JPH0363643B2

JPH0363643B2 -

Info

Publication number: JPH0363643B2
Application number: JP594585A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Imaizumi; Masahiro Sawazato
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1985-01-18
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1991-10-02
Also published as: JPS61167104A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、蒸気タービン発電設備における負
符遮断時のオーバースピードを防止するために設
ける過速防止装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、蒸気タービンの回転数制御系として、第
３図に示すような油圧式回転数制御系が知られて
いる。すなわち、第３図において、参照符号１０
はボイラを示し、このボイラ１０で発生した蒸気
は加減弁用主サーボ１２を介して蒸気タービン１
４へ供給され、発電機１６を駆動する。前記蒸気
タービン１４の回転数は、回転数検出器１８で検
出され、得られた検出値は回転数設定値２０で設
定された設定値と比較される。この結果得られた
回転数偏差は、補助従動ピストン２２、パイロツ
ト弁補助サーボ２４、加減弁用従動ピストン２６
で増幅され、前記加減弁用主サーボ１２をフイー
ドバツク制御操作するよう構成される。すなわ
ち、蒸気タービン１４は、回転数偏差に応じて蒸
気流量が加減されるよう制御される。

そこで、このような状態において、蒸気タービ
ン１４が負符遮断を行つた場合、蒸気タービン１
４の回転数が上昇するが、この時の回転数は許容
値内に収まるように厳密な制御が要求される。し
かるに、前述した従来の回転数制御系において
は、回転数が回転数設定値２０の値になるよう加
減弁用主サーボ１２を閉方向に操作するが、これ
は回転数が現に上昇した後に感知されて指令を発
生するため、その動作は遅延する。このため、回
転数の上昇値が許容値に収まらないことが起り得
る。

このような観点から、従来の回転数制御系にお
いては、過速防止装置が併用されている。すなわ
ち、この過速防止装置は、過速防止用電磁弁２８
と電磁弁操作回路３０とを備え、前記発電機１６
の出力ラインにそれぞれ計器用変圧器３２および
変流器３４を介して電力検出器３６を接続し、こ
の電力検出器３６で検出される発電機１６の出力
（有効電力）信号を電磁弁操作回路３０に入力し
て負荷遮断時のように発電機１６の出力が急減し
た際に過速防止用電磁弁２８を例えば１秒間だけ
開操作するよう構成する。この場合過速防止用電
磁弁２８は、回転数制御系の補助従動ピストン２
２の出力側において分岐した油圧回路に設け、通
常は閉状態にしておく。従つて、前述したよう
に、過速防止用電磁弁２８を開操作すると、従動
ピストン２２の出口側の油圧が急に低下し、この
結果加減弁用主サーボ１２は急激に閉状態とな
る。このように、負荷遮断の際に電力が急減する
と、電磁弁操作回路３０により過速防止用電磁弁
２８が瞬時に設定された時間だけ開状態となるた
め、回転数制御系１８，２０，２２の指令を待た
ずに加減弁用主サーボ１２が閉となり、回転数の
上昇が抑制される。

しかしながら、このように構成される従来のタ
ービン発電機における回転数制御系には次のよう
な問題点がある。例えば、第４図は前述したター
ビン発電機１６を含む系統の略図を示すものであ
る。タービン発電機１６は母線４０に接続され、
負荷４２に対し遮断器４４を介して給電するよう
回路構成される。また、参照符号４８は前記母線
４０とは異系統５０に遮断器５２を介して接続さ
れた電源を示し、前記母線４０と遮断器５４，５
６および変圧器５８を介して並列接続される。さ
らに、この電源４８は、他の系統６０において遮
断器６４を介して接続される負荷６２に対し、遮
断器６６，６８および変圧器７０を介して接続さ
れる。この場合、一般的な運用として、発電機１
６から負荷６２への給電はない。一方、負荷４２
に対しては、発電機１６および電源４８から給電
すなわち変圧器５８の潮流は電源４８より負荷４
２へ流れる方向である。そこで、電源４８がトリ
ツプしたものとすれば、発電機１６は負荷４２に
加えて負荷６２も負担することになる。この際、
発電機１６の運転状態として出力に余裕があれ
ば、発電機１６の駆動用蒸気タービン（図示せ
ず）のガバナ動作により、発電機１６の出力は増
大する。一方、系統４０と６０とが別需要家であ
る場合には、発電機１６から系統６０への送電が
認められない。従つて、このような逆潮流（系統
４０から５０，６０への潮流）を防止するため
に、遮断器５４または５６の設値点に逆電力継電
器または過電流継電器（図示せず）を設け、前記
逆潮流の際にはこれら継電器の動作により遮断器
５４または５６をトリツプさせて母線４０の単独
運転となるよう構成する。

