JP2001518776A

JP2001518776A - 電気機械と補助電力手段とを有する電力プラント

Info

Publication number: JP2001518776A
Application number: JP2000514378A
Authority: JP
Inventors: レイジョン，マッツ; テンプリン，ペーター; ホレランド，モンス; カールッソン，トミー; ゲルトマー，ラース; ソレンセン，アーランド; ベルグレン，ベルティル; ニュグレン，ジャン−アンダース
Original assignee: エービービーエービー
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2001-10-16
Also published as: AU9370598A; ZA988877B; CA2305418A1; WO1999017426A3; BR9812572A; CN1278371A; WO1999017426A2; PL339948A1; KR20010052082A; NO20001594L; AU736272B2; SE9703548D0; NO20001594D0; SE9703548L; IL134817A0; EP1020005A2

Abstract

(57)【要約】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続されるように設計され、かつ、少なくとも１本の巻線を具備する交流電流型の少なくとも１台の電気機械（２、４、６、８）からなる電力プラントである。電気機械の巻線は、少なくとも１本の導体と、この導体を囲む半導体特性を有する第１の層と、第１の層を囲む固体絶縁層と、絶縁層を囲む半導体特性を有する第２の層とからなる。補助電力手段（１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０）が配置され、必要な補助電力を提供する。さらに、このようなプラントの手順についても記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は、分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続されるように
設計され、かつ少なくとも１本の巻線を具備する、交流電流型の少なくとも１台
の電気機械からなる電力プラントに関するものである。さらに、本発明は、この
ような電力プラントにおける手順に関するものである。

【０００２】

【背景技術】

本発明による電力プラントの電気機械は、同期機、二重給電機(dual-fed mach
ine)、非同期静電コンバータカスケード(asynchronous static current cascade
)、外部磁極機(external pole machie)、または同期フロー機(synchronous flow
machine)等の回転電気機械や変圧器やリアクタなどの固定機械である。

【０００３】以下では電力ネットワークと称する、分配ネットワーク(distribution networ
k)または伝送ネットワーク(transmission network)にこのタイプの機械を接続す
るために、これまでは、変圧器を用いて、電圧をネットワーク水準、すなわち、
１３０乃至４００ｋＶの範囲に設定していた。

【０００４】最高３６ｋＶの定格電圧を有する各発電機について、Paul R.Siedlerによる「
36kV Generators Arise from Insulation Research」(Electrical World、1932 年10月15日、第５２４頁乃至第５２７頁）に説明がなされている。これらの発電
機は、異なる誘電率を有する異なる層に絶縁体が分割された、高電圧ケーブルの
巻線を具備している。このような絶縁体に使用されている絶縁材は、多種多様に
組み合わされた３つの構成材料である雲母箔雲母、ワニス、紙により構成されて
いる。

【０００５】このような機械の前記巻線を、電力送信用ケーブルに使用されているものによ
く似たタイプの固体絶縁体で絶縁された高電圧用導体により製造することにより
、中間変圧器を使用しなくても、該機械を任意の電力ネットワークに直接接続で
きるような水準にまで機械電圧を上げることが可能になることが、現在明らかに
なっている。したがって、中間変圧器は省略され、このような機械の通常の動作
範囲は、３０乃至８００ｋＶとなっている。

【０００６】従来の発電機では、加熱および照明用だけでなく、ポンプや水門を作動させる
ような所内要件向けの他に、機械を始動および動作させる補助電力が発電機端子
から変圧器を介して供給される。ただし、この端子電圧は２５ｋＶ未満である。
図１は、周知の技術による電力プラントの補助電力の分配を行なう際の簡易概略
図である。補助電力母線(auxiliary power busbar)２００に接続された４本の予
備給電ルートが示されている。したがって、２台の発電機Ｇ１およびＧ２が、各
々の変圧器２０２および２０４を介して、１つの電力ネットワークにそれぞれ接
続されている。補助電力変圧器２０６および２０８への岐路は、発電機の回路遮
断器２１０および２１２の外部に位置している。したがって、補助電力は、これ
らの補助電力変圧器２０６および２０８を介して補助電力母線２００に迂回して
伝送される。さらに、図１では、ディーゼル発電機２１８と、例えば、ローカル
分配ネットワークからの電源２２０が示されており、補助電力母線２００には、
さらにもう２つの予備電源があることが示されている。補助電力母線２００から
の補助電力の分配は、下記のように、交流分配母線２２２と直流分配母線２２４
を通じて実現されている。

【０００７】図２は、図１の補助電力分配を修正し、４つの予備電源を加えた図である。こ
の予備電源のうち２つは、補助発電のための余分な固定子巻線と、それぞれ励磁
機２３０、２３２、および、２３４、２３６を有する発電機２２６および２２８
により構成されている。図１および図２による２つの実施例では、各種予備電源
間で切り換えを行なう際に、補助電力母線２００上で一時的に電圧が遮断する。

【０００８】したがって、従来の電力プラントでは、変圧器を介して発電機端子から補助電
力が供給され、端子電圧は２５ｋＶ未満である。通常の補助電力の電圧は、４０
０V乃至６９０V、３．３ｋＶ、６．６ｋＶ、６ｋＶ乃至１０ｋＶである。したが
って、発電機の端子電圧による電圧は、補助電力用の少なくとも１台の変圧器を
介して、このそれぞれ異なるレベルのうちの１つまたはそれ以上のレベルに変圧
されることが多い。

【０００９】例えば、加熱および照明用の補助電気機械は、３８０乃至２２０Vの電圧を必要とすることが多く、そのような場合、電力系統は、発電機電圧による電圧から
この補助電力電圧に降圧する少なくとも１台のローカル電力変圧器により構成さ
れている。代わりに、補助電力巻線を電力変圧器に配列して、このような降圧を
行なってもよい。補助電力発電を行なうためのこれらの方法のいずれを用いる場
合も、余分な変圧器あるいは複合電力変圧器構成のいずれかの形で余分な機械を
必要とすることから、必要なスペースが増えるうえに、電力プラントがより高価
なものとなる。

【００１０】以上の問題は、３６乃至８００ｋＶの範囲内にある端子電圧を有する電気機械
において、特に顕著である。

【００１１】したがって、本発明の目的は、分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直
接接続できる交流電流型の少なくとも１台の電気機械からなり、かつ必要な補助
電力を簡単な方法で提供できるような補助電力手段をさらに具備する電力プラン
トを提供することにある。

【００１２】

【発明の開示】

この目的は、本書の冒頭に述べられ、請求項１に記載された特徴を有するタイ
プの電力プラントによって達成される。

【００１３】本発明に用いられる絶縁導体または高電圧ケーブルは、柔軟性があり、国際公
開公報WO97/45919および同WO97/45847にさらに詳細に述べられている種類のもの
である。さらに、この絶縁導体またはケーブルについては、同WO97/45918、 WO9
7/45930、 WO97/45931に説明が記載されている。

【００１４】このため、本発明による機械において、巻線は、ＸＬＰＥケーブルまたはＥP Ｒ絶縁ケーブルなどの現在分配用に使用されている固体の押出し成型絶縁体を有
するケーブルに相当する種類のものであることが好ましい。このようなケーブル
は、１本またはそれ以上のストランド(strand)からなる内部導体、前記導体を取
り囲む内部半導体層、この半導体層を取り囲む固体絶縁層、および前記絶縁層を
取り囲む外部半導体層により構成されている。このようなケーブルは柔軟性があ
り、本発明による機械を対象とする技術が、巻線を組立て中に曲げるケーブルに
よって形成されている巻線システムに主に基づいていることから、上記の特性は
重要である。ＸＬＰＥケーブルの柔軟性は、通常、直径３０mmのケーブルに対し
て約２０cmの曲率半径に相当し、直径８０mmのケーブルに対して約６５cmの曲率
半径に相当する。本願において、「柔軟性がある」という用語は、巻線がケーブ
ル直径の約４倍の曲率半径までの柔軟性を示すのに用いられるが、ケーブル直径
の８乃至１２倍の柔軟性を有していることが好ましい。

