JPS6371695A - 原子力発電所の出力制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ｆＭ子方力発電所発電機出力を制御する制御
系に係り、特に、原子炉圧力の変動及び中性子束変動を
制御する出力制御装置に関する。

〔従来の技術〕

原子力発電所の出力制御装置として、特に、電力系統の
事故を含めた負荷変動に対応するタービン発電機の出力
制御装置に関する文献として、次の文献がある。

（特公昭−１，３４３７号公報沸騰水型原子力発電所の
負荷即応制御方式） この例では、タービン抽気系の第一段、あるいは、第二
段に設けられた制御弁について、電力系統の負荷変動信
号相当であるタービン速度変動によりその油気流量を制
御している。その結果１例えば、電力系統の負荷変動に
より、タービン速度が下降した場合はタービン抽気流量
を減少して、タービン蒸気流量を増加させ、発電機出力
を増加させることにより負荷変動に追従させることがで
きる。

また、特開昭６０−２５６０９８号公報では、電力系統
の事故として負荷遮断時におけるタービンバイパス弁動
作速度、及び、タービン加減弁の動作速度と中性子束信
号の変動とのズ係について述べている。

この例では、タービンバイパスの動作速度とタービン加
減弁の動作速度の違いに基づく原子炉圧力の変動による
中性子束変動を抑制するため、タービンバイパス弁の動
作速度を制限し、タービン加減弁の動作速度に一致させ
ている。すなわち、タービンバイパス弁の動作速度をバ
イパス弁動作制限装置により制限することにより、安定
な原子炉圧力制御を実現している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

負荷変動によりタービン油気流量を制御する出力制御装
置は負荷変動に対して発電機出力を追従させるための有
力な制御方式である。しかし、前述した出力制御装置で
は、例えば、負荷遮断等により負荷が急激に軽くなった
場合は、タービン抽気流量の増加により対処するが、こ
の時、次の問題点がある。すなわち、系統周波数が定格
の５％程度上昇した場合は、タービン抽気系への蒸気流
量はタービン蒸気流量の定格の約１００％相当が要求さ
れることになり、タービン抽気流量制御では、大容量の
タービン抽気系が必要となる問題がある。

この点、前述した圧力制御装置では、タービン加減弁と
バイパス弁動作制御装置をもつタービンバイパス弁との
制御により、負荷遮断に対しても原子炉の安定な運転が
可能となるが、バイパス弁動作制御装置の構成が複雑と
なる問題がある。

本発明の目的は、負荷遮断等のように急速な負荷変動が
発生した場合にも、タービンバイパス弁の動作速度とタ
ービン加減弁の動作速度との違いに基づく原子炉圧力変
動を抑制することができる原子力発電所の出力制御装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

原子力発電所は、電力系統に短終等の事故が発生した場
合は、電力系統を分離しタービン発電機を保護する。こ
の時、系統分離により急速に負荷が軽くなるため、ター
ビン加減弁の開度制御によりタービン蒸気流量を制御し
、タービン発電機の過速を防止する。また、同時に、タ
ービンバイパス弁の開度制御により、余剰となったター
ビン蒸気流量をバイパスし、原子炉圧力の上昇の防止を
図る。さらに、タービンバイパス弁の動作速度とタービ
ン加減弁の動作速度との違いによる原子炉圧力の上昇を
抑制するため、タービン抽気系の第一段、あるいは、第
二段に設けられた制御弁開度を制御してタービン発電機
出力を制御し、タービンバイパス弁開度要求信号の変化
率を抑制する。