ここで、前記過速防止装置の動作につき検討す
れば、電源４８がトリツプした際には発電機１６
の出力が増大し、続いて継電器等が動作して遮断
器５４または５６がトリツプすると、発電機１６
の出力は急減することになる。すなわち、過速防
止装置からみると、出力が大きくなつている状態
から急減するために、過速防止用電磁弁２８が開
状態となり、加減弁用主サーボ１２を閉じること
になる。この状態は、負荷４２が有るので過速度
になることはなく、過速防止装置が動作する必要
はない。この場合、加減弁用主サーボ１２を閉じ
ることは、電力系統に対して不要な外乱を与える
ことになり、単独系になつた母線４０の電力バラ
ンスを不要に乱し、場合によつては母線４０の全
停をも惹き起すことになる難点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明においては、有効電力が急速に
減少したことを検出し、所定時間だけ蒸気タービ
ンの加減弁を閉操作することにより蒸気タービン
の過速を防止するようにしたタービン過速防止装
置において、有効電力の増加の際にはその反応速
度を遅延させることにより、電力の急速な増減変
化に対してタービンの加減弁の閉操作を防止し、
電力系統に対して与える不要な外乱を防止するこ
とができるタービン過速防止装置を提供するにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

従つて、本発明においては、タービン発電機の
出力する有効電力が急速に減少したことを検出し
て所定時間タービンの加減弁を閉操作してタービ
ンの過速を防止するよう構成したタービン過速防
止装置において、発電機の有効電力を検出する電
力検出器、タービンの加減弁を開閉操作する油圧
回路に設けた過速防止用電磁弁とを設け、有効電
力の急速な増加に際し応答速度を遅延させて前記
過速防止用電磁弁の閉操作を防止するよう制御す
る回路を設けることを特徴とする。

前記のタービン過速防止装置において、過速防
止用電磁弁の制御回路は、高ゲイン増幅器と、積
分器と、極性反転増幅器と、コンパレータと、補
助リレーとから構成し、電力検出器で検出される
有効電力が急速に増加する際に積分器の時定数を
大きく設定してコンパレータの反応速度を遅延さ
せるよう構成すれば好適である。

この場合、電力検出器で検出される有効電力の
急速な増減に対する積分器の特性は、積分器の入
力側に設けた正極性および負極性の定電圧設定値
により可変に設定することができる。

〔作用〕

本発明によれば、タービン発電機の出力である
有効電力が急速に減少したことを検出し、所定時
間タービンの加減弁を閉操作することによりター
ビンの過速を防止するよう構成したタービン過速
防止装置において、有効電力の急速な増加に際し
ては加速弁の閉操作を行う制御回路の応答速度を
遅延させることができ、有効電力の急速な増減変
化に対して加減弁の追従する閉操作を防止して電
力系統の外乱防止を達成することができると共に
安定した電力平衡を低コストで維持することがで
きる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るタービン過速防止装置の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

第１図は、本発明過速防止装置の要部回路構成
を示し、第３図に示す発電機１６の出力（有効電
力）を検出する電力検出器３６の検出信号に基づ
いて回転数制御系の従動ピストン２２の出力側油
圧回路の分岐路に設けた過速防止用電磁弁２８を
制御する制御回路を示すものである。なお、説明
の便宜上、第３図に示す回路と同一の構成部分に
は同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略
すると共に発電機１６の出力増加に対する電力検
出器３６の出力を負（−）の極性とする。しかる
に、本実施例回路においては、電力検出器３６で
検出された検出信号に基づいて過速防止用電磁弁
２８を制御する信号を得るための回路構成とし
て、高ゲイン増幅器８０、積分器８２、極性反転
増幅器８４、コンパレータ８６および補助リレー
８８が順次接続配置される。

今、発電機１６の出力（有効電力）に変化がな
いものとすれば、極性反転増幅器８４の出力は電
力検出器３６の出力と同値逆極性となる。換言す
れば、増幅器８０が理論上無限大のゲインをもつ
ているため、電力検出器３６と極性反転増幅器８
４の出力値が等しくなるよう高ゲイン増幅器８０
は積分器８２に信号を供給する。そこで、積分器
８２は入力が0Vになるまでその出力（極性反転
増幅器８４の出力と同じ）を変化させるので、最
終的には電力検出器３６の出力と同じ値（逆極
性）となる。従つて、発電機１６の出力に変化が
ない時は、コンパレータ８６の入力信号，
（電力検出器３６の出力信号と極性反転増幅器
８４の出力信号）は同値逆極性であり、コンパ
レータ８６は何らの出力信号も発生しない。

しかるに、コンパレータ８６は、極性反転増幅
器８４の出力信号が電力検出器３６の出力信号
より大きく、信号の絶対値と信号の絶対値
との差が、予めコンパレータ８６に設定された、
所定の正の値の設定値以上の場合に出力信号
を発生するよう構成される。この関係を示せば次
式の通りであり、具体的動作特性を示せば第２図
に示す通りである。