【００１５】巻線は、曲げられたり、動作中に熱応力または機械的応力がかけられたときに
もその特性を維持するように作られていなければならない。このことから、各層
が、互いに密着性を維持することは不可欠である。各層の材料特性は、弾性およ
び熱膨張に関する相対的係数をはじめ、ここでは決定的に重要な特性である。例
えば、ＸＬＰＥケーブルの場合、絶縁層は、低密度の架橋ポリエチレンからなり
、半導体層は、すすと金属粒子が混在しているポリエチレンによって構成されて
いる。温度の変動により体積が変化した場合、ケーブル半径の変化として完全に
吸収され、上記材料の弾性についての各層の熱膨張係数間の差が比較的少ないこ
とから、各層の間の密着性が失われることなく、半径の膨張が引き起こされる。

【００１６】ただし、上記の材料の組み合わせは、単なる例としてみなされるべきものであ
る。指定された条件および半導体としての条件、すなわち、１０^-1乃至１０⁶オーム‐センチ、例えば、１乃至５００オーム‐センチまたは１０乃至２００オー
ム‐センチの範囲内にある抵抗率を有していることを満たしている他の組み合わ
せもまた、当然、本発明の範囲内に含まれている。

【００１７】前記絶縁層は、例えば、低密度ポリエチレン（Ｌow-Ｄensity ＰolyＥthylene
：ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（Ｈiht-Ｄensity ＰolyＥthylene：ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰolyＰropylene：ＰＰ）、ポリブチレン（ＰolyＢutyl
ene：ＰＢ）、ポリメチルペンテン（ＰolyＭethyl Ｐentane：ＰＭＰ）、架橋ポ
リエチレン（cross-linked polyethylene：ＸＬＰＥ）などの架橋材料、またはエチレンプロピレンゴム（Ｅthylene Ｐropylene Ｒubber：ＥＰＲ）またはシリ
コンゴムなどのゴム等の固体熱可塑性材料により構成されていてもよい。

【００１８】内部および外部半導体層は、同じ基本材料により構成されているが、すすまた
は金属粉末などの導電材粒子が混在している。

【００１９】これらの材料に見られる機械的特性、特に熱膨張係数は、すすまたは金属粉末
が混在しているか否かによっては、少なくとも本発明が要する導電性を達成する
うえで必要な割合において比較的影響を受けない。したがって、絶縁層と半導体
層は、ほぼ同程度の熱膨張係数を有している。

【００２０】エチレンビニルアセテートコポリマーニトリルゴム(Ethylene-vinyl-acetate
copolymer/nitrile rubber)、ブチリンポリエチレン(butylymp polyethylene)、
エチレンアクリレートコポリマー(ethylene-acrylate-copolymers)及びエチレン
エチルアクリレートコポリマー(ethylene-ethyl-acrylate copolymers)も、半導
体層に適したポリマーである。

【００２１】種々の材料からなる多様な層の基材として使用された場合でも、熱膨張係数が
同程度であることが好ましい。上記の材料による組み合わせについても、このこ
とが言える。

【００２２】上記の各材料は、ヤング率が、Ｅ＜５００ＭＰａ、好ましくは、＜２００ＭＰ
ａの比較的優れた弾性を有している。このような弾性は、亀裂等の損傷が起きず
、また、各層が相互に離れることがないように、弾性の半径方向に吸収される各
層の材料の熱膨張係数間の差を小さくするには充分である。各層の材料は、弾性
を有しており、各層の間の付着力は、各材料の中で少なくとも最も弱い材料とほ
ぼ同じである。

【００２３】この半導体２層の導電率は、各層に沿った電位をほぼ等しくするのに充分な水
準である。外部半導体層の導電率は、ケーブルの電界を取り囲むほどの高い水準
であると同時に、この層の電流が縦方向に誘導されることによって、大幅な損失
を引き起こすことがないほど充分に低い水準である。

【００２４】この半導体２層の各層は、本質的に一つの等電位面を構成し、これらの層から
なる巻線は、その中に電界をほぼ取り囲む形になる。

【００２５】１またはそれ以上の半導体層をさらに絶縁層に配置してもよいことは言うまで
もない。

【００２６】本発明によるプラントの好ましい実施例によれば、本機の巻線に関する少なく
とも２つの隣接する層は、ほぼ同じ程度の高い熱膨張係数を有している。したが
って、絶縁層に亀裂等による損傷が発生するのを回避することができる。

【００２７】本発明によるプラントの別の好ましい実施例によれば、前記層は、絶縁導体が
曲げられたときでも互いに密着するように配置されている。これにより、各層の
間の接触を、確実に一貫して良好な状態に保つことができる。

【００２８】本発明による機械に関する好ましい実施例によれば、補助電力手段は、補助電
力母線を一定に保つパワーエレクトロニクス機械を介して、補助電力の分配を行
なうための補助電力母線に接続されている少なくとも１つの補助電源からなり、
前記パワーエレクトロニクス機械は、直流電圧中間リンクを備え、必要に応じて
、このリンクにバックアップ電圧が接続される。また、電池を直流電圧中間リン
クに適正に接続することによって、電圧レベルが前記既定の水準よりも降下した
場合に、直流電圧中間リンクに既定のバックアップ電圧を供給できるようにする
。このような直流電圧中間リンクの強化によって、通常の電源を過負荷させずに
、一時的な過負荷に対処することが可能になる。したがって、万一、通常の給電
が一時的に遮断された場合でも、電圧と周波数を補助電力母線上で維持できる。
このため、前記パワーエレクトロニクス機械は、一定または可変の周波数および
電圧を有する同期／非同期発電機のように、複数の電源と共に使用することがで
き、さらに、二次電圧に合った水準の変圧器と共に使用することもできる。さら
に、補助電力母線は、複数の並列電源により給電してもよい。

【００２９】本発明のプラントに関する別の好ましい実施例によれば、パワーエレクトロニ
クス機械が、補助電力発電機から補助電力母線へ、または補助電力母線から補助
電力発電機へ、あるいは代替例として、多重巻線機の補助電力巻線から補助電力
母線へ、または補助電力母線から多重巻線機の補助電力巻線へ、電力が流れるよ
うに任意に制御することを目的に配置されている。さらに、この補助電力発生装
置を使用して、電気機械に電気的遅延が生じた際にそのまま停止させることも可
能である。このことは、機械的ブレーキをかける必要が生じた後に、電気的遅延
が開始速度の５乃至１０％までしか実現できない周知の技術と比較すると大きな
利点である。したがって、本発明では、このような機械的ブレーキ装置を必要と
していない。

【００３０】本発明によるプラントのさらに別の好ましい実施例によれば、電気機械が同期
機である場合、補助電力発電機の界磁巻線を短絡することができ、その固定子側
には、位相位置と周波数を有する３相電圧が供給されることから、補助電力発電
機は、非同期機として最大ブレーキトルクの回転方向に作動する。この非同期動
作は、同機が停止するまで継続される。

【００３１】本発明によるプラントのさらに別の好ましい実施例によれば、補助電力発電機
の巻線を短絡することができ、少なくとも１本の固定子巻線に直流電流を給電す
ることが可能である。この場合、単一象限動作用の静止形周波数変換器または独
立したサイリスタ変換装置を配置して、直流電流を固定子巻線に供給するのが望
ましい。

【００３２】本発明によるプラントのさらに別の好ましい実施例によれば、補助電力発電機
が、周波数に適合した磁極数（pole number)で設計されている。さらに、補助電
力母線は、複数の入力、例えば、直接接続される入力と、１つまたはそれ以上の
周波数変換器を介する入力を有している。入力が二重にあることによって、母線
上で電圧を遮断せずに、選択対象となる電源間の切り換えを行なうことが可能に
なる。

