JPH07245999A - 励磁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 励磁系に起こり得る事故を未然に防止し安全
性を向上する。 【構成】このタービン発電機は、界磁巻線２に供給され
た励磁電源によって発電を開始する発電機１と、発電機
１の界磁巻線２に初期励磁電源を供給する所内電源４
と、所内電源４からの初期励磁電源によって発電機１が
発生した電圧を基に励磁電圧を生成し界磁巻線２に供給
する励磁主回路と、所内電源４からの初期励磁電源の供
給が不要になったとき励磁主回路から所内電源を切り離
す初期励磁コンタクタ６と、初期励磁コンタクタ６の磁
芯６ａの開閉を検出するセンサ６ｂと、発電機１が発電
した発電量を計測し所定時間内に計測された電圧値に基
づいて励磁系起動の良否を判定すると共に、センサ６ｂ
により検出された磁芯６ａの開き状態に応じて励磁系起
動の良否を判定し、いずれかでも不良と判定した場合、
各励磁系を起動開始前の状態に戻す励磁制御装置７とを
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タービン発電機などの
励磁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に発電装置、例えば大容量のタービ
ン発電機などは、励磁制御装置が励磁系を制御して発電
機の発電量を調整しているが、安全性の面ではやや不安
があるため改善が望まれている。

【０００３】従来のタービン発電機には、図３に示すよ
うに、発電機３１に設けられた界磁巻線３２、発電機３
１の通常の発電経路に接続された励磁変圧器３３、三相
並行ブリッジのサイリスタ整流器３４などからなる励磁
主回路と、初期励磁を行うための電源を供給する所内電
源３５やサイリスタスイッチ３６、初期励磁コンタクタ
３７などからなる初期励磁回路と、これら各励磁回路を
制御する励磁制御装置３８と、発電機ＰＴ３９と、界磁
遮断器４０などが設けられている。

【０００４】以下、図４のフローチャートを参照して従
来のタービン発電機の初期起動から通常の並列運転、す
なわち発電状態に至までの起動動作について説明する。

【０００５】このタービン発電機の場合、通常の発電状
態の経路で循環可能な励磁量が励磁主回路で得られるま
で初期励磁回路で初期起動動作が行われる。

【０００６】すなわち、励磁制御装置３８は、まずプラ
ント側からの励磁系起動指令を受け、界磁遮断器４０を
閉じる（ステップ401 ）。この界磁遮断器４０の閉信号
によってサイリスタスイッチ３６がオンし、初期励磁コ
ンタクタ３７が開かれることで（ステップ402 ）、所内
電源３５の電圧が界磁巻線３２に供給される。

【０００７】これにより発電機３１で発電が始められ、
発電機電圧がｘ％で（ステップ403）、発電機電圧が上
昇し始める（ステップ404 ）。この通常の発電経路上の
発電機電圧は発電機ＰＴ３９を介して励磁制御装置３８
に取り込まれ、発電機３１の発電機電圧が検出される。

【０００８】そして発電経路上の電圧がｙ％まで上昇す
ると（ステップ405 ）、励磁制御装置３８はサイリスタ
スイッチ３６をオフし初期励磁コンタクタ３７を開け
（ステップ406 ）、励磁主回路から所内電源３５を切り
離す。そして励磁主回路からの励磁電圧によって界磁巻
線３２が励磁され、さらに発電機電圧が上昇しその発電
機電圧がｚ％となった段階で（ステップ407 ）、励磁系
起動完了となる。

【０００９】この励磁系起動完了は、界磁遮断器３２を
閉じてから、ある一定時間内に発電機電圧がｚ％に達し
たか否かで判断される（ステップ408 ）。そしてある一
定時間内に発電機電圧がｚ％に達しなかった場合のみ、
励磁制御装置８は励磁系の起動が失敗したものと判断し
（ステップ409 ）、界磁遮断器４０を開き（ステップ41
0 ）、界磁巻線３２に対する励磁電圧の供給を止め各励
磁回路を起動開始前の状態に戻す（矢印）。

