JPH05312995A - 蒸気タービン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、負荷しゃ断が発生した場合
に容易に原子炉が停止しないようにした蒸気タービン制
御装置を得ることを目的とする。 【構成】 本発明の蒸気タービン制御装置は、沸騰水型
原子力発電所の原子炉圧力とタービン速度と発電機負荷
を制御する機能と、負荷しゃ断発生時のタービン回転数
の異常な上昇を防止するため発電機負荷の急減を検出す
るパワーロードアンバランス回路の動作により蒸気加減
弁を急閉させる機能とを有する蒸気タービン制御装置で
あって、パワーロードアンバランス検出回路にパワーロ
ードアンバランス動作後動作し始める時刻を計測する手
段と、蒸気加減弁急閉後時限をもってパワーロードアン
バランス検出回路を強制的に除外する手段とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰水型原子力発電プ
ラントのタービン制御装置に係り、特に電力系統外乱発
生によりタービン速度変動が生じた場合、原子炉がスク
ラムすることなく運転継続させるのに最適な蒸気タービ
ン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所におけるタービン蒸気系統
の一例を図２に示す。原子炉41で発生した蒸気は、主蒸
気止め弁（以下ＭＳＶと呼ぶ）42および蒸気加減弁（以
下ＣＶと呼ぶ）43を通ってタービン44に流入し、復水器
45で復水される。また蒸気の一部はＭＳＶ42の手前から
タービンバイパス弁（以下ＢＰＶと呼ぶ）46を通ってタ
ービン44をバイパスし復水器45に流される。常時はＭＳ
Ｖ42を全開とし、ＣＶ43とＢＰＶ46の弁開度を調節して
タービン速度およびタービン入口蒸気圧力の制御が行な
われる。従来のタービン制御系の一例を図３に示す。

【０００３】図３において、原子炉又は主蒸気配管に設
置した圧力検出器で計測された圧力信号１とあらかじめ
設定された圧力設定値２との偏差信号は、フィルター回
路３を通り、圧力制御回路４に入力される。圧力制御回
路４は、その偏差信号により全主蒸気流量信号（以下Ｉ
ＰＲ信号）５を作成する。

【０００４】一方、タービン速度検出器により計測され
たタービン速度信号８とタービン速度設定値９との偏差
信号は、速度制御回路10に入力され、そこでタービン速
度制御信号11となる。速度制御信号11は更に、負荷設定
器13の出力信号である負荷設定値12を付加され、速度／
負荷制御信号18となる。これら、ＩＰＲ信号５と速度／
負荷制御信号18は、低値優先回路20に入力される。低値
優先選択の結果、両者のうち低い方の信号が、加減弁流
量信号33となり、加減弁開度を制御することになる。

【０００５】尚、負荷設定器13にはパワーロードアンバ
ランス回路22からの信号も入力されており、パワーロー
ドアンバランス回路22は中間蒸気圧力信号23と発電機電
流信号とを取り込んでいる。

【０００６】上記系統で制御される加減弁に対し、ター
ビンバイパス弁は、ＩＰＲ信号５から加減弁流量要求信
号33と通常運転時のバイパス弁チャタリング防止用バイ
アス信号６とを減算したバイパス弁流量要求信号７で開
度制御される。

【０００７】沸騰水型原子力発電所では、炉心内のボイ
ド量により原子炉出力を調整しているので、中性子束は
圧力変化に対し敏感に反映する。従って、通常運転時は
圧力信号１によるＩＰＲ信号５で加減弁が優先的に制御
され、タービン速度の比較的小さな変動に反応して加減
弁が動作しない様に、負荷設定値12をＩＰＲ信号５の10
％程度上に設定してある。速度要求信号11が−10％以内
（一般的に速度調定率は100 ％制御信号／５％速度変化
であり、50Ｈｚの場合0.25Ｈｚに相当する。）となるタ
ービン速度上昇に対して、加減弁は応答せず圧力制御が
優先される。一方、10％以上に速度／負荷制御信号18が
減少する様なタービン速度上昇（すなわち、0.25Ｈｚ以
上の周波数上昇）に対しては、速度／負荷制御信号18が
ＩＰＲ信号５以下となり、加減弁が絞られる。この蒸気
加減弁の絞り動作により余剰となった蒸気は、ＩＰＲ信
号５から加減弁流量要求信号33とバイアス値６とを減算
した信号、すなわち、バイパス弁流量要求信号７でバイ
パス弁を開いて処理される。このように、加減弁とバイ
パス弁とを協調動作させると、原子炉圧力は、ほとんど
変化することなく、プラント運転が継続できることにな
る。送電系統において、パワーロードアンバランス回路
22が作動する故障が発生した場合の原子力発電所応答を
説明する。