【００３３】

【好ましい実施例の記載】

本発明のより詳細な説明を行なうために、例として選択された本発明によるプ
ラントの実施例について、添付図面の図３乃至図２２を参照しながら、以下に詳
しく説明する。

【００３４】第３図は、本発明による電力プラントの一実施例のための回路図であり、発電
機２、４、６のような数台の交流電力形電気機械と変圧器８とからなり、本発明
により高電圧の母線に直接接続されるように構成され、前記母線は通常、回路遮
断器９を介して４０乃至４００ｋＶの範囲内で電力ネットワークに接続されてい
る。発電機２は、パワーエレクトロニクス装置を介して通常４００Vの電圧で布設されている補助電力母線に接続するための独立した補助電力巻線１０を有する
ように設計されている。パワーエレクトロニクス装置は、補助電力巻線１０と直
流電圧中間リンク１４との間に接続された整流器１２の形態による入力ステップ
１２で構成されている。直流電圧中間リンク１４と補助電力母線との間には、イ
ンバータの形態による出力ステップ１６と変圧器１８が配置されている。この入
力ステップ１２と、直流電圧中間リンク１４と、出力ステップ１６によって、原
則的に、一定の直流電圧中間リンクを備えた静止形周波数変換器が構成されてい
る。

【００３５】また、発電機４は、補助電力のタッピングを行なうために変圧器２０と入力ス
テップ２２を介して直流電圧中間リンク１４に接続されているタッピング端子を
備えている。

【００３６】発電機６は独立した補助電力発電機２４を駆動するために配置され、補助電力
発電機２４は入力ステップ２６を介して直流電圧中間リンク１４に接続される。

【００３７】また、補助電源の別の例により、接地変圧器８が直接母線に接続され、かつ補
助電力のタッピングを行なうための余分な２次巻線２８を備えていることが示さ
れている。この２次巻線２８は、入力ステップ３０を介して直流電圧中間リンク
１４に接続されている。

【００３８】さらに、電池３２によるバックアップ回路が、通常の動作中に回路を遮断する
半導体整流器３４と抵抗器３６を介して、直流電圧中間リンク１４に接続されて
いる。入力ステップ１２、２２、２６、３０用の通常の電源が、一時的な過負荷
時や給電の一時的な遮断において静止形周波数変換器の出力電圧を一定に保つう
えで限界があるときには、バックアップ回路３２、２４、２６が動作して、直流
電圧中間リンク１４の電圧を一定に保持する。これにより、一時的な過負荷時や
遮断時に電源が過負荷になることがなくなる。このため、バックアップ回路３２
、３４、３６は、直流電圧中間リンク１４を強化する働きをする。

【００３９】図３に示す直流電圧中間リンク１４の給電のように並列に配置された入力をい
くつか有するシステム方式では、負荷を配分する機械を具備していてもよい。

【００４０】入力が最大許容電流となっている場合、入力ステップ１２、２２、２６、３０
の出力電圧レベル、すなわち、直流電圧中間リンク１４の電圧は、そのとき接続
されているバックアップ回路３２、３４、３６のバックアップ電圧のレベルより
も低い。

【００４１】さらに、補助電力母線は、並列な入力、すなわち、ディーゼル駆動発電機３８
と、変圧器４０を介して接続されている外部電源と、直流電圧中間リンク１４か
らの入力１６および１８を有する。

【００４２】図４では、余分な補助電力巻線４４を有する同期機４２の形態を有する電気機
械を備えた実施例についてさらに詳しく示している。補助電力巻線４４からの電
圧は、パワーエレクトロニクス装置の入力ステップ４６で整流される。パワーエ
レクトロニクス装置４８の直流電圧中間リンクでは、一定の電圧Ｕから、抵抗器
Ｒ１とインダクタンスＬ間の負荷依存電圧降下ΔＵＲＬを差し引いた分として視
覚化された負荷依存電圧値ＵＬＳが得られる。

【００４３】さらに、図３を参照しながら説明がなされたように、直流電圧中間リンク５０
もまた、電池５２と、半導体整流器５４と、抵抗器５６の形態でバックアップ回
路を形成している。

【００４４】補助巻線４４からの電源回路５８における最大許容電流Ｉｍａｘにおいて、直
流電圧中間リンク５０の電圧レベルＵＬＳは、バックアップ回路５２、５４、５
６からのバックアップ電圧ＵＢのレベルよりも低いことから、該リンクは、半導
体整流器５４を介して接続されている。

【００４５】バックアップ回路は、抵抗器５６経由で充電され、通常の動作中に半導体整流
器５４によって回路が遮断される。

【００４６】電圧と周波数が一定であれば、入力ステップ４６は、従来のダイオードブリッ
ジによって形成可能であり、抵抗器Ｒ１とインダクタンスＬにより負荷依存電圧
降下ΔＵＲＬが得られる。電源電圧が電圧レベルと周波数のいずれも変化する可
能性のあるシステム方式では、入力ステップ４６を制御可能な半導体素子によっ
て実現することが好ましく、直流電圧中間リンク５０の電圧レベルＵＬＳを電流
制御電圧制御装置によって電流作動状態に調整する。バックアップ回路の電池５
２の保守充電は、従来の充電池用機械を使用して行なわれ、半導体整流器は、例
えば、バックアップ回路の始動を制御するための点火回路を有するサイリスタス
イッチと入れ換えてもよい。

【００４７】減衰器６０と変圧器６２とからなるパワーエレクトロニクス装置４８の出力ス
テップでは、電圧の変換と高調波成分のフィルタリングが行なわれ、この点につ
いて、図８に基づきさらに詳しく説明されている。

【００４８】補助電力の分配は、通常、交流電圧母線６４と、１または２本の直流電圧母線
６６、６８とにより構成されている。直流電圧母線６６、６８は、電池７０、７
２およびインバータ７４、７６により給電される。インバータ７４、７６は、交
流電圧母線６４またはパワーエレクトロニクス装置４８の中間リンク５０から給
電可能である。

【００４９】図５では、図２に示したものとよく似た実施例が示されているが、機械４２の
励磁には、異なる別の供給手段が使用されている。余分な補助電力巻線４４は励
磁用電源として使用される。したがって、機械４２の界磁巻線７４、すなわち、
電源フィールドは、励磁器の電源から直流電気的には分離している。

【００５０】励磁は、従来の静止形変換装置、または、独立した同期機あるいは永久磁石発
電機７６、または、補助電力巻線４４の代わりに用いられる補助電力母線６４か
らの電源により行なってもよい。

【００５１】この他に、励磁は、入力と出力が直流電気的に分離しているチョッパ接続７８
を用いて、直流電圧中間リンク５０によって実現することもできる。

【００５２】機械４２の励磁用に選択される電源の種類は、主に所望する励磁の強度によっ
て異なる。補助電力母線６４からの電源は、通常、強い励磁が必要な場合には選
択されない。

【００５３】図６では、図２および図３とよく似た実施例が示されており、この図では、補
助電力が、並列に配置された入力５８、７８、８０を介して直流電圧中間リンク
５０に給電される。機械４２の励磁用に用いられる２つの予備装置、すなわち、
補助電力巻線４４からの電源と、直流電圧中間リンク５０からの電源が図に示さ
れている。冗長性を必要とするときには、励磁に２つの予備装置を使用するとよ
い。

【００５４】したがって、図６に示す実施例では、パワーエレクトロニクス装置は、複数の
並列な入力ステップ５８、７８、８０を具備している。各電源間で直流電気的な
分離が必要とされている場合は、各入力ステップに変圧器を追加する。１または
それ以上の電源を保護する目的から電流を制限する必要がある場合、各入力ステ
ップの個々の電圧変動率が電流制御されていなければならない。本実施例では、
多様な電源からの入力回路には、可変電圧と可変周波数が与えられている。