【００１０】つまり従来のタービン発電機は初期励磁回
路が初期励磁を開始してから発電機３１の発電機電圧が
一定レベル（ｚ％）に高められるまでのトータルの流れ
の結果で起動動作についての良否判定を行っていると言
える。

【００１１】ところで、このような起動動作の良否判定
では、初期励磁回路や励磁主回路などの個々の動作が判
断対象となっていない。例えば初期励磁回路のサイリス
タスイッチ３６や初期励磁コンタクタ３７などが励磁主
回路から問題なく切り離されたか否かなどは判らない。

【００１２】このため、初期励磁コンタクタ３７が開動
作不良だった場合などは、初期励磁コンタクタ３７が開
かないまま励磁主回路の発電機電圧が上昇し続ける。そ
して励磁系起動完了の電圧値付近にまで発電機電圧が上
昇してしまうと、サイリスタスイッチ３６に逆電圧がか
かる。このサイリスタスイッチ３６はこのような状況で
ストッパダイオード（逆流防止ダイオード）の役目をす
るので、所内電源３５へ逆電圧が逆流することだけはか
ろうじて免れることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな形で事故防止することは好ましいことではない。

【００１４】例えばサイリスタスイッチ自体が故障した
場合、サイリスタスイッチがストッパダイオードの役目
を果たさなくなるため、所内電源側へ大電流が逆流し大
事故を招く恐れがあるからである。

【００１５】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、励磁系に起こり得る事故を未然に防止
すると共に安全性を向上することのできる励磁制御装置
を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は上
記した目的を達成するために、界磁巻線に供給された励
磁電源によって発電を行う発電機と、前記発電機の界磁
巻線に初期励磁電源を供給する第１の励磁系と、前記第
１の励磁系からの初期励磁電源によって前記発電機電圧
を基に励磁電圧を生成し前記界磁巻線に供給する第２の
励磁系と、初期励磁時点から前記発電機から出力される
発電機電圧を計測し、所定時間内に計測された前記発電
機電圧に基づいて励磁系起動の良否を判定する第１の判
定手段と、前記第２の励磁系によって生成される発電機
電圧が高められ前記第１の励磁系からの初期励磁電源の
供給が不要になったとき、前記界磁および前記第２の励
磁系から前記第１の励磁系を切り離す励磁切り離し手段
と、前記励磁切り離し手段により前記第１の励磁系が切
り離されたか否かを検出する検出手段と、前記検出手段
により検出された前記第１の励磁系の切り離し状態に応
じて励磁系起動の良否を判定する第２の判定手段と、前
記第１または第２の判定手段のいずれか一方によって励
磁系起動が不良と判定された場合、前記第１および第２
の各励磁系を起動開始前の状態に戻す手段とを具備して
いる。

【００１７】請求項２記載の発明は、界磁巻線を有する
発電機と、前記発電機の界磁巻線に対して界磁遮断器を
介して初期励磁電源を供給するための所定電源と、前記
所定電源と前記界磁遮断器との間に所定逆流防止手段を
介して接続され、前記初期励磁電源を所定逆流防止手段
および前記界磁遮断器を通じて前記界磁巻線に供給する
初期励磁コンタクトと、前記初期励磁コンタクトを閉じ
て前記界磁巻線に供給された前記初期励磁電源によって
前記発電機から出力される発電機電圧を基に励磁電源を
生成し前記界磁巻線に対して励磁を行う励磁主回路と、
初期励磁時点から前記発電機から出力される発電機電圧
を計測し、前記所定電源からの初期励磁電源が不要にな
った時点で前記初期励磁コンタクトに対して開動作する
よう指示する指示手段と、初期励磁時点から所定時間内
に計測された発電機電圧を基に励磁系起動の良否を判定
する第１の判定手段と、前記初期励磁コンタクタの開閉
動作状態を検出する検出手段と、前記検出手段により検
出された開閉動作状態と前記指示手段の指示内容とを基
に前記初期励磁コンタクトが正常に開閉動作したか否か
を判定する第２の判定手段と、前記第１または第２の判
定手段のいずれか一方によって動作が不良と判定された
場合、前記界磁遮断器をオフし励磁動作を停止させる手
段とを具備している。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明では、所定時間内に計測さ
れた電圧値に基づき起動動作を良否判定する第１の判定
手段に、第１の励磁系が切り離されたか否かを検出して
励磁系起動の良否を判定する第２の判定手段を付加し、
これら判定手段のいずれか一方が起動失敗と判定した場
合に、励磁系を起動前の状態に戻すので、励磁系に起こ
り得る、例えば第１の励磁系の切り離し不良事故などを
未然に防止することができる。