すなわち２タ一ビンバイパス弁開度とタービン加減弁開
度の差によるタービン発電機出力の過不足分をタービン
油気流量の制御により補償する。

〔作用〕

タービンバイパス弁の動作速度とタービン加減弁の動作
速度の違いに基づく原子炉圧力変動及び中性子束変動を
抑制するために、タービンバイパス弁開度要求信号の変
化率をタービン加減弁の動作速度程度に抑制する。この
ため、負荷遮断等におけるタービンバイパス弁の開度要
求信号を決定する発電機出力の変化率を抑えることによ
り対応できる。すなわち、タービンバイパス弁開度とタ
ービン加減弁開度の偏差に基づいてタービン抽気流量を
制御し、その結果、タービン発電機出力を制御する。こ
れにより、タービン発電機出力の変化率を抑制すること
ができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図において、原子炉１で発生した蒸気は、タービン加減
弁３をもつ主蒸気管２を介して、高圧タービン４及び低
圧タービン５に導かれる。高圧タービン４及び低圧ター
ビン５に導かれた蒸気は、タービン発電機１０を回転さ
せて発電し、さらに、その電気は、変圧器１１を介して
電力系統１２へ送電される。低圧タービン５を通過した
蒸気は、復水機６で凝縮した後、加熱器７で加熱され給
水ポンプ８で原子炉１に再び戻される。高圧タービン４
からはタービン抽気管３６により、タービン油気が取り
出され、タービン抽気制御弁３８により、そのタービン
油気流量は制御される。

このタービン抽気は加熱器７で給水を加熱するのに使用
された後は、復水器６に戻される。また、原子炉１の出
力と発電器１０の出力との間にミスマツチが発生した場
合は、タービンバイパス弁９が動作し、余剰な蒸気は直
接的に復水器６に送られる。

この時、原子力発電所の出力制御は、以下のようにして
行なわれる。すなわち、原子炉圧力信号１４と設定圧力
信号１５との偏差である圧力偏差信号１６は、圧力調定
率の逆数を圧力制御器１７に乗じ全蒸気流量要求信号１
８となる。また、タービン速度信号１９とタービン速度
設定信号２０との偏差である速度偏差信号２１は、速度
調定率の逆数を速度制御器２２に乗じ負荷変動信号２３
となる。さらに負荷変動信号２３と負荷設定信号２４と
を加算し、負荷要求信号２５とする。全蒸気流量要求信
号１８と負荷要求信号２５は、低値選択回路（Ｌｏｗ　
Ｖａｌｖｅ　Ｇａｔｅ：　ＬＶＧ）２６の入力となるが
、通常、負荷設定信号２４には。

＋１０％のバイアスが加えられていることから、全蒸気
流量要求信号１８が選択され、タービン加減弁開度要求
信号２７となる。加減弁駆動＠構２８は、タービン加減
弁開度要求信号２７に基づいて、タービン加減弁開度を
制御する。

全蒸気流量要求信号１８と負荷要求信号２５と負荷設定
バイアス信号３２との偏差である負荷追従誤差信号３３
は、再循環流量制御系３４の入力となる。再循環流量制
御系３４は、負荷追従誤差信号３３に基づいて再循環ポ
ンプ１３の回転数を制御し、原子炉１の再循環流量を制
御することにより、原子炉１の出力を制御する。また、
タービン加減弁開度要求信号２７と全蒸気流量要求信号
１８とチャタリング防止用バイアス信号２９との偏差よ
り、タービンバイパス弁開度要求信号３１は求められ、
バイパス弁駆動機構３１でタービンバイパス弁開度を制
御する。タービンバイパス弁開度要求信号３０は、通常
はＪ（０”である。すなわち、タービン発電機１０の出
力は、原子炉圧力信号１４に基づくタービン加減弁３の
開度制御によるタービン蒸気流量の加減により制御され
る。

また、負荷設定信号２４とタービンバイパス弁開度要求
信号３０とタービン加減弁開度信号３５を入力とするタ
ービン油気流量制御装置３７は、タービン油気制御弁開
度を制御することによりタービン抽気流量を加減し、タ
ービン発電機１０の出力を制御する。