【００５５】図７では、図６に示すような直流電圧中間リンク５０への複数の並列な入力を
有する別の実施例が示されており、その入力電源のうちの一つは、余分な２次巻
線８４を有する接地変圧器８２により構成されている。接地変圧器８２の主要な
役割は、１台またはそれ以上の並列な発電機４２、８６、８８の動作中、循環し
ている第３高調波電流を消すために、システム接地用に人為的な零点を作り、こ
の零点電流を外部事故の事象にとどめることにある。

【００５６】この図では、変圧器８２、ＡＬＴ１またはＡＬＴ２からの２つの電源がそれぞ
れ示されている。ＡＬＴ１では、直流電圧中間リンク５０を介して給電されるが、ＡＬＴ２では、補助電力母線９０が接地変圧器８２の２次巻線８４から直接
給電される。この場合、２次巻線８４からの電圧は、補助電力母線９０の電圧に
合ったものでなければならない。

【００５７】図８は、パワーエレクトロニクス装置の主要回路の実施例についてさらに詳し
く示したものであり、この回路は、電源と、収集点として機能する直流電圧中間
リンク５０との間に接続された入力ステップにより構成されている。すでに述べ
た通り、電池５２と、半導体整流器５４と、抵抗器５６とからなるバックアップ
回路は、直流電圧中間リンク５０に接続されており、出力ステップは、直流電圧
中間リンク５０と補助電力母線との間に接続され、電圧変換と高調波のフィルタ
リングが行なわれる。主に電源からの電圧を整流するための入力ステップと、電
圧を反転させるように作られた出力ステップは、それ自体周知であることから、
詳細な説明は省略する。

【００５８】図９では、補助電力発電用装置を電気機械の電気的遅延にも用いられ、制動効
果の作用によって静止状態にできるような本発明によるプラントの実施例が示さ
れている。

【００５９】したがって、プラントは、ブラシなし励磁を伴う電気機械９２と、同じくブラ
シなし励磁を伴う補助電力発電機９４とを具備している。補助電力発電機９４は
、静止形周波数変換器９６を介して補助電力母線９８に接続されている。また、
外部電源１００またはディーゼル発電機１０２などの他の電源が補助電力母線９
８に接続されていてもよい。

【００６０】共通の回転励磁器１０４が、電気機械９２や補助電力発電機の励磁用に設けら
れている。この励磁器は、永久磁石発電機１０６と、サイリスタブリッジ１０８
、１１０などの整流素子からなり、発電機９２、９４の界磁巻線１１２、１１４
に電流を供給する。サイリスタ・ブリッジ１０８、１１０は、それぞれ無線通信
用の各自の装置を介して固定制御手段１１６により制御される。各通信装置は、
制御手段１１６に接続された固定の送信／受信装置１１８と、回転励磁器上で使
用される受信／送信装置１２０とからなる。

【００６１】図９では、励磁制御により、機械９２の出力電圧を制御できるような機械９２
および制御手段１１６間の接続１２２が示されている。さらに、機械９２の位相
整合に必要なネットワーク電圧を測定するための接続１２４も示されている。

【００６２】本実施例において、補助電力発生装置は、複数象限動作用の周波数変換装置９
６からなり、機械９２の電気的遅延に使用できる。また、補助電力発電機９４の
界磁巻線１１４を短絡させ、その固定子側に位相位置と周波数を有する３相電圧
を供給し、補助電力発電機９４（同期機）が最大ブレーキトルクの回転方向に非
同期機として作動できるようにすることによって制動効果が得られる。非同期運
転は、機械９２が、完全に静止するまで継続される。この点について、図１２を
参照しながらさらに詳しく以下に説明する。

【００６３】制動効果は、補助電力発電機９４の界磁巻線１１４を短絡させ、固定子巻線に
直流電流を供給した場合にも得られる。この点について、図１３を参照しながら
以下にさらに詳しく説明する。

【００６４】補助電力発電機９４がどのように遅延用に使用できるかは、どのくらい長く損
傷なしに過負荷状態に保てるかによって決まる。

【００６５】図１０は、補助電力母線１２６への想定可能な入力をいくつか例示したもので
ある。外部電源１２８とディーゼル発電機１３０の他に、例えば、共通の周波数
変換装置１３６を共有する２台の発電機１３２、１３４が示されており、その使
用時には、補助電力発電機１３２、１３４を（変圧器１３８を介して）補助電力
母線１２６に接続できる。したがって、予備電源１２８、１３０の他に、周波数
変換装置１３６経由の電源や、補助電力発電機１３２、１３４から直接接続され
た電源も可能である。

【００６６】図１１は、複数の電圧レベルを有する補助電力分配を行なった実施例を示して
いる。発電機１４０、１４２は、６ｋＶレベルに直接接続されてもよく、また、
余分な２次回線を有する変圧器１４４、１４６を介して、補助電力母線１５０に
直接接続されるか、あるいは、周波数変換装置１４８を介して接続されてもよい
。補助電力母線は、通常、０．４ｋＶで布設され、すでに述べた通り、変換器１
５２、１５４を介して直流電圧母線１５６、１５８に給電する。しかし、他の電
圧レベル、すなわち、複数の電圧レベルも使用可能である。

【００６７】図１２は、遅延動作中に補助電力発電機の界磁巻線１６２を短絡する原理につ
いて、さらに明確に示したものである。界磁巻線１６２は、各自の点火回路１７
２、１７４を有する２つの逆方向サイリスタ１６８、１７０からなるサイリスタ
短絡器１６６を介して、励磁器１６４に接続されている。また、本機が、最大ブ
レーキトルク用の回転方向に非同期機として作動するように、発電機１６０の固
定子側には、位相位置と周波数を備えた周波数変換器１７６を介して、交流電圧
が給電される。

【００６８】図１３は、サイリスタ変換器１７８から発電機１６０に固定子側の直流電圧が
供給される代替実施例を示したものである。このようにして逆電流による制動が
行なわれ、直流電圧によって制動効果が得られる。

【００６９】図１４は、独立した補助電力発電機Ｇ２が始動電動機として使用される本発明
によるプラントの実施例を示している。補助電力発電機Ｇ２は、電力ネットワー
クに直接接続されている電気機械Ｇ１によって駆動される。補助電力母線２４０
は、通常、０．４ｋＶの電圧で布設され、３つの入力予備、すなわち、ディーゼ
ル発電機Ｇｄと、変圧器Ｔ２経由の外部電源２４１からの入力と、電圧調整用の
変圧器Ｔ１を介して補助電力母線２４０に接続されている補助電力発電機Ｇ２と
を有している。機械Ｇ１が始動する時点では、回路遮断器ＣＢ１、ＣＢ２、およびＣＢ５は開状態である。次に、前記電源予備Ｇｄと２４１のうちのいずれか
を経由して、補助電力母線２４０に電圧がかけられる。始動プロセスの第１段階
の時間中、回路遮断器ＣＢ４は閉状態、回路遮断器ＣＢ５は開状態であり、この
ことから、周波数変換器ＦＣが補助電力発電機Ｇ２に直接接続されていることに
なる。始動プロセスの第２段階の時間中は、回路遮断器ＣＢ４が開状態、回路遮
断器ＣＢ５が閉状態となる。始動プロセス中は、補助電力発電機Ｇ２の励磁器Ｅ
ＸＣが、変圧器Ｔ３経由で補助電力母線２４０から給電される。機械Ｇ１が段階
的にモータ動作に入ると、通常の励磁への切り換えが行なわれ、機械Ｇ１経由の
電源と補助電力発電機Ｇ２により、外部ネットワークからの補助電力母線２４０
に電圧が印加される。このとき、回路遮断器ＣＢ１は閉状態であり、他の補助シ
ステムは始動可能である。