【００１９】請求項２記載の発明では、発電機電圧値に
基づき起動動作を判定すると共に、指示手段によって指
示されたとおりに初期励磁コンタクタが開かれたか否か
を判定し、いずれか一方の判定結果が不良であった場合
も、界磁遮断器をオフして励磁動作を停止させるので、
初期励磁コンタクタが開動作不良のまま発電機の発電機
電圧が上昇しその電圧が所定逆流防止手段や所定電源な
どに逆流することがなくなり、励磁系に起こる事故を未
然に防止でき、励磁制御装置の安全性を向上することが
できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る一実施例のタービン
発電機の構成を示す図、図２はこのタービン発電機の励
磁制御動作を示すフローチャートである。

【００２２】図１において、１は発電機である。２は発
電機１の界磁巻線である。この界磁巻線２には、初期励
磁を行う第１の励磁系と、発電機電圧を得て励磁を行う
第２の励磁系としての励磁主回路とが界磁遮断器３を介
して接続されている。

【００２３】第１の励磁系は、初期励磁用の所定直流電
圧を発生する所内電源４と、この所内電源４と界磁遮断
器３間に接続されたサイリスタスイッチ５および初期励
磁コンタクタ６とからなる。この初期励磁コンタクタ６
には、開閉自在な磁芯６ａが設けられている。またこの
初期励磁コンタクタ６には、磁芯６ａの開閉状態を検出
するセンサ６ｂが設けられている。

【００２４】励磁制御装置７は発電機１の発電機電圧を
発電機ＰＴ８を通じて測定すると共に、プラント側から
の励磁系に対する起動動作および停止動作などの指令を
受けて界磁遮断器３やサイリスタスイッチ５および初期
励磁コンタクタ６などの開閉動作を制御するものであ
る。例えばプラント側からの励磁系に対する起動指令が
あると、励磁制御装置７は界磁遮断器３を閉じる。また
この励磁制御装置７はセンサ６ｂからの検知信号を基に
磁芯の開閉状態を判定する。サイリスタスイッチ５は、
励磁主回路から所内電源４側へ励磁電源が逆流するのを
防止する働きがある。

【００２５】一方、励磁主回路は発電機１が発生した交
流電圧を励磁用に降圧する励磁変圧器１１と、この励磁
変圧器１１により降圧された交流電圧を基に界磁巻線２
に供給する直流電源を生成するサイリスタ整流器１２と
からなる。このサイリスタ整流器１２としては、例えば
三相並行ブリッジなどが用いられている。このサイリス
タ整流器１２は励磁制御装置７によりサイリスタスイッ
チ５と共にゲートが制御される。

【００２６】このタービン発電機では、プラント側から
の励磁系に対する起動指令があると、図２に示すよう
に、励磁制御装置７は、まず、初期状態にある励磁系の
界磁遮断器３を制御して閉じて（ステップ101 ）、界磁
巻線２を活かす。そして励磁制御装置７はサイリスタス
イッチ５および初期励磁コンタクタ７を起動制御する。

