となって現われる。一方、発電機は
通常同期発電機として送電系統へ電力を送電しているが
、前述のようにタービンの駆動力が減少して回転数が減
少するため、発電機の起電周波数は系統電力の周波数と
合致しなくなる。ところが発電機は同期発電機であり、
したがって系統周波数と同一の周波数を保つよう作用し
、回転エネルギーの減少とあいまって終極的には発電機
が同期発電機として作用することとなる。これがいわゆ
るモ−タリング現象として知られている。さて、原子炉
スクラムによる蒸気流量の減少は前述した蒸気流量と蒸
気圧力の関係（‘１｝式）からタービン入口蒸気圧力と
タービン翼群部蒸気圧力の圧力降下の変化としてとらえ
ることができる。
化となり、この損失の変化分だけタービン翼群部の圧力
降下の変化となって現われる。これを補うために、通常
、発電プラントでは圧力変化を検出して主蒸気流量の増
減制御を行なうことにより出力の制御を行なっている。
今、たとえば原子炉がスクラムした場合を考える。原子
炉がスクラムすると原子炉で発生する蒸気量は急激に減
少し、それにつれて供給蒸気流量も急激に減少する。さ
らにタービン駆動力も急激に減少し、これがタービン発
電機の回転数の減少となって現われる。一方、発電機は
通常同期発電機として送電系統へ電力を送電しているが
、前述のようにタービンの駆動力が減少して回転数が減
少するため、発電機の起電周波数は系統電力の周波数と
合致しなくなる。ところが発電機は同期発電機であり、
したがって系統周波数と同一の周波数を保つよう作用し
、回転エネルギーの減少とあいまって終極的には発電機
が同期発電機として作用することとなる。これがいわゆ
るモ−タリング現象として知られている。さて、原子炉
スクラムによる蒸気流量の減少は前述した蒸気流量と蒸
気圧力の関係（‘１｝式）からタービン入口蒸気圧力と
タービン翼群部蒸気圧力の圧力降下の変化としてとらえ
ることができる。
すなわち、タービン入口蒸気圧力は圧力検出器１１によ
り検出され、夕−ビン翼群部蒸気圧力は圧力検出器１２
により検出される。それぞれ検出された蒸気圧力信号は
圧力演算器１３に入力され、この圧力演算器１３は前述
の圧力降下（つまり蓋圧として）を演算し、その結果を
トリップ設定器１４に出力する。トリップ設定器１４に
おいては、予め定められたトリップ値（発電機のモータ
リング現象が発生するときの蒸気圧力）をタービン入口
蒸気圧力とタービン翼群部蒸気圧力との差圧値（トリッ
プ設定値信号１５）として設定しておく。換言すれば、
このトリップ設定値信号１５は発電機のモータリング現
象が発生する時点に相当し、これは（タービン回転エネ
ルギー）＝（発電出力エネルギー）十（諸損失）の関係
より発電エネルギーがなくなる時点、すなわちタービン
の駆動エネルギーがタービン発電機の諸損失に打ち勝つ
エネルギー以下となった時点で生じることになる。
り検出され、夕−ビン翼群部蒸気圧力は圧力検出器１２
により検出される。それぞれ検出された蒸気圧力信号は
圧力演算器１３に入力され、この圧力演算器１３は前述
の圧力降下（つまり蓋圧として）を演算し、その結果を
トリップ設定器１４に出力する。トリップ設定器１４に
おいては、予め定められたトリップ値（発電機のモータ
リング現象が発生するときの蒸気圧力）をタービン入口
蒸気圧力とタービン翼群部蒸気圧力との差圧値（トリッ
プ設定値信号１５）として設定しておく。換言すれば、
このトリップ設定値信号１５は発電機のモータリング現
象が発生する時点に相当し、これは（タービン回転エネ
ルギー）＝（発電出力エネルギー）十（諸損失）の関係
より発電エネルギーがなくなる時点、すなわちタービン
の駆動エネルギーがタービン発電機の諸損失に打ち勝つ
エネルギー以下となった時点で生じることになる。
このときのタービン供給蒸気流量（タービン回転エネル
ギーに相当）をタービン入口蒸気圧力とタービン翼群部
蒸気圧力との圧力関係よりその圧力降下値として換算し
た値とする。以上のトリップ設定器１４は圧力演算器１
３から出力される信号とトリップ設定値信号とを常に比
較しており、圧力演算器１３の出力がトリツプ設定値信
号１４を越えるとトリップ信号を出力する。
ギーに相当）をタービン入口蒸気圧力とタービン翼群部
蒸気圧力との圧力関係よりその圧力降下値として換算し
た値とする。以上のトリップ設定器１４は圧力演算器１
３から出力される信号とトリップ設定値信号とを常に比
較しており、圧力演算器１３の出力がトリツプ設定値信
号１４を越えるとトリップ信号を出力する。
出力されたトリップ信号は原子炉スクラム、主蒸気隔離
弁閉鎖、タービン運転中等の条件信号が組み合わされた
論理回路１６（第１図参照）に入力され、トリップ信号
の入力によって自動トリップ論理が構成されると、ター
ビン発電機をトリップする自動トリップ信号が発せられ
、タービン発電機は自動的に停止される。このようにし
て原子炉スクラム時等においてタービンを適切な時期に
、かつ、自動的に停止することが可能となる。
弁閉鎖、タービン運転中等の条件信号が組み合わされた
論理回路１６（第１図参照）に入力され、トリップ信号
の入力によって自動トリップ論理が構成されると、ター
ビン発電機をトリップする自動トリップ信号が発せられ
、タービン発電機は自動的に停止される。このようにし
て原子炉スクラム時等においてタービンを適切な時期に
、かつ、自動的に停止することが可能となる。
次に原子炉の通常停止の場合について説明する。
原子炉の通常停止においても主蒸気供給流量の減少によ