【００７０】図１５は、本発明によるプラントの代替実施例を示したものであり、ここでは
、機械Ｇ１の独立した補助電力巻線２４２が始動時に用いられる。図１４の実施
例と同様に、補助電力母線２４０は３つの入力予備を有しており、その中の１電
源は機械Ｇ１の独立した補助電力巻線２４２であり、電圧調整用の変圧器Ｔ１を
介して補助電力母線２４０に給電する。始動プロセスは、図１４の実施例と同様
であり、機械Ｇ１がモータ動作に入った時点で、励磁器ＥＸＣによる通常の励磁
への切り換えが行なわれ、機械Ｇ１とその補助電力巻線２４２を通じて外部ネッ
トワークからの補助電力母線２４０に電圧が印加される。同期機Ｇ１がモータ動
作に入ると、同時動作モード、例えば、空気または真空によるタービン部を駆動
する同期電動機モード、電圧を維持するために無効電力を発生する同期補償器モ
ード、補助電力母線に有効電力と無効電力の両方を降圧して伝送する変圧器モー
ドを選択できる。

【００７１】図１６は、図１５の実施例の代替実施例であり、３巻線変圧器２４４が機械Ｇ
１の補助電力巻線２４２に接続されている。補助電力母線２４０は、３巻線変圧
器２４４の一方の２次巻線と変圧器２４３を介して給電されるが、３巻線変圧器
２４４のもう一方の２次巻線は、機械Ｇ１の励磁に用いられる。通常の動作だけ
でなく、始動プロセスも、図１５の実施例と同様に行なわれる。

【００７２】図１７は、本発明によるプラントの実施例を示すものであり、始動用に共通の
周波数変換装置ＦＣを有する２台の機械、すなわち、発電機２４６、２４８を具
備している。各発電機２４６、２４８は、図１５の実施例と同様に、余分な補助
電力巻線２５０、２５２からなり、補助電力母線２５４への給電を行なう。補助
電力系統は回路遮断器ＣＢ７に接続可能であり、前記補助電力巻線は、それぞれ
回路遮断器ＣＢ１およびＣＢ４の支援により、補助電力母線２５４から切り離す
ことができる。この図では、接続部Ｃ１とＣ２をそれぞれ経由して機械２４６お
よび２４８に接続されるタービン部ＳＴ１およびＳＴ２も示されている。その他
の点において、図１７に示される実施例の機能は、図１５の実施例と同様である
。

【００７３】図１８は、プラント内の機械２５６、２５８の速度が可変である場合の補助電
力分配のさらに別の原理を示している。この補助電力分配には、４つの予備入力
ルート、すなわち、機械２５６または機械２５８のいずれか一方から、あるいは
、ディーゼル発電機２６０または外部電源２６２から発電所レベルの電圧が印加
される。機械２５８の始動時に、機械２５８の補助電力分配には発電所レベルの
補助電力分配を介して一時的に電圧が印加されるが、機械２５８からの通常の入
力は電圧の印加前に開状態となる。始動および電圧蓄積後、通常の励磁への切り
換えが生じ、機械２５８はその補助電力を生成する。また、内蔵電動機２６４の
支援により、電源ネットワークの電圧および周波数が変化しても、ポンプ駆動等
に対して一定の速度が維持される。直流電圧および交流電圧の分配母線は、すで
に述べた通り、発電所レベルの補助電力分配に接続される。また、すでに述べた
通り、一定の直流電圧中間リンク２７０と予備電池２７２により、周波数変換器
２６６、２６８を通じて、優先権のある交流電圧分配母線の方に給電される。

【００７４】例として上に説明されている実施例の各代替実施例は、本発明の範囲内で実現
可能である。したがって、ダイオード整流器を備えた静止形励磁器またはブラシ
なし励磁器の支援により、補助電力発電機および電気機械の両方を励磁できる。
さらに、補助電力発電機および補助電力母線間を適合させて連結することも、当
然、異なる複数の方法によって実現可能である。始動方法およびその原理はプラ
ントごとに様々であり、独立した電源、おそらく、独立したディーゼル発電機か
ら周波数変換器に給電することにより始動させてもよい。

【００７５】補助電力発電機用の導体およびその他備品は、各電気機械の周波数変換器の始
動だけでなく、電気制動にも利用可能である。

【００７６】図１９は、本発明によるプラントが具備しているタイプの交流機械の一部を示
した図であるが、回転子は、固定子１の構造がよく見えるように取り除かれてい
る。固定子１の主要部分は、固定子枠２５、固定子歯２７からなる固定子鉄心３
、および、外側背面部５の輪郭を定める固定子背面である。さらに、固定子は、
絶縁導体により形成され、かつ個々の固定子歯２７の間に形成された自転車チェ
ーンのような形をした（図２１を参照）スロットとも呼ばれるスペース７に配置
された固定子巻線２９から構成されている。図２１では、固定子巻線２９が導体
だけで示されている。図１９から明らかなように、固定子巻線２９は固定子１の
両側にコイル端パッケージ３１を形成している。また、図２１では、絶縁導体が
固定子の半径方向の位置によって複数の寸法に段階付けられることが明らかであ
る。

【００７７】さらに大型の従来機では、固定子枠２５が溶接鋼板構造であることが多い。大
型機械では、積層コアとも呼ばれる固定子鉄心３は、通常、隔壁を形成する５ｍ
ｍの通風ダクトによって互いに分離された約５０ｍｍの軸方向長さを有する層成
鉄心に分割された０．３５ｍｍの板によって作成されている。しかしながら、本
発明によるプラントに具備されているタイプの機械では、この通風ダクトが削除
されている。大型機械では、適正なサイズの打抜きプレートセグメント９を第１
の層に積み重ね、層を次々に十文字形に配置していき、固定子鉄心３の完全なプ
レート形部品を作成することにより、各層成鉄心の構造が実現する。各部品と隔
壁は、圧力リング、圧力フィンガーまたは圧力セグメントに対して加圧された圧
力シャンク３３によって共に支持されている。図１９では、圧力シャンクが２つ
だけ示されている。

【００７８】図２０は、本発明によるプラント内の１台または複数の機械の巻線に使用され
る絶縁導体の断面図である。絶縁導体１１は円形の断面を有し、例えば、銅（Ｃ
ｕ）からなる数本のストランド３５により構成されている。このストランド３５
が絶縁導体１１の中心に配置されており、第１の半導体層１３がストランド３５
の周囲に配置されている。絶縁層３７、例えば、ＸＬＰＥ絶縁が第１の半導体層
１３の周囲に配置されている。また、絶縁層３７の周囲には第２半導体層１５が
配置されている。この絶縁導体は柔軟性があり、有効寿命を通じてその特性を維
持する。前記３層は、絶縁導体が曲げられたときにも互いに密着した状態を保つ
ように構成されている。絶縁導体は、２０乃至２５０ｍｍ以内の直径と、８０乃
至３０００ｍｍ²以内の導電面積を有している。

【００７９】図２１は、固定子１のセグメント９を有する機械の扇形区分と、該機械の回転
子１７上の回転子極３９を概略的に示したものである。この図から、固定子巻線
２９が、個々の固定子歯２７の間に形成された自転車チェーンのような形をした
スペース７に配置されていることも理解できる。各固定子歯２７は、外側背面部
５から半径方向内側に延びている。

【００８０】図２２は、スロット７の固定子巻線２９を有する図２１の扇形区分の１歯ピッ
チに当たる区分を示しており、半径方向に見て最も内側のステップが最小の半径
となり、半径方向に見て最も外側のステップが最大の直径となる３つのステップ
により構成されている。各ステップでは巻線が４巻きされており、スロット７の
最も外側の半径が底部４１、最も内側の半径が最上部２１である。図２２の実施
例では、補助電力巻線４３が延びているスロットの底部４１に接続されているチ
ャネル２３に補助電力巻線４３が配置されていることが明らかである。さらに、
補助電力巻線４３が配置されているチャネル２３は、固定子巻線２９に対して半
径方向に配置されている。所望の補助電力電圧に応じて巻線の適正な巻き数が得
られるように、適正な数のスロット７にスロットの底部２０のチャネル２３が設
けられることによって、瑕疵のない補助電力巻線が実現できる。図２２に示す位
置は巻線を組み立てるうえで有利である。さらに、この位置によって、余分な巻
線上での損失が少なくなり、主要な巻線の漏れリアクタンスが増加しないことが
約束される。補助電力巻線は主要巻線と同様に構成されているが、巻き数はかな
り少ないことから端子電圧が低くなる。補助電力巻線からの電力出力は、１ｋW 程度の水準から本機の総出力の約２５％までの範囲内にある。したがって、補助
電力巻線は、電力が小さい巻線であることから、スロット７の底部に配置されて
いる。

