JPH02119560A - 同期機界磁巻線のレヤーショート検出装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は同期機の界磁巻線のレヤーショートを検出する
装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、同期発電機の回転子側である界磁巻線のレヤーシ
ョートを直接検出することは行なわれていなかった。

一般に界磁巻線にレヤーショートが発生すると、回転子
のＮ極とＳ極の磁気力にアンバランスが発生し振動の増
大を伴う現象を発生したり、又界磁巻線のターン数の減
少に伴うアンペアターンの不足により、界磁起磁力が不
足し発電機の電圧を低下させることになるが、後者につ
いては発電機が系統に併入し、自動電圧調整器を使用し
て運転している場合は、自動電圧調整器により、不足し
た界磁起磁力を補うように励磁装置の出方すなわち。

励磁電圧を大きくし結果として励磁電流を増加させて当
初の発電機の無効電力を維持するように動作する６ すなわち、界磁巻線のレヤーショートの発生前後で発電
機の無効電力は同一とすると、電気量の変化としては界
磁電流の増加が表われるのみでその他の電気量の変化と
しては表われにくい傾向がある。

又、界磁電流は一般に通常運転中負荷や系統条件等に従
い変動するものであり、運転員が界磁電流のみの変化で
レヤーショートを判別するのは難しい。

（発明が解決しようとする課題） 一方、前記の振動の変化としても表われるが、振動の要
因は色々存在するため振動のみでレヤーショートを判定
するのは容易ではない。

界磁巻線のレヤーショートによる損傷については、レヤ
ーショートのターン数によって大きく左右され、ターン
数の少ない場合は経験的にも損傷の拡大の恐れは少なく
長期間運転継続した例もある。

しかし、ターン数の多いレヤーショートの場合は、界磁
電流の増大によりレヤーショート部の局部的な過熱や界
磁巻線全体の温度上昇をきたし界磁巻線の絶縁やコイル
に大きな影響を及ぼす恐れがある。以上より運転中に発
電機界磁巻線のレヤーショートを電気量として検出でき
る装置があれば有効である。

上記した問題点を解決するため本発明は、従来技術では
困難であった同期機界磁巻線のレヤーショートを検出す
る装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の同期機界磁巻線のレヤ
ーショート検出装置は、界磁巻線に加えられる界磁電圧
を適切な信号に変換する界磁電圧検出器と、界磁巻線に
供給される界磁電流を適切な信号に変換する界磁電流検
出器と、前記界磁電圧検出器の出力側に接続された１次
遅れ回路と、この１次回路遅れ手段の出力信号と前記界
磁電流検出器の出力信号とが入力され界磁巻線抵抗と等
価な信号を算出する抵抗計算手段と、算出された抵抗値
の変化を判定する判定手段と、抵抗値の変化が所定の条
件になった時に時間遅れをもって動作するタイマーとを
備えた構成とする。

（作用） 本発明は上記のように構成されており、レヤーショート
が発生すれば、界磁電圧と界磁電流より算出した見掛は
上の界磁巻線抵抗値は小さくなる。

故に、界磁巻線抵抗値についてレヤーショート発生前後
の値の変化を比較して、所定の値以下に小さくなってい
ることが継続したことは、界磁巻線抵抗値がレヤーショ
ートによりターン数が減少して、巻線抵抗値が小さくな
ったことであり、この検出手段で界磁巻線のレヤーショ
ートを検出できる。

（実施例） 本発明の一実施例を図に示す。１は同期機の電機子、２
はその界磁巻線である。３は界磁巻線に界磁電流を供給
する励磁装置で、計器用電圧変成器３Ａは電機子１の電
圧Ｖｇを変換した電圧信号Ｖｇｓを励磁装置３に入力す
るための機器である。４は分流器であり、これらは構成
を分り易くするために示したものである。５は界磁巻線
の両端に接続した界磁電圧検出器で、実際の界磁電圧Ｖ
ｆを後続の機器に適切な信号Ｖｆにに変換するものであ
り、６は界磁電流回路の分流器４に接続した界磁電流検
出器で、実際の界磁電流Ｉｆを後続の機器に適切な信号
Ｖｆｓに変換するものである。７は界磁電圧信号の１次
遅れ回路で、界磁巻線５は電気的には抵抗とりアクタン
スであり、界磁電圧Ｖｆの変化に対して界磁電流Ｉｆは
、その回路の抵抗Ｒ分とリアクタンスＸ分で決る時定数
−により遅れて変化するため、この遅れを補償するため
に設けられる。

