JPH0161036B2

JPH0161036B2 -

Info

Publication number: JPH0161036B2
Application number: JP54006450A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Takeuchi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-01-23
Filing date: 1979-01-23
Publication date: 1989-12-26
Also published as: JPS55100100A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は負荷ランバツク装置に係り、特にター
ビン発電機の運転制御に好適な負荷ランバツク装
置に関する。

第１図は一般的なタービン発電機プラントの概
略構成図であり、同図中、１はボイラ、２は主蒸
気止め弁、３は加減弁、４はタービン、５は再熱
器、６は再熱蒸気止め弁、７は発電機、８は電力
系統、９は電流変成器、１０は電流検出器、１１
は故障検出器、１２は復水器、１３は給水ポンプ
である。

かかる構成に於いて、ボイラ１にて発生した蒸
気は、主蒸気止め弁２、加減弁３を通つてタービ
ン４を駆動する。第１図に示す如く、再熱形シス
テムの場合、蒸気はさらに再熱器５で再熱され、
再熱蒸気止め弁６を通つてタービン４を駆動する
事となる。この様にしてタービン４が駆動されれ
ば、その軸に結合されている発電機７が回転し、
発電が行なわれ、発電出力は電力系統８に接続さ
れる。また前記発電機７の負荷電流は電流変成器
９により変形され電流検出器１０により監視され
ている。また、タービン４を駆動した蒸気は復水
器１２により復水され、給水ポンプ１３によりボ
イラ１に供給される。

ところで、前記発電機７は固定子巻線を直接冷
却水で冷却する冷却装置を備えるもので、この冷
却装置の故障を検出するために圧力スイツチある
いは温度スイツチ等で構成された故障検出器１１
が設けれている。一方、電流検出器１０は発電機
７の冷却装置に依らない自冷容量相当の負荷電流
値以上で動作する様に設定されている。

以上述べた如く、発電機７の固定子巻線の直接
冷却方式を採用するタービン発電機プラントにお
いては、冷却系統が故障すると、固定子巻線導体
内を流れる冷却水が断水あるいは減水したり、冷
却水が十分冷えないうちに導体に供給されたりす
る等の事故の起こる事がある。この様な状態では
もはや冷却不能となるため、固定子巻線導体は異
常に高温となり、発電機７を危険状態に至らせる
ため、速やかに負荷電流を減少させる動作が必要
となる。この様な動作は一般に負荷ランバツク動
作と呼ばれている。

この様な負荷ランバツクは、発電機７の冷却装
置の故障を検出する故障検出器１１が動作した時
に、発電機７の負荷電流が自冷容量以上あること
を検出する電流検出器１０の出力がなされている
間、加減弁３に閉指令を出すことにより行なわれ
る。同時に、許容時間内に負荷が自冷容量まで下
るかどうかを負荷ランバツク指令が出ている時間
を検出するタイマにより監視し、下らなければ発
電機７をトリツプさせる。一方、許容時間内に負
荷が自冷容量まで下がれば、電流検出器１０の出
力が無くなり、負荷ランバツクは終了することと
なる。

第２図は従来の負荷ランバツク装置の一例を示
すブロツク図で、同図中、ANDはアンド回路、
Ａは前記アンド回路ANDの出力信号、3Mは加減
弁３の制御装置、１４はタイマーをそれぞれ示す
ものである。

かかる構成に於いて、故障検出器１１の出力が
有り、かつ電流検出器１０の出力が有るという条
件で信号Ａが出力される。この信号Ａはランバツ
ク指令として加減弁３の制御装置３Ｍに与えら
れ、加減弁３の閉操作を行う。この後、負荷電流
が発電機７の自冷容量の相当値より下がれば、電
流検出器１０の出力が無くなる為、信号Ａが復帰
し、加減弁３の閉操作が停止する。一方、信号Ａ
が発生した時点でランバツク許容時間を設定した
タイマ１４がタイムカウントを開始し、設定時間
内に信号Ａが復帰しなければタイマ１４の出力信
号により発電機７をトリツプさせる。

以上述べた如く、従来の負荷ランバツク装置
は、冷却水圧力低、あるいは冷却水温度高などの
いわゆる冷却水断といわれる故障が発生すると、
タービンの加減弁に負荷減少指令を出し、発電機
７が冷却水断状態で運転できる自冷容量負荷（定
格の26又は30％）まで許容時間内に負荷減少する
ように制御し、もし許容時間内に自冷容量負荷ま
で下らなかつた場合は、負荷ランバツク失敗と判
断し、直ちに発電機７をトリツプさせるものであ
る。