【００８１】所内要件の補助電力電圧は、一定の値、例えば、４００Ｖ乃至６９０Ｖ、６９
０Ｖ乃至３ｋＶ、３ｋＶ乃至６．６ｋＶ、または１０ｋＶに定められている。し
かし、発電機構造の主要な設計のパラメータによって、このような特定の電圧レ
ベルが得られなくなることも考えられることから、これらの値への変圧が比較的
簡単な変圧器で得られるように、補助電力巻線は、これらの値にできるだけ近く
なるような寸法になっている。

【００８２】図２２に示す補助電力巻線の実施例は、巻線の位置の想定可能な一つの方法に
すぎず、巻線は、スロットの最上部２１や、スロットに沿った別の任意の位置に
配置されてもよい。また、スロットには、巻線が２巻き以上あってもよい。また
、すべてのスロットに補助電力巻線が必ずしも有る必要はなく、１スロットおき
、あるいは、２スロットおきに巻線が設けられていてもよい。したがって、本発
明の範囲内で、発電機の設計パラメータや、所内要件に必要な補助電力電圧次第
で、実施例の多くの変更態様が選択されることも可能である。すべての実施例に
共通の特徴は、発電機に高圧型の固定子巻線が設けられていることと、補助電力
巻線が、スロット内またはその付近に配置されている点にある。また、スロット
「内またはその付近」とは、スロットのスペース７が補助電力巻線４３用のチャ
ネル２３に通じていることを意味している。

【００８３】したがって、固定子は、上記の種類の固体絶縁導体による補助電力巻線として
機能する少なくとも一つの巻線システムからなり、前記固定子は、前記絶縁導体
が磁束と連携し、誘導電圧が分配ネットワークまたは伝送ネットワークとの直接
接続に適した水準、すなわち、通常３６ｋＶ乃至８００ｋＶに確実になるように
設置および配列されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】周知の技術による電力発電所内の補助分配に関する概略図である。

【図２】周知の技術による電力発電所内の補助分配に関する概略図である。

【図３】本発明による発電所の一実施例のための直流電圧中間リンクを介して補助電力
母線に給電する多様な補助電力電源を備えた回路図である。

【図４】補助電力を得るための図３の各例のうちの一つについてさらに詳細に示した図
である。

【図５】本発明による発電所内の電気機械を励磁する各種機械を示す図である。

【図６】複数の電源が並列に配置されている場合の補助電力を得る方法原理を示す図で
ある。

【図７】余分な２次巻線を有する接地変圧器の形態によって別の電源を追加した、図６
の実施例の変更態様を示す図である。

【図８】上の図に示される各実施例のパワーエレクトロニクス装置の出力回路の例をさ
らに詳しく示す図である。

【図９】電気機械の電気的遅延にも使用できる補助電力発電機によって補助電力が生成
される実施例を示す図である。

【図１０】補助電力母線への複数の入力が予想される実施例を示す図である。

【図１１】補助分配が複数の電圧レベルを有する実施例を示す図である。

【図１２】遅延動作中に引き起こされた補助電力発電機の界磁巻線の２つの短絡例を示す
図である。

【図１３】遅延動作中に引き起こされた補助電力発電機の界磁巻線の２つの短絡例を示す
図である。

【図１４】独立した補助電力発電機が静止形周波数変換器の始動に用いられる本発明によ
るプラントの実施例を示す図である。

【図１５】独立した補助電力巻線が、同期機の静止形周波数変換器の始動に用いられる実
施例を示す図である。

【図１６】独立した補助電力巻線が同期機の周波数変換器の始動に用いられ、かつ電圧調
整が３線式変圧器を使用して行なわれることを特徴とする本発明によるプラント
の実施例を示す図である。