る発電機のモータリングといった観点からは前述の原子
炉スクラムの場合と同様の構成となる。しかし、原子炉
スクラムの場合、タービントリップ論理回路が原子炉ス
クラムや主蒸気隔離弁閉鎖等の原子炉側の事故信号でト
リップ論理回路を構成したのに対して、原子炉通常停止
の場合は第２図に示すように原子炉通常停止とタービン
運転中の信号でタービントリップ論理回路１７を組むこ
とにより原子炉通常停止時においてもタービンを適切な
時期に自動的に停止することが可能となる。なお、ター
ビン翼群部の圧力損失の代りに原子炉圧力を用いてモー
タリングを引き起さない程度にタービンを駆動するに足
る圧力以下となったことをもってタービン自動停止の条
件とする簡便な方法もある。以上の通り本発明によれば
、原子炉側の異常時において適切な時期に自動的にター
ビンを停止させることができる。
る発電機のモータリングといった観点からは前述の原子
炉スクラムの場合と同様の構成となる。しかし、原子炉
スクラムの場合、タービントリップ論理回路が原子炉ス
クラムや主蒸気隔離弁閉鎖等の原子炉側の事故信号でト
リップ論理回路を構成したのに対して、原子炉通常停止
の場合は第２図に示すように原子炉通常停止とタービン
運転中の信号でタービントリップ論理回路１７を組むこ
とにより原子炉通常停止時においてもタービンを適切な
時期に自動的に停止することが可能となる。なお、ター
ビン翼群部の圧力損失の代りに原子炉圧力を用いてモー
タリングを引き起さない程度にタービンを駆動するに足
る圧力以下となったことをもってタービン自動停止の条
件とする簡便な方法もある。以上の通り本発明によれば
、原子炉側の異常時において適切な時期に自動的にター
ビンを停止させることができる。
したがって、運転操作の軽減ならびにタービンの安全停
止等を図ることができる。
止等を図ることができる。
第１図は本発明にかかるタービン発電機の保護装置の構
成を示すブロック図、第２図は通常停止の場合のトリッ
プ論理回路の構成を示すブロック図である。 １・・・・・・原子炉、２・・・・・・主蒸気管、３・
・・・・・タービン、４・・・・・・発電機、１１・・
・・・・タービン入口蒸気圧力検出器、１２・・・・・
・タービン翼群部蒸気圧力検出器、１３・・・・・・圧
力演算器、１４・・…・トリップ設定器、１５…・・・
トリップ設定信号、１６，１７・…・・タービントリッ
プ論理回路。 ※Ｚ図 策２図
成を示すブロック図、第２図は通常停止の場合のトリッ
プ論理回路の構成を示すブロック図である。 １・・・・・・原子炉、２・・・・・・主蒸気管、３・
・・・・・タービン、４・・・・・・発電機、１１・・
・・・・タービン入口蒸気圧力検出器、１２・・・・・
・タービン翼群部蒸気圧力検出器、１３・・・・・・圧
力演算器、１４・・…・トリップ設定器、１５…・・・
トリップ設定信号、１６，１７・…・・タービントリッ
プ論理回路。 ※Ｚ図 策２図
Claims (1)
- １ タービンの入口圧力を検出する第１圧力検出器、タ
ービンの翼群部蒸気圧力を検出する第２圧力検出器、前
記第１および第２圧力検出器の検出出力を入力とし、タ
ービン入口蒸気圧力とタービン翼群部蒸気圧力との圧力
降下の変化を求める圧力演算器、発電機のモータリング
現象発生時におけるタービン入口蒸気圧力とタービン翼
群部蒸気圧との差圧値を基準とし、前記演算器出力と比
較して演算出力値が基準を超えたときタービンを停止さ
せるトリツプ信号を出力するトリツプ設定器を備え、原
子炉側の異常時において適切な時期に自動的にタービン
を安全停止するよう構成された原子力発電所におけるタ
ービン発電機保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54011076A JPS603638B2 (ja) | 1979-02-02 | 1979-02-02 | 原子力発電所におけるタ−ビン発電機保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54011076A JPS603638B2 (ja) | 1979-02-02 | 1979-02-02 | 原子力発電所におけるタ−ビン発電機保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55103497A JPS55103497A (en) | 1980-08-07 |
| JPS603638B2 true JPS603638B2 (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=11767879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54011076A Expired JPS603638B2 (ja) | 1979-02-02 | 1979-02-02 | 原子力発電所におけるタ−ビン発電機保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603638B2 (ja) |
-
1979
- 1979-02-02 JP JP54011076A patent/JPS603638B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55103497A (en) | 1980-08-07 |
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