【００２７】すなわちサイリスタスイッチ５のゲートを
オンすると共に、初期励磁コンタクタ６の磁芯６ａを閉
じる（ステップ102 ）。

【００２８】これによって所内電源４の所定直流電圧は
サイリスタスイッチ５、初期励磁コンタクタ６および界
磁遮断器３を通じて界磁巻線２に供給される。この電源
供給によって発電機１が起動し、発電機電圧が徐々に上
昇する。この発電機電圧は発電機ＰＴ８を通じて励磁制
御装置７に取り込まれる。

【００２９】励磁制御装置７は、取り込んだ電圧を基
に、通常、発電機１が発電する発電量（発電機電圧ｚ
％）に対して何％まで発電されたかを測定する。

【００３０】そして通常の発電状態の経路で循環可能な
励磁量、例えば発電機電圧ｘ％などが検出され（ステッ
プ103 ）、さらに電圧が上昇し（ステップ104 ）、発電
機電圧がｙ％になると（ステップ105 ）、励磁制御装置
７はこれをプラント側に通知する。そしてプラント側か
ら切り離し指令を受けると、サイリスタスイッチ５およ
び初期励磁コンタクタ６を切り離すための制御を行う。
すなわちサイリスタスイッチ５のゲートをオフすると共
に、初期励磁コンタクタ６の磁芯６ａを開く（ステップ
106 ）。これによりサイリスタスイッチ５と初期励磁コ
ンタクタ６が通常の発電状態の経路である励磁主回路か
ら切り離される。

【００３１】ここで、励磁制御装置７が初期励磁コンタ
クタ６を切り離し制御したにもかかわらず、それからあ
る一定時間内に初期励磁コンタクタ６の磁芯６ａが開か
なかったことが、センサ６ｂからの検知信号によって検
出されると（ステップ111 ）、励磁制御装置７は励磁系
起動失敗と判断し（ステップ109 ）、界磁遮断器３を開
き（ステップ110 ）、励磁系を起動開始前の状態に戻す
（矢印）。

【００３２】つまり、励磁制御装置７は起動開始から励
磁系各部、例えば初期励磁コンタクタ６の磁芯６ａの動
作状態などを検出しつつ発電機電圧の上昇を測定し、不
具合の回避にあたるのである。

【００３３】このように本実施例によれば、初期励磁動
作を実行する第１の励磁系の回路構成に、初期励磁コン
タクタ６自体の動作不良を検出するセンサ６ｂとを設
け、このセンサ６ｂによって動作不良が検出されたと
き、励磁制御装置７が励磁系起動失敗と判断し、その処
置として界磁遮断器３を開いて発電機１の発電を止める
ので、初期励磁コンタクタ６が不良で第１の励磁系と励
磁主回路とが切り離されないまま励磁量が高まりサイリ
スタスイッチ５に逆電圧がかかったり、このサイリスタ
スイッチ５も故障で所内電源４へ励磁電圧が逆流するな
どの大事故を未然に防止することができる。

【００３４】なお上述した実施例では、励磁制御装置７
が上記各処理や判断を行う上で、一連の流れにおける運
転表示、進行表示、警報表示などを行う報知手段につい
ては記述していないが、この励磁制御装置に上記報知手
段を付加することは可能である。また初期励磁コンタク
タを有する他のいかなる励磁システム、例えばサイリス
タ励磁方式などの励磁システムにおいても、この発明を
適用できることは言うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、電圧値に基づき起動動作を良否判定すること
以外に、第１の励磁系の切り離し動作状態を検出して起
動動作を良否判定することの２つの方向から励磁系の起
動状態を判定し、いずれかが不良であった場合でも励磁
系を起動前の状態に戻すので、第１の励磁系の切り離し
不良から起こる事故を未然に防止できるようになり、励
磁制御装置の安全性を向上することができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、電圧値に基
づき起動動作を良否判定すること以外に、初期励磁コン
タクタの動作状態を検知しそれが指示どおり開閉動作し
たか否かを判定することの２つの方向から励磁系の起動
状態を判定し、いずれかが不良であった場合にも界磁遮
断器をオフするので、初期励磁コンタクタの動作不良の
まま発電機の発電機電圧が上昇しその電圧が所定逆流防
止手段や所定電源などに逆流することがなくなり、この
ときに起こり得る事故を未然に防止できるようになり、
励磁制御装置の安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の励磁制御装置の構成を
示す図である。