タービン油気流量制御装置３７の構成を第２図に示す。

第２図において、タービン加減弁開度信号３５と負荷設
定信号２４とタービンバイパス弁開度要求信号３０の偏
差である弁開度偏差信号４４は、タービン抽気制御弁３
８の通常時の開度を決定するバイアス信号４５と加算さ
れ、タービン油気制御弁開度要求信号４６として油気制
御弁駆動機構４２の入力となる。油気制御弁駆動機構４
２は、タービン油気制御弁開度要求信号４６に基づいて
、抽気制御弁駆動信号３９を出力し、タービン抽気制御
弁３８の開度制御によるタービン抽気流量の加減を行い
、タービン発電機１０の出力を制御する。

原子力発電所における通常運転状態では、タービンバイ
パス弁開度要求信号３５はＩＩ　ＯＪ＋である。

また、タービン加減弁開度信号３５と負荷設定信号２４
との偏差は、負荷設定時のバイアス相当となり、はぼ一
定である。原子炉圧力が、例えば、上昇した場合には、
原子炉圧力信号１４の上昇に基づ酋タービン加減弁開度
信号３５が増加し、原子炉圧力１４を減少させる。この
時、タービン加減弁３の開度の増加によりタービン蒸気
流量が増加するが、タービン油気制御弁開度要求信号４
６も増加することから、タービン抽気流量が増加し、タ
ービン発電機１０の出力は変化しない。原子グ圧力信号
１４が減少した場合も同様に、タービン発電機１ｏの出
力が変動しないように制御することができ、電力系統１
２．の運用の覗点からは望ましい制御方式となる。

一方、電力系統側の事故により負荷遮断等による急速な
負荷変動が発生した場合の制御特性について、第３図を
用いて以下に述べる。この時の従来の原子力発電所の出
力制御装置の制御特性は、タービン加減弁開度変化Ｃ１
，タービンバイパス弁開度変化Ｂ１、中性子束変化ｏ１
で示される。すなわち、第１図において、タービン油気
流量を制御しない時は、電力系統１２に短絡等の事故が
発生した場合は、原子力発電所は電力系統１２を分離し
、タービン発電機１０を保護する。この時、系統分離に
より急速に負荷が軽くなるため、タービン速度信号１９
が増加する。その結果、圧力制御器１７の出力である全
蒸気流量要求信号１８に比較して、負荷要求信号２５が
低値となり、低値選択回路２６は負荷要求信号２５を選
択しタービン加減弁開度要求信号２７とする。その結果
、全蒸気流量要求信号１８とタービン加減弁開度要求信
号２７との偏差は“０１７でなくなり、タービンバイパ
ス弁開度要求信号３０により、タービンバイパス弁９の
開度は時間０〜ｔ１の間で増加し、タービン加減弁３が
Ｍじることによる余剰なタービン蒸気をバイパスするこ
とになる。その後、電力系統１２が時間ｔｉで復旧し接
続されると負荷が重くなるため、タービン速度信号１９
は下降し、それに伴いタービンバイパス弁９の開度は減
少する。しかし、電力系統１２とタービン発電機１０と
の接続による干渉のため、−坦減少したタービン速度信
号１９は、時間ｔ２からさらに再び上昇し時間ｔδで最
高速度となった後、下降する。このようなタービン速度
信号１９の変化があった場合は、タービンバイパス弁９
は、その動作速度が速いため、タービン速度信号１９の
変化にほぼ追従したタービンバイパス弁開度変化Ｂｌの
特性を示す。これに対し、タービン加減弁３は、その動
作速度が遅いため、負荷変動に追従できずにタービン加
減弁開度変化Ｃ１の特性を示す。このため、タービンバ
イパス弁９の動作速度とタービン加減弁３の動作速度の
違いから、タービン加減弁３が十分に開かない時点でタ
ービンバイパス弁９が閉しることになり、その結果、原
子炉圧力が上昇し、中性子束ｏ１が急激に増加する可能
性がある。