【図１７】共通の周波数変換機械を備えた２台の発電機を有する実施例を示す図である。

【図１８】可変速度の発電機を有する本発明によるプラントの実施例において、補助電力
の分配を行なうための原則的方法を示す図である。

【図１９】本発明による電力プラント内の回転電気機械の固定子の直径方向の断面を示す
略斜視図である。

【図２０】本発明による電力プラント内の機械の巻線に用いられる絶縁導体の断面図であ
る。

【図２１】本発明による電力プラント内の回転電気機械のセクターの略図である。

【図２２】図２１に示す半径方向セクターの１歯ピッチに対応する固定子のセクターを示
す図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月３０日（２０００．３．３０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 3/28 Ｈ０２Ｋ 3/28 Ｊ 3/30 3/30 3/40 3/40 19/34 19/34 19/38 19/38 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ホレランド，モンススウェーデン．エス−723 53 ヴェステロス，フォルンフォルスカルガタン 52 (72)発明者カールッソン，トミースウェーデン．エス−740 22 ベリンゲ, ニューヴラ (72)発明者ゲルトマー，ラーススウェーデン．エス−722 26 ヴェステロス，フムレガタン６ (72)発明者ソレンセン，アーランドスウェーデン．エス−723 55 ヴェステロス，グドルンズヴェグ 32 (72)発明者ベルグレン，ベルティルスウェーデン．エス−723 46 ヴェステロス，ローンベルガガタン２ビー (72)発明者ニュグレン，ジャン−アンダーススウェーデン．エス−722 22 ヴェステロス，カールフェルツガタン 27 ビーＦターム(参考） 5G015 GA09 GA17 JA02 JA06 JA23 JA24 JA34 JA35 JA53 JA55 5H590 AA01 AA04 AB02 CA07 CA11 CA28 CC01 CC18 CD03 CD05 CE01 CE05 DD23 DD33 DD71 DD72 DD75 EA01 EA05 EB02 EB12 FA06 FC15 FC17 FC21 FC23 FC28 GA06 GA07 JA19 JB15 5H603 BB02 BB05 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB02 CB18 CB26 CC04 CC11 CD02 CD22 CE04 FA02 5H604 AA01 BB03 BB04 BB10 BB14 CC01 CC05 CC14 DA13 PB03 5H619 AA05 AA07 BB02 BB03 PP01 PP04 PP14 PP38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続される
ように設計され、かつ、少なくとも１本の巻線を具備する交流電流型の少なくと
も１台の電気機械（２、４、６、８）からなり、該機械（２、４、６、８）の該
巻線が、少なくとも１本の導体（３５）と、該導体の周囲を囲む半導体特性を有
する第１の層（１３）と、該第１の層の周囲を囲む固体絶縁層（３７）と、該絶
縁層の周囲を囲む半導体特性を有する第２の層（１５）とからなるとともに、補
助電力手段（１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、
３０、３２、３４、３６、３８、４０）が配列されることにより、必要な補助電
力が提供されることを特徴とする電力プラント。
【請求項２】該第１の層の電位が、該導体の電位にほぼ等しくなることを
特徴とする請求項１に記載のプラント。
【請求項３】該第２の層が、該導体の周囲にほぼ等しい電位面を形成する
ように配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラン
ト。
【請求項４】該第２の層が、既定の電位に接続されていることを特徴とす
る請求項３に記載のプラント。
【請求項５】該既定の電位が接地電位であることを特徴とする請求項４に
記載のプラント。
【請求項６】該機械の巻線の少なくとも２つの隣接層が、ほぼ等しい大き
さの熱膨張係数を有していることを特徴とする該請求項のいずれか１項に記載の
プラント。
【請求項７】該導体が、少なくともその一部が互いに電気的に接触してい
る数本のストランドからなることを特徴とする該請求項のいずれか１項に記載の
プラント。
【請求項８】該３層の各々が、接触面のほぼ全体にわたって、隣接層に固
く接合されていることを特徴とする該請求項のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項９】該絶縁導体が曲げられた場合でも、該各層が、互いに密着し
ているように配置されていることを特徴とする該請求項のいずれか１項に記載の
プラント。
【請求項１０】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、少なくとも１本の磁心と少なくとも１本の巻線を具備
する交流電流型の少なくとも１台の電気機械からなり、該巻線が、１本またはそ
れ以上の電流伝送用導体からなるケーブルによって形成され、各導体が、数本の
ストランドを有し、内部半導体層が各導体の周囲に設けられ、固体絶縁材による
絶縁層が、該内部半導体層の周囲に設けられ、かつ外部半導体層が該絶縁層の周
囲に設けられているとともに、補助電力手段の配置により、必要な補助電力が供
給されることを特徴とする電力プラント。
【請求項１１】該ケーブルが被覆を具備していることを特徴とする請求項
１０に記載のプラント。
【請求項１２】該電気機械が、回転電気機械であることと、該固定子に種
々の電圧用に設計された少なくとも２本の巻線が設けられ、該巻線のうちの１本
が補助電力用巻線として配置されることにより補助電力を発生することを特徴と
する請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項１３】該補助電力巻線が、少なくとも１本の導体と、該導体を囲
む半導体特性を有する第１の層と、該第１の層を囲む固体絶縁層と、該絶縁層を
囲む半導体特性を有する第２の層とからなることを特徴とする請求項１２に記載
のプラント。
【請求項１４】１固定子巻線（６）が、３６ｋＶ乃至８００ｋＶの範囲内
の電圧用に寸法が定められているのに対し、該補助電力巻線（２２）が、４００
V乃至２０ｋＶの安易な異の電圧用に寸法が定められていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のプラント。
【請求項１５】該補助電力巻線（２２）が、３８０乃至４２０V、６５０乃至７２５V、３．１乃至３．５ｋＶ、６．２乃至７．０ｋＶ、または９．５乃至１０．５ｋＶのような不連続な電圧範囲のうちのいずれか１範囲内の電圧を供
給するように寸法が定められていることを特徴とする請求項１２乃至請求項１４
のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項１６】該補助電力巻線（２２）が、３８０乃至４２０V、６５０乃至７２５V、３．１乃至３．５ｋＶ、６．２乃至７．０ｋＶ、または９．５乃至１０．５ｋＶのような不連続な電圧範囲のうちのいずれか１範囲内の電圧に変
圧されるような電圧を供給するように寸法が定められていることを特徴とする請
求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項１７】該補助電力巻線（２２）が３層巻線であることを特徴とす
る請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項１８】該補助電力巻線（２２）が、２つの隣接する固定子歯（４
）の間に形成されているスロット（７）の底部に配置されていることを特徴とす
る請求項１２乃至請求項１７のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項１９】該補助電力巻線（２２）が、該固定子巻線（６）に対して
半径方向に向いている該固定子（１）の余分な巻線用スペース（２３）に配置さ
れていることを特徴とする請求項１８に記載のプラント。
【請求項２０】該補助電力巻線（２２）が、該固定子（１）の全スロット
（７）に配置されていることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の
プラント。
【請求項２１】該電気機械が、発電機であるとともに、該補助電力手段が
、補助電力のタッピングを行なうための該発電機巻線上のタッピング端子からな
ることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項２２】該補助電力手段が、補助電力電源として、該電気機械によ
って駆動される、同期機や永久磁石発電機などの独立した補助電力発電機からな
ることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項２３】該補助電力発電機が、少なくとも１本の導体と、該導体を
囲む半導体特性を有する第１の層と、該第１の層を囲む固体絶縁層と、該絶縁層
を囲む半導体特性を有する第２の層とからなる少なくとも１本の巻線を備えてい
ることを特徴とする請求項２２に記載のプラント。
【請求項２４】該補助電力手段が、補助電力電源として、数台の発電機用
の母線に接続された接地変圧器の余分な２次巻線からなることを特徴とする請求
項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項２５】数台の発電機用母線に接続された接地変圧器の該巻線のう
ち少なくとも１本に、補助電力のタッピングを行なうためのタッピング端子が設
けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の
プラント。
【請求項２６】該変圧器の巻線のうち少なくとも１本が、少なくとも１本
の導体と、該導体を囲む半導体特性を有する第１の層と、該第１の層を囲む固体
絶縁層と、該絶縁層を囲む半導体特性を有する第２の層とからなることを特徴と
する請求項２４または請求項２５に記載のプラント。
【請求項２７】該補助電力手段が、該補助電力母線の電圧を一定に保持す
る電力用電子機械を介して補助電力の分配用補助電力母線に接続されている少な
くとも１台の補助電力電源からなり、該電力用電子機械に直流電圧中間リンクが
設けられ、必要に応じて、バックアップ電圧を該直流電圧中間リンクに接続でき
ることを特徴とする該請求項のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項２８】該直流電圧中間リンクの電圧レベルが既定のレベルを下回
った場合に、該直流電圧中間リンクに電池を接続し、該既定のバックアップ電圧
を該直流電圧中間リンクに供給することを特徴とする請求項２７に記載のプラン
ト。
【請求項２９】該電力用電子機械が、該電力用電子機械の該直流電圧中間