【図２】この励磁制御装置の起動動作を示すフローチャ
ートである。

【図３】従来の励磁制御装置の概略構成を示す図であ
る。

【図４】従来の励磁制御装置における励磁系の起動動作
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…発電機、２…界磁巻線、３…界磁遮断器、４…サイ
リスタ整流器、４…所内電源、５…サイリスタスイッ
チ、６…初期励磁コンタクタ、６ａ…磁芯、６ｂ…セン
サ、７…励磁制御装置、８…発電機ＰＴ、１１…励磁変
圧器、１２…サイリスタ整流器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 界磁巻線に供給された励磁電源によって
   発電を行う発電機と、 前記発電機の界磁巻線に初期励磁電源を供給する第１の
   励磁系と、 前記第１の励磁系からの初期励磁電源によって前記発電
   機電圧を基に励磁電圧を生成し前記界磁巻線に供給する
   第２の励磁系と、 初期励磁時点から前記発電機から出力される発電機電圧
   を計測し、所定時間内に計測された前記発電機電圧に基
   づいて励磁系起動の良否を判定する第１の判定手段と、 前記第２の励磁系によって生成される発電機電圧が高め
   られ前記第１の励磁系からの初期励磁電源の供給が不要
   になったとき、前記界磁および前記第２の励磁系から前
   記第１の励磁系を切り離す励磁切り離し手段と、 前記励磁切り離し手段により前記第１の励磁系が切り離
   されたか否かを検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された前記第１の励磁系の切り
   離し状態に応じて励磁系起動の良否を判定する第２の判
   定手段と、 前記第１または第２の判定手段のいずれか一方によって
   励磁系起動が不良と判定された場合、前記第１および第
   ２の各励磁系を起動開始前の状態に戻す手段とを具備し
   たことを特徴とする励磁制御装置。
2. 【請求項２】 界磁巻線を有する発電機と、 前記発電機の界磁巻線に対して界磁遮断器を介して初期
   励磁電源を供給するための所定電源と、 前記所定電源と前記界磁遮断器との間に所定逆流防止手
   段を介して接続され、前記初期励磁電源を所定逆流防止
   手段および前記界磁遮断器を通じて前記界磁巻線に供給
   する初期励磁コンタクトと、 前記初期励磁コンタクトを閉じて前記界磁巻線に供給さ
   れた前記初期励磁電源によって前記発電機から出力され
   る発電機電圧を基に励磁電源を生成し前記界磁巻線に対
   して励磁を行う励磁主回路と、 初期励磁時点から前記発電機から出力される発電機電圧
   を計測し、前記所定電源からの初期励磁電源が不要にな
   った時点で前記初期励磁コンタクトに対して開動作する
   よう指示する指示手段と、 初期励磁時点から所定時間内に計測された発電機電圧を
   基に励磁系起動の良否を判定する第１の判定手段と、 前記初期励磁コンタクタの開閉動作状態を検出する検出
   手段と、 前記検出手段により検出された開閉動作状態と前記指示
   手段の指示内容とを基に前記初期励磁コンタクトが正常
   に開閉動作したか否かを判定する第２の判定手段と、 前記第１または第２の判定手段のいずれか一方によって
   動作が不良と判定された場合、前記界磁遮断器をオフし
   励磁動作を停止させる手段とを具備したことを特徴とす
   る励磁制御装置。