さて、上述した負荷ランバツクは、加減弁３で
タービン４への蒸気量を絞り込む方法で行なわれ
ているが、これはボイラ１への出力指冷を降下さ
せる方法ではボイラ１の熱保有量が大きいため急
速に負荷を下げることが出来ないためである。と
ころが、特に最近の大容量火力発電所に用いられ
る貫流ボイラにおいては、負荷ランバツクを行う
場合、給水流量を加減弁３と協調しながら絞る必
要が有る。つまり加減弁３の絞り込みに対して給
水流量の方が絞り足りないボイラ１が火炉圧高と
なり、逆に給水流量を絞りすぎるとボイラ１が火
炉圧低となる。いずれの場合にも、ボイラ１にと
つては危険であり、ボイラトリツプに至ることも
有る。このため加減弁３を絞る速度は給水側の制
御性から等速度が要求される事となる。

また、一般に蒸気タービン４においては、蒸気
入力と発電機７の出力との間の出力時定数が有
り、特に再熱タービンでは、再熱器の保有蒸気量
によりその時定数は大きい。このため、負荷ラン
バツク時の加減弁３の等速絞り込みに対して発電
機７の出力は遅れて減少することになる。

第３図は定格負荷で運転しているタービン発電
機に上述した負荷ランバツクが発生した時の加減
弁開度Ｐおよび発電機７の負荷電流Ｉと時間Ｔと
の関係を示す特性図である。

第３図から明らかな如く、時間T₀にて負荷ラ
ンバツクが開始されれば直ちに加減弁３は一定速
度で絞り込みを始めるが、負荷電流は遅れを減少
しはじめる。時間t₁にて加減弁３は発電機自冷容
量相当の開度P₁まで絞り込まれるが、この時、
負荷電流はまだ自冷容量相当電流I₁に達しないた
め負荷ランバツクは更に進み、時間t₂にて負荷電
流がI₁に達した状態で負荷ランバツクは停止す
る。この時加減弁３はP₂の開度まで絞り込まれ
ており、したがつて負荷電流は負荷ランバツク停
止後もさらに降下を続け、開度P₂に相当する負
荷電流I₂の値まで降下する。

以上述べた如く、発電機７の自冷容量相当の電
流以下なつた時点で負荷ランバツクを停止すると
いう従来の負荷ランバツク装置では、加減弁３の
絞りすぎにより最終整定負荷が下がりすぎてしま
うこととなる。この様な場合、ボイラの制御性、
給水流量の制御性等が悪くなるため、従来より冷
却装置故障による負荷ランバツクはほとんど成功
せずにトリツプに至つている。

従つて、本発明の目的は上記従来技術の欠点を
無くし、負荷ランバツク時の制御特性を改善し
て、確実な負荷ランバツクを終了復帰動作を可能
ならしめた負荷ランバツク装置を提供するにあ
る。

更に詳細には、本発明は負荷ランバツク時に、
一旦絞り込んだ加減弁を発電機出力電流が自冷容
量に相当する電流よりさらに下がつて来たことを
検出して再度加減弁を開くことにより、負荷ラン
バツク後の整定負荷の下がりすぎを無くし、負荷
ランバツク時の制御特性を改良した新規の負荷ラ
ンバツク装置を提供するものである。

以下、図面に従つて本発明の負荷ランバツク装
置を更に詳細に説明する。

第４図は本発明の一実施例に係る負荷ランバツ
ク装置のブロツク図で、同図中１５は第２の電流
検出器、AND２はアンド回路、８は前記アンド
回路AND２の出力信号、３Ｍ−１は加減弁３の
閉制御器、３Ｍ−２は前記加減弁３の開制御器で
ある。ところで、前記第２の電流検出器１５は第
５図の部分回路構成図に示す如く、第１図の電流
変成器９に対して付加されるもので、発電機７の
自冷容量相当の電流より少し低い設定値以下で出
力を出す様に設定されるものである。

以上述べた如き構成に於いて、以下その動作を
第６図の特性図に従つて説明する。第６図中、Ｐ
は加減弁開度、Ｉは負荷電流をそれぞれ示すもの
である。

今、発電機７の冷却装置に故障が発生し、故障
検出器１１が動作した時、負荷電流が発電機７の
自冷容量相当の電流値以上であれば、第１の電流
検出器１０が動作して出力を出しているため、ア
ンド回路ANDから信号Ａがランバツク指令とし
て出力され、加減弁３の制御装置３Ｍに与えられ
る。その結果、閉制御器３Ｍ−１が動作して前記
加減弁３を一定速度で閉操作する。かかる動作の
結果、負荷電流が発電機７の自冷容量相当より下
がれば電流検出器１０の出力が無くなり、信号Ａ
が復帰し、加減弁３の閉操作が停止する。一方、
信号Ａが発生した時点までランバツク許容時間を
設定したタイマ１４がカウントを開始し、設定時
間内に信号Ａが復帰しなければタイマ１４の出力
信号により発電機７をトリツプさせる事となる。