リンクに直流電圧を発生させるために該補助電力電源から得られた交流電圧を整
流する入力段からなることを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載のプ
ラント。
【請求項３０】該入力段が、ダイオードブリッジからなることを特徴とす
る請求項２９に記載のプラント。
【請求項３１】該入力段と、該電力用電子機械に具備されている出力段が
、それぞれ、変換装置からなることを特徴とする請求項２９に記載のプラント。
【請求項３２】該入力段が、該中間リンク上の直流電圧を発生するように
設計されていることを特徴とする請求項２９に記載のプラント。
【請求項３３】該入力段が、抵抗器と、インダクタとからなり、負荷依存
電圧降下を発生することを特徴とする請求項３２に記載のプラント。
【請求項３４】最大許容電流が供給されたときに、該直流電圧中間リンク
の電圧が、該バックアップ電圧を下回っているように該入力段が設計されている
ことを特徴とする請求項２３に記載のプラント。
【請求項３５】補助電力を発生する余分な巻線を有する複数の発電機が、
それぞれ、該補助電力用電子機械の各自の入力段を介して、該直流電圧中間リン
クに並列に接続されていることを特徴とする請求項２７乃至請求項３４のいずれ
か１項に記載のプラント。
【請求項３６】該補助電力母線が、ディーゼルエンジンによって駆動され
た外部電源または発電機などの追加電源から給電されることを特徴とする請求項
２７乃至請求項３５のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項３７】少なくとも１本の交流電圧母線と、補助電力を配電するた
めの少なくとも１本の直流電圧母線が、電池と、変換器を介した該補助電力母線
との両方から、あるいは、該電力用電子機械の該中間リンクから給電されること
を特徴とする請求項２７乃至請求項３６のいずれか１項に記載のプラント。
【請求項３８】該回転電気機械が、該補助電力巻線から励起されるように
配列されていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のプラント
。
【請求項３９】該電気機械が、チョッパ回路の支援により励起されるよう
に配列され、該入力および出力が、直流電気的に分離され、該入力は、該直流電
圧中間リンクに接続されていることを特徴とする請求項２７乃至請求項３７のい
ずれか１項に記載のプラント。
【請求項４０】該補助電力発電機が補助電力母線に接続されるとともに、
該電源ネットワークの電圧および／または周波数が変動したときに、内蔵電動機
が、該補助電力発電機の速度を一定に保つために配列されていることを特徴とす
る請求項２２または請求項２３に記載のプラント。
【請求項４１】該電力用電子機械が、補助電力発電機から補助電力母線へ
、または、補助電力母線から補助電力発電機へ、電力の流れを選択的に制御する
ために配列されていることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載のプ
ラント。
【請求項４２】該電気機械が同期機であり、該補助電力発電機の該界磁巻
線が短絡可能であるとともに、その固定子側に、該補助電力発電機が同期機とし
て最大ブレーキトルクの回転方向に作動するような位相位置と周波数を有する３
相電圧が供給できることを特徴とする請求項４１に記載のプラント。
【請求項４３】該電気機械が同期機であり、該補助電力発電機の該界磁巻
線が短絡可能であるとともに、該補助電力発電機の少なくとも１本の固定子巻線
に直流電流を供給できることを特徴とする請求項４１に記載のプラント。
【請求項４４】単一象限動作用の周波数変換器または独立したサイリスタ
電流変換器が配置されることにより、該補助電力発電機の少なくとも１本の固定
子巻線に直流電流を供給することを特徴とする請求項４３に記載のプラント。
【請求項４５】該補助電力発電機が、周波数を適応させるうえで適した磁
極番号に設計されていることを特徴とする請求項４１乃至請求項４４のいずれか
１項に記載のプラント。
【請求項４６】該電力用電子機械が、補助電力巻線から補助電力母線へ、
または、補助電力母線から補助電力巻線へ、電力の流れを選択的に制御できるよ
うに配置されていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のプラ
ント。
【請求項４７】該電気機械が同期機であり、該機械の該界磁巻線が短絡可
能であるとともに、その補助巻線に、該同期機が非同期機として最大ブレーキト
ルクの回転方向に作動するような位相位置と周波数を有する３相電圧を供給でき
ることを特徴とする請求項４６に記載のプラント。
【請求項４８】該電気機械が同期機であり、該機械の該界磁巻線が短絡可
能であるとともに、その補助巻線の少なくとも１本に直流電流を供給できること
を特徴とする請求項４６に記載のプラント。
【請求項４９】該電気機械が同期機であり、単一象限動作用の周波数変換
器または独立したサイリスタ電流変換器が配置されることにより、該機械の補助
電力巻線に直流電流を供給することを特徴とする請求項４６に記載のプラント。
【請求項５０】該電気機械が、個別に駆動される補助電力発電機によって
励起されるよう配置されていることを特徴とする請求項２７乃至請求項３７のい
ずれか１項に記載のプラント。
【請求項５１】補助電力発電機または補助電力巻線を有する発電機が、補
助電力母線に接続されるとともに、実際の負荷が内蔵電動機に連結され、該電源
ネットワークの電圧および／または周波数に変動が生じても、速度を一定に保つ
ことを特徴とする請求項１７乃至請求項２１のいずれか１項、または、請求項２
２または請求項２３に記載のプラント。
【請求項５２】補助電力巻線を有する該機械が、補助電力母線に接続され
、３つの同時動作モード、すなわち、空気または真空によるタービン部を駆動す
る同期電動機モード、該外部ネットワークの電圧を維持するために無効電力を発
生する同期補償器モード、補助電力母線に電力を伝送する変圧器モードで駆動で
きることを特徴とする請求項１乃至請求項２４のいずれか１項に記載のプラント
。
【請求項５３】独立した補助電力発電機を有する該機械が、補助電力母線
に接続され、３つの同時動作モード、すなわち、空気または真空によるタービン
部を駆動する同期電動機モード、該外部ネットワークの電圧を維持するために有
効電力を発生する同期補償器モード、補助電力母線に電力を伝送する変圧器モー
ドで駆動できることを特徴とする請求項１乃至請求項２４のいずれか１項に記載
のプラント。
【請求項５４】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、少なくとも１本の巻線を具備する交流電流型の少なく
とも１台の回転電気機械（２、４、６、８）からなり、該機械（２、４、６、８
）の該巻線が、少なくとも１本の導体（３５）と、該導体を囲む半導体特性を有
する第１の層（１３）と、該第１の層を囲む固体絶縁層（３７）と、該絶縁層を
囲む半導体特性を有する第２の層（１５）とからなるとともに、補助電力が、該
固定子の余分な巻線の支援により発生することを特徴とする電力プラントの手順
。
【請求項５５】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、少なくとも１本の巻線を具備する発電機の形状を備え
た交流電流型の少なくとも１台の電気機械（２、４、６、８）からなり、該機械
（２、４、６、８）の該巻線が、少なくとも１本の導体（３５）と、該導体を囲
む半導体特性を有する第１の層（１３）と、該第１の層を囲む固体絶縁層（３７
）と、該絶縁層を囲む半導体特性を有する第２の層（１５）とからなるとともに
、補助電力が、該発電機の巻線上のタッピング端子によりタッピングされること
を特徴とする電力プラントの手順。
【請求項５６】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、少なくとも１本の巻線を具備する交流電流型の少なく
とも１台の電気機械（２、４、６、８）からなり、該機械（２、４、６、８）の
該巻線が、少なくとも１本の導体（３５）と、該導体を囲む半導体特性を有する
第１の層（１３）と、該第１の層を囲む固体絶縁層（３７）と、該絶縁層を囲む
半導体特性を有する第２の層（１５）とからなるとともに、独立した補助電力発
電機が該電気機械によって駆動されることを特徴とする電力プラントの手順。
【請求項５７】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、数台の発電機用に作られた母線に接続されている接地
変圧器の他に、少なくとも１本の巻線を具備する交流電流型の少なくとも１台の
電気機械（２、４、６、８）からなり、該機械（２、４、６、８）の該巻線が、
少なくとも１本の導体（３５）と、該導体を囲む半導体特性を有する第１の層（
１３）と、該第１の層を囲む固体絶縁層（３７）と、該絶縁層を囲む半導体特性
を有する第２の層（１５）とからなるとともに、補助電力が、該接地変圧器の余
分な２次巻線から引き出されることを特徴とする電力プラントの手順。
【請求項５８】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、数台の発電機用に作られた母線に接続されている接地
変圧器の他に、少なくとも１本の巻線を具備する交流電流型の少なくとも１台の
電気機械（２、４、６、８）からなり、該機械（２、４、６、８）の該巻線が、
少なくとも１本の導体（３５）と、該導体を囲む半導体特性を有する第１の層（
１３）と、該第１の層を囲む固体絶縁層（３７）と、該絶縁層を囲む半導体特性
を有する第２の層（１５）とからなるとともに、補助電力が、変圧器巻線のタッ
ピング端子によりタッピングされることを特徴とする電力プラントの手順。
【請求項５９】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、補助電力母線に接続されている補助電力発電機の他に
、少なくとも１本の巻線を具備する交流電流型の少なくとも１台の電気機械（２
、４、６、８）からなり、該機械（２、４、６、８）の該巻線が、少なくとも１
本の導体（３５）と、該導体を囲む半導体特性を有する第１の層（１３）と、該
第１の層を囲む固体絶縁層（３７）と、該絶縁層を囲む半導体特性を有する第２
の層（１５）とからなるとともに、電力の流れが、該補助電力発電機から該補助
電力母線へ、または、該補助電力母線から該補助電力発電機へ、選択的に制御さ
れることを特徴とする電力プラントの手順。
【請求項６０】分配ネットワークまたは伝送ネットワークに直接接続され
るように設計され、かつ、少なくとも１本の巻線を具備する少なくとも１台の同
期機（２、４、６、８）からなり、該機械（２、４、６、８）の該巻線が、少な
くとも１本の導体（３５）と、該導体を囲む半導体特性を有する第１の層（１３
）と、該第１の層を囲む固体絶縁層（３７）と、該絶縁層を囲む半導体特性を有
する第２の層（１５）とからなるとともに、該機械の該界磁巻線が短絡され、か
つ、該機械の補助巻線に、該機械が最大ブレーキトルクの回転方向に非同期機械
として作動するような位相位置と周波数を有する３相電圧が供給されることを特
徴とする電力プラントの手順。