JPH03251073A - 超電導発電機のターニング装置 - 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、超電導巻線を冷却用液体を用いて冷却する超
電導発電機の制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、超電導発電機内部の回転子部（以下、ロータと
呼ぶ）は、断熱用真空層内に界磁巻線が配設されてなり
、その界磁巻線内部は冷却用液体を保持する構造となっ
ている。

そのようなロータの概念構成断面図を第３図に示す。ロ
ータは、気密に形成された回転体ｌ内部に超電導界磁巻
線２が配設されてなる。その超電導界磁巻線２も気密に
構成され内部に液体ヘリウムが封入されて巻線部分が冷
却される。回転体１と超電導界磁巻線２との間の空間部
３は断熱するため、図示せぬ真空ポンプにより真空に引
かれている。また、巻線部分には温度を見るため温度検
出器４が複数個配設されている。

この構成で、超電導発電機運転中は、回転体１、超電導
発電機Ｒ２が一体的に回転する。このとき、第４図（ａ
）（第３図のＡ−Ａ断面図）に示すごとく、外部から超
電導界磁巻線２内部に供給された液体ヘリウム５は、遠
心力により超電導界磁巻線２内面に平均して密着すると
共に、気化したガスヘリウム６はその内側に溜って、超
電導昇磁巻線２部分の冷却が一様に行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、事故発生時、超電導発電機をトリップさせる
と、第４図（ｂ）に示す如く、超電導界磁巻線２の冷却
媒体である液体ヘリウム５がロータの遠心力低下によっ
て下部に溜り、上部はガスヘリウム６のみとなる。これ
により、界磁巻線取付軸７の下部のみ不要に冷却され、
超電導界磁巻線２を含むロータの上部と下部とで極端な
温度差が生じる。この結果、ストレスが発生し、界磁巻
線取付軸７及び超電導界磁巻線２に歪みが生じる問題点
があった。

そこで１本発明は、事故時により発電機をトリップさせ
る場合も、ロータに歪みが生じることのない超電導発電
機のターニング装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、事故発生でロータを駆動する駆動機がトリッ
プした時、超電導界磁巻線の冷却液体が残存している間
はロータを冷却液体が超電導界磁巻線に平均に密着させ
るに必要な遠心力が得られる最低の回転数（通常数１０
０回転）で高速ターニングをし、冷却媒体が全て蒸発し
てから通常の低速ターニングに切替える回路を備えるも
のである。

（作　用） 事故発生により超電導発電機をトリップさせる場合、発
電機遮断器、励磁遮断器を開放し、超電導界磁巻線への
冷却用液体の供給を停止させ駆動機をトリップするが、
高速ターニングによりロータの回転数を、冷却用液体が
蒸発するまで規定回転数に保持することにより、サーマ
ルアンバランスによるロータの歪みの発生を防止する。

また冷却用液体が蒸発後はロータの自重による歪しか発
生しない為、高速でターニングをする必要はなく、低速
ターニングに切替えてロータの歪み発生を防止する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図の概略系統図と第２図
の制御装置内の部分ブロック図を参照して説明する。

第１図において、超電導発電機１１のロータは駆動機１
２に直結され、ロータ部分には更にターニングモータ等
からなるターニング装置１９が接続されており、その電
機子巻線は発電機遮断器１３を介して系統母線に接続さ
れると共に、その発電機遮断器１３の手前には過電流リ
レー１４が設けられる。また、超電導発電機１１の界磁
巻１ｓｌＸ１５は界磁遮断器Ｉ６、励磁用変圧器１７、
励磁用遮断器１８を介して系統母線に接置されている。

第２図は、超電導発電機１１の制御装置内の部分制御部
ブロック図を示したもので、超電導発電機１１の平常運
転時には１図示せぬ制御ブロックより各種ｖＪ御指令が
出されて、発電機遮断器１３、界磁遮断器１６、励磁用
遮断器１８が閉じられ、超電導発電機１１のロータは駆
動機１２により定格回転駆動される。また、ロータ内の
超電導界磁巻線２内には液体ヘリウム５が送給されて超
電導発電運転が保たれている。