なお、上述の負荷ランバツク動作がタイマ１４
で規定される許容時間内に完了した後も、前に述
べた様に負荷が下がつていくが、負荷電流が発電
機７の自冷容量相当の電流値より少し低い値以下
になると、第２の電流検出器１５が動作して出力
を出す。前記第２の電流検出器１５の出力はアン
ド回路AND２に与えられるが、その結果、前記
アンド回路AND２からは信号Ｂが出力される。
前記信号Ｂは加減弁３の制御装置３Ｍに与えら
れ、開制御器３Ｍ−２により加減弁３の開操作が
行なわれる。この為、加減弁３が開き、負荷電流
が増加するが、この負荷電流が第２の電流検出器
１５の設定値以上になれば信号Ｂが復帰し、第１
図の加減弁３の開操作は停止する。この後に、さ
らに負荷電流が減少すれば、上述の操作をくりか
えし、発電機の負荷電流は自冷容量相当の電流値
より少し低い値に調整され、最終的に整定され
る。この場合、電流検出器のオン、オフの設定値
に少し幅を持たせておけばハンチングすることは
ない。また、給水制御は一旦絞り込みが終了すれ
ば、主蒸気流量、燃料流量、負荷等により自動的
に行なわれるため問題はない。

以上の動作の間の、加減弁３の開度Ｐおよび負
荷電流Ｉの関係は、第６図に示す通りであるが、
時間t₀にて負荷ランバツクが開始されれば、直ち
に加減弁３は一定速度で絞り込みを始め、負荷電
流Ｉは少し遅れて減少しはじめる。時間t₁にて加
減弁３は発電機自冷容量相当の開度P₁まで絞り
込まれるが、この時負荷電流Ｉはまだ自冷容量相
当電流I₁に達していないため負荷ランバツクは更
に進み、時間t₂にて負荷電流ＩがI₁に達してラン
バツクは停止する。この時、加減弁３はP₂の位
置まで絞り込まれている。このため、負荷電流Ｉ
はランバツク停止後もさらに降化するが、すぐに
自冷容量相当の電流値の少し下に設定された電流
値I₃に達し、この時点t₃で加減弁３に開指令が出
されるため、電流値はI₃以下には下がらない。そ
して、加減弁３は前に述べた様に、開閉操作を繰
り返し、最終的に自冷容量相当の開度P₃に整定
する事となる。

以上述べた如く、本発明によれば、冷却装置を
有する発電機の冷却系統が故障した場合の負荷ラ
ンバツクを行う場合において、負荷の下げすぎが
なく、アクセントの他の機器との協調のとれた安
定な制御が可能であり、成功率の高い負荷ランバ
ツクを可能ならしめた負荷ランバツク装置を得る
事が出来るものである。

なお、上記実施例に於いては、発電機固定子巻
線を水冷却する場合を例示したが、本発明は水冷
却の代わりに他の冷却媒体を用いて冷却するよう
にした発電機に於いても同様に適用することがで
きる事は勿論である。また、上記実施例では許容
時間内に負荷が自冷容量まで下がるかどうかの監
視回路が１系統の場合を例示したが、複数の電流
検出器とタイマの組合せによる複数の監視回路を
設けてもよく、同様の効果を得る事ができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なタービン発電機プラントの概
略構成図、第２図は従来の負荷ランバツク装置の
一例を示すブロツク図、第３図は第２図の構成の
動作を説明する特性図、第４図は本発明の一実施
例に係る負荷ランバツク装置のブロツク図、第５
図は第４図の第２の電流検出器の配置を説明する
部分回路構成図、第６図は第４図の構成の動作を
説明する特性図である。１……ボイラ、２……主蒸気止め弁、３……加
減弁、４……タービン、７……発電機、１０，１
５……電流検出器、１１……故障検出器、１４…
…タイマー、３Ｍ……制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１冷却装置を有する発電機の前記冷却装置の故
障を検出する故障検出器と、前記発電機の負荷電
流を検出して、発電機の自冷容量相当より以上の
設定値で第１の出力を行い、前記自冷容量相当よ
り少し低い設定値で第２の出力を行う電流検出器
と、前記故障検出器出力並びに前記第１の出力に
基いて、前記発電機を駆動する原動機に負荷ラン
バツク指令を出力する第１の負荷制御回路と、前
記故障検出器出力並びに前記第２の出力に基い
て、前記原動機に負荷増加を指令する第２の負荷
制御回路と、前記負荷ランバツク指令の出力時間
を監視して前記発電機をトリツプさせる監視回路
を備える事を特徴とする負荷ランバツク装置。