８は１次遅れ回路７を通したＶｆｓ’と界ｍ電流信号Ｖ
ｆｓを入力信号とし、界磁巻線の抵抗値の変化を推定す
る抵抗計算手段である。

９は抵抗計算手段８で推定した抵抗値の変化が予め設定
した値より大きくなったことを判定する手段である。１
０はタイマーで９は判定手段が予め設定した一定時間継
続する信号Ｓを発生した場合動作し接点出力を発生し界
磁巻線のレヤーショートの発生を警報回路１１を通して
示す抵抗計算手段８の内容は、次に示す計算式に界磁電
圧信号Ｖｆｓ’と界磁電流信号Ｖｆｓを代入して界磁巻
線抵抗変化Ｒｆを算出する機能である。

ここで（Ｖｆｓ’　／Ｉｒｇ）ｔｎ−Ｋ（秒）は、リア
ルタイム時間ｔｎに対してに秒前の推定界磁巻線抵抗を
示し、（Ｖｆｓ’／Ｉｆｓ）ｔｎはリアルタイムの推定
界磁巻線抵抗を示す。

すなわち、リアルタイムの推定界磁巻線抵抗がそれ以前
のある時間に秒前の値に対する変化を求めるものである
。

また、この実施例の構成要素である１次遅れ回路７、抵
抗計算手段８１判定手段９については、それらに求めら
れる機能を説明しているので、それらの機能をデジタル
計算機にて実現することは極めて容易である。

界磁電圧検出器５．１次遅れ回路７と界磁電流検出器６
にて得られた界磁電圧信号Ｖｆｓ’と界磁電流信号Ｉｆ
ｓとから抵抗計算手段８により界磁巻線の抵抗変化が算
出できる。

レヤーショートがなければ抵抗計算手段８により算出し
た界磁巻線抵抗の変化Ｒｆは、論理上“０″であるが、
レヤーショートが発生すると界磁巻線抵抗が小さくなる
ので、抵抗計算手段８の出力はＲｒ＞　Ｏとなる。この
信号を９の判定手段で評価し予め定められた値以上にな
ると、接点出力Ｓを発生し、これが予め定められた値以
上の時間継続するとタイマー１０が動作し、外部警報１
１に接点出力を出すことでレヤーショートが検出できる
。

一般に界磁巻線抵抗は、界磁電流の大きさ、すなわち発
電機出力の大小によって、界磁巻線温度が変化するのに
伴い変化する。出力が大きく界磁電流が大きければ界磁
巻線抵抗は大きくなるが、出力が小さく界磁電流が小さ
くなれば界磁巻線抵抗も小さくなる。

すなわち、界磁電流が減少したときはレヤーショートと
同じように界磁巻線抵抗が小さくなる傾向になるが、一
般的に界磁電流に対する界磁巻線温度の熱時定数は十数
分のオーダーであり、一方レヤーショートによる界磁巻
線の抵抗変化は、界磁回路の時定数から数秒であり、本
実施例による方法で充分判別可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、界′６Ｊ＆電圧検出
器の出力側に１次遅れ回路を接続し、この出力信号と界
磁電流検出器の出力信号を抵抗計算手段に入力しその出
力値の大きさと継続時間により警報を発するようにした
もので、界磁巻線のレヤーショートの発生を速やかに検
出でき、界磁巻線全体の温度上昇による損傷の拡大を防
ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る界磁巻線のレヤーショート
検出装置の概略系統図である。 １・・・電機子　　　　　　２・・・界磁巻線５・・・
界磁電圧検出器　　６・・・界磁電流検出器７・・・１
次遅れ回路　　　８・・・抵抗計算手段９・・・判定手
段　　　　　１０・・・タイマー代理人　弁理士　則　
近　憲　佑 同　　第子丸　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 界磁巻線に加えられる界磁電圧を検出する界磁電圧検出
   器と、界磁巻線に供給される界磁電流を検出する界磁電
   流検出器と、前記界磁電圧検出器の出力側に接続された
   １次遅れ回路と、この１次遅れ回路手段の出力信号と、
   前記界磁電流検出器の出力信号とが入力され界磁巻線抵
   抗と等価な信号を算出する抵抗計算手段と、算出された
   抵抗値の変化を判定する判定手段と、抵抗値、変化が所
   定の条件になった時に時間遅れをもって動作するタイマ
   ーとを備えたことを特徴とする同期機界磁巻線のレヤー
   ショート検出装置。