この状態で、例えば発電機の主回路短絡等により過電流
リレー１４が動作すると（２０）、液体ヘリウム供給停
止指令を発生しく２２）、超電導界磁巻線２内への液体
ヘリウム５の送給を停止すると共に、発電機遮断器１３
、界磁遮断器１６をトリップさせる（２３．２４）。次
に発電機遮断器１３、および界磁遮断器１６のトリップ
をＡＮＤ回路２５を介して確認し、能動機停止指令２１
を出力する。このとき、超電導界磁巻線２内に液体ヘリ
ウム５が存在し界磁巻線温度が低であること（２６出力
）を条件に、ＡＮＤ回路２７を介して高速ターニング指
令が発生しく２８）、ターニング装置１９は、超電導発
電機１１のロータ回転速度を界磁巻線２に液体ヘリウム
５が遠心力により密着し得る回転数に保ち、ロータ周囲
に均一液面が保持できるようにする。

これにより、超電導発電機１１をトリップさせたときも
、超電導界磁巻線２内部の液体ヘリウム５を第４図（ａ
）に示した状態に保つことができる。

さらに、超電導界磁巻線２内面付着した液体ヘリウム５
が全て蒸発してガスヘリウム６に変わり超電導界磁巻線
２の温度が上昇したとき、これを温度検出器４で検出し
て温度高の状態（２６出力反転）となることにより、Ａ
ＮＤ回路２９を介して低速ターニング指令が発生しく３
０）、超電導発電機１１のロータの回転をロータの自重
による歪みの発生しない低速度へ切替える。

この様に超電導発電機１１においては、事故等により駆
動機１２がトリップしても、高速ターニングにより、超
電導発電機１１のロータの回転を規定値に保持し、その
遠心力により界磁巻線１６の冷却媒体である液体ヘリウ
ム５が回転子内で不均衡な状態になるのを防止すること
で、界磁巻線のサーマルアンバランスによる回転子のひ
ずみの問題を解決することができる。

尚、本発明の実施例では液体ヘリウムが蒸発したことを
温度検出器で行なった例を示したが、液体ヘリウムの液
面がなくなったこと液面検出器により検出して、ターニ
ング速度を切替えることも可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、事故発生により駆
動機をトリップさせた場合ロータの回転を内部の冷却用
液体が気化するまで高速ターニング駆動し続けるように
したので、サーマルアンバランスによりロータ部におけ
る歪の発生を防止することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置が適用される超電導発電機装
置の概略系統図、第２図は本発明の一実施例を示す超電
導発電機の制御装置の部分ブロック図、第３図は一般的
な超電導発電機の回転子部の断面図、第４図（ａ）、（
ｂ）はその回転子部のＡ−＾断面図である。 １１・・・超電導発電機、１２・・・駆動機、１３・・
・発電機遮断器、 １５・・・界磁巻線、 １６・・・界磁遮断器、 １９・・・ター ニング装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空層と、この真空層内に配設され、内部に冷却
   用液体を保持する超電導巻線部とからなる回転子部を備
   えた超電導発電機のターニング装置において、高速・低
   速の回転数切替を有するターニングモータと、超電導巻
   線部の温度を検出する温度検出器と、超電導発電機の駆
   動機が停止されたとき、超電導巻線部の温度が設定値以
   下の間、前記ターニングモータを高速で回転させる手段
   とを備えることを特徴とする超電導発電機のターニング
   装置。
2. （２）前記超電導巻線部の温度が設定値以上の時、前記
   回転子部を低速ターニングで回転させることを特徴とし
   た請求項１記載の超電導発電機のターニング装置。
3. （３）前記温度検出器に代えて液面計を備えたことを特
   徴とする請求項１又は２記載の超電導発電機のターニン
   グ装置。