｜の信号｜−｜の信号｜＞設定値 ……(1) 第２図に示すように、所定時刻t₁において、発
電機１６の出力が遮断されると、電力検出器３６
の出力Ｉは0Vになるが、極性反転増幅器８４の
出力は積分器８２の時定数に従つて放電するの
で、所定時間τだけ前記式(1)が成立し、この間に
コンパレータ８６の出力信号に基づいて補助リ
レー８８を介して過速防止用電磁弁２８が開操作
され、前述したように加減弁用主サーボ１２が閉
じ、オーバースピード防止の一連の操作が実現さ
れる。なお、この時の過速防止用電磁弁２８の動
作時間は、積分器８２の時定数によつて決まり、
定電圧回路９０により設定される定電圧の大きさ
で決められる。

一方、発電機１０の出力の増加に際しては、第
２図に示すように、所定の時刻t₂において、積分
器８２の時定数を大きく設定する。すなわち、時
刻t₂で電力増加となつても、極性反転増幅器８４
の出力信号は未だ電力検出器３６の出力信号の大
きさに達していないので、時刻t₃で再び電力が減
少しても、前記式(1)の左辺は設定値に達せず、
過速防止用電磁弁２８は励磁されず、開操作され
ることはない。このような動作は、積分器８２の
入力側に接続される定電圧回路９２によつて実現
できる。なお、このような電力増加の際には、高
ゲイン増幅器８０の出力信号は、正(十)極性の無限
大、実際には過速防止装置の演算レベルの最大値
Vmax（例えば、10V）になつている。このよう
な入力信号に対する積分器８２の時定数をT_Iと
し、定電圧回路９２の電圧をVmax／10に設定す
れば、積分器８２が一定の値に達する時間は、10
×T_Iとなる。従つて、電力減少の場合には、定
電圧回路９０の設定電圧により積分器８２の積分
特性が変わることになる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明に
よれば、極性反転増幅器８４の出力信号につ
き、電力検出器３６で検出される発電機１６の出
力の急減に対する特性（時刻t₁，t₃後）は定電圧
回路９０で自由に設定することができ、また発電
機１６の出力の急増に対する特性（時刻t₂，t₄
後）は定電圧回路９２で自由に設定することがで
きる。

このように、本発明によれば、発電機の出力が
他の電力系統の電源がトリツプしたような場合に
おける電力増加に際し、これを瞬時に感知して過
速防止用電磁弁を操作することなく、従つて加減
弁用主サーボを不要に操作することを防止するこ
とができ、電力系統における外乱を防止すると共
に系統の電力平衡を低コストに維持することがで
きる。

また、本発明装置は、タービン高速バルブ制御
による過渡安定度の向上対策として使用すること
も可能である。さらに、本発明装置は、系統地絡
事故後の電力動揺の際にも、電力急減の第１波の
際に動作し、そのサイクルに動作する非要がない
回路を構成するものとして有効に利用することが
できる。

以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタービン過速防止装置の
一実施例を示すブロツク回路図、第２図は第１図
に示す装置の動作特性線図、第３図は従来の蒸気
タービン発電機の回転数制御系のブロツク回路
図、第４図はタービン発電機と他の電力系統との
接続例を示す系統説明図である。１０……ボイラ、１２……加減弁用主サーボ、
１４……蒸気タービン、１６……発電機、１８…
…回転数検出器、２０……回転数設定器、２２…
…補助従動ピストン、２４……パイロツト弁補助
サーボ、２６……加減弁用従動ピストン、２８…
…過速防止用電磁弁、３０……電磁弁操作回路、
３２……計器用変圧器、３４……変流器、３６…
…電力検出器、４０……母線、４２……負荷、４
４……遮断器、４８……電源、５０……電力系
統、５２……遮断器、５４，５６……遮断器、５
８……変圧器、６０……電力系統、６２……負
荷、６４……遮断器、６６，６８……遮断器、７
０……変圧器、８０……高ゲイン増幅器、８２…
…積分器、８４……極性反転増幅器、８６……コ
ンパレータ、８８……補助リレー。

Claims

【特許請求の範囲】１タービン発電機の出力する有効電力が急速に
減少したことを検出して所定時間タービンの加減
弁を閉操作してタービンの過速を防止するよう構
成したタービン過速防止装置において、発電機の
有効電力を検出する電力検出器と、タービンの加
減弁を開閉操作する油圧回路に設けた過速防止用
電磁弁とを設け、有効電力の急速な増加に際し応
答速度を遅延させて前記過速防止用電磁弁の閉操
作を防止するよう制御する回路を設けることを特
徴とするタービン過速防止装置。２特許請求の範囲第１項記載のタービン過速防
止装置において、過速防止用電磁弁の制御回路
は、高ゲイン増幅器と、積分器と、極性反転増幅
器と、コンパレータと、補助リレーとから構成
し、電力検出器で検出される有効電力が急速に増
加する際に積分器の時定数を大きく設定してコン
パレータの応答速度を遅延させてなるタービン過
速防止装置。３特許請求の範囲第２項記載のタービン過速防
止装置において、電力検出器で検出される有効電
力の急速な増減に対する積分器の特性は、積分器
の入力側に設けた正極性および負極性の定電圧設
定値により可変に設定してなるタービン過速防止
装置。