この点タービン抽気流量を制御する本発明の出力制御装
置では、タービン加減弁開度信号３５とタービンバイパ
ス弁開度要求信号４３と負荷設定信号２４の偏差に基づ
き、タービン油気流量を制御することにより、タービン
加減弁３の開度変化とタービンバイパス弁９の開度変化
との偏差による余剰蒸気をタービン抽気流量として制御
し、原子炉圧力の変動を防止する。すなわち、系統分離
によりタービン発電機１ｏの負荷が軽くなった場合は、
タービン速度信号１９が上昇するため、タービン加減弁
３の開度は減少し、タービン発電機１０の過速を防止す
る。この時、タービンバイパス弁９０開度は増加し、タ
ービン蒸気はバイパスされる。さらに、タービンバイパ
ス弁開度要求信号３０とタービン加減弁開度信号３５と
の偏差に基づきタービン抽気制御弁３８の開度を増し、
タービン抽気流量を増加させることにより、タービン発
電機１０の回転に寄与する蒸気流量をさらに減少させ、
タービン発電機１０の過速を抑制する。

その結果、タービンバイパス弁開度要求信号３０、ター
ビン加減弁開度要求信号３５の変化速度は抑制されるこ
とになる。また、その後電力系統１２が接続され、ター
ビン発電機１ｏの負荷が重くなると、増加したタービン
速度信号１９が減少し始める。この時、タービン速度信
号１９の減少を少なくするようにタービンバイパス弁９
の開度は減少し、また、タービン加減弁３の開度は増加
する。

それと同時に、タービンバイパス弁開度要求信号３０と
タービン加減弁開度信号３５との偏差に基づきタービン
油気制御弁３８の開度を減少し、タービン抽気流量を減
少させることにより、タービン発電機１０の回転に寄与
する蒸気流量を、さらに、増加させ、タービン発電機１
ｏの減速を抑制する。その結果、タービンバイパス弁開
度要求信号３ｏ、タービン加減弁開度要求信号３５の変
化速度は抑制されることになる。すなわち、タービンバ
イパス弁開度要求信号３０とタービン加減弁開度信号３
５と負荷設定信号２４との偏差に基づいて、タービン速
度信号１９の変化を抑制するようにタービン抽気流量を
制御することにより、タービンバイパス弁開度変化Ｂ２
に示すようにタービンバイパス弁開度要求信号３０の変
化速度を抑制する。これにより、タービン加減弁開度変
化Ｃｚ　との偏差を少なくすることができるため、中性
子束０２に示すように、中性子束変動を抑制することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービンバイパス弁の動作速度とター
ビン加減弁の動作速度が違う場合に、急速な負荷変動の
発生によるタービン速度の変化率を、タービン加減弁開
度信号とタービンバイパス弁開度要求信号と負荷設定信
号との偏差に基づくタービン抽気流量の制御により抑制
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の出力制御装置の一実施例の系統図、
第２図は、抽気＃御弁駆動装置の構成図、第３図は、本
発明の制御特性間である。 ゛χ′匠１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タービンの速度制御器と、原子炉の圧力制御器と、
   前記速度制御器の出力信号と負荷設定信号との加算信号
   を第一の入力信号とし、前記圧力制御器の出力信号を第
   二の入力信号とする低値選択回路と、前記低値選択回路
   の出力信号によりタービン蒸気流量を制御するタービン
   加減弁と、前記圧力制御器の出力信号と前記低値選択回
   路の出力信号との偏差信号によりタービンバイパス流量
   を制御するタービンバイパス弁と、タービン抽気系の第
   一段または第二段にてタービン抽気流量を制御する制御
   弁とを含む沸騰水型原子力発電プラントにおいて、 前記負荷設定信号と前記タービン加減弁の開度信号と前
   記タービンバイパス弁の開度要求信号とに基づいて前記
   タービン抽気系に設けた前記制御弁の開度を制御するこ
   とにより、タービン発電機の出力を制御するタービン抽
   気流量制御装置を設けたことを特徴とする原子力発電所
   の出力装置。