【０００８】送電系統において落雷等の事故が発生する
と、送電系しゃ断器が動作し負荷が欠落するが、その欠
落する負荷が比較的大きい場合、パワーロードアンバラ
ンス検出回路22が動作する。パワーロードアンバランス
検出回路22が動作すると、加減弁急開回路37が動作し、
加減弁が急開するとともに負荷設定器13がセットバック
し負荷設定値12が０％になる。負荷設定値が０％になる
と速度／負荷制御信号18が０％以下になり低値優先選択
回路20にてＩＰＲ信号５と比較し、速度／負荷制御信号
18が選択され、加減弁流量要求信号33が０％となる。一
方、加減弁流量要求信号33が０％となると、ＩＰＲ信号
５から閉バイアス６だけ減算されたものがバイパス弁流
量要求信号７となるのでバイパス弁制御回路34が飽和
し、その飽和を検出しバイパス弁急開回路35が動作しバ
イパス弁が急開する。この時バイパス弁容量が原子炉定
格流量に満たない原子力発電所では加減弁急閉により原
子炉が停止する。

【０００９】しかし、バイパス弁容量が原子炉定格流量
の100 ％以上ある原子力発電所（以下100 ％バイパスプ
ラント）では、加減弁急閉・バイパス弁急開するととも
に原子炉出力が低下し、バイパス弁にて原子炉圧力が制
御され、最終的に所内単独運転に移行する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】パワーロードアンバラ
ンス回路22の動作を図３により説明する。発電機電流を
負荷信号に変換し変化率大を検出する。一方、中間蒸気
圧力を出力信号に変換し、その出力信号と前記負荷信号
との偏差を演算して偏差大を検出する。負荷変化率大か
つ出力−負荷偏差大でパワーロードアンバランスが動作
する。一方、本条件は自己保持され、その自己保持は出
力−負荷偏差大が復帰したら解除される。しかし、出力
信号を検出している中間蒸気圧力が前記出力−負荷偏差
大設定以下になるまで時間を要す為、前記自己保持は必
要以上に動作し続ける。

【００１１】ここで、前記100 ％バイパスプラントにて
パワーロードアンバランス検出回路が動作する負荷しゃ
断が発生した場合、所内単独運転への移行過程でパワー
ロードアンバランス検出回路動作中にタービン回転数が
定格回転数を下回ると加減弁流量要求信号33が増加する
が、パワーロードアンバランス回路22動作により、加減
弁急閉回路37が動作しているので、実際には蒸気加減弁
が開せず、逆にバイパス弁流量要求信号34が減少しバイ
パス弁のみ閉するので原子力圧力が上昇し結果的に中性
子束が規定値を越えて原子炉が停止する可能性がある。

【００１２】本発明は系統事故によるパワーロードアン
バランス検出回路動作時にタービン回転数が定格回転数
以下とならない様、負荷しゃ断によりパワーロードアン
バランス検出回路が動作し蒸気加減弁が急閉した後早め
にパワーロードアンバランス検出回路を解除する機能を
具備したタービン制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の蒸気タービン制
御装置は、系統事故による負荷脱落時にタービン過速を
防止する為に負荷脱落をパワーロードアンバランス検出
回路にて検出し、蒸気加減弁急閉、バイパス弁急開させ
る機能を有するタービン制御装置に対し、蒸気加減弁が
急閉した後時限をもってパワーロードアンバランス検出
回路を除外する機能を具備する。

【００１４】

【作用】これによって、系統事故による負荷脱落時にパ
ワーロードアンバランス回路が動作し、蒸気加減弁急閉
・バイパス弁急開した後タービン降速過程でタービン定
格回転数以下になることなく安定したプラント運転を継
続できる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。図１におい
て、図３と同一要素については同一符号を付し、説明は
省略する。パワーロードアンバランス検出回路22にて負
荷変化率大且つ出力−負荷偏差大でパワーロードアンバ
ランスを検出し、ワイプアウト39で自己保持をとるとと
もにタイマー38がカウントアップを開始し、ある時間経
過後自己保持を除外する。

【００１６】系統事故による負荷脱落時に、タービン回
転数上昇とともにパワーロードアンバランス検出回路22
が動作し、加減弁急閉・バイパス弁急開が動作した後、
パワーロードアンバランスの自己保持が解除され、それ
以降はＩＰＲ信号５と速度／負荷制御信号18から求まる
加減弁流量要求信号33、バイパス弁流量要求信号７によ
り蒸気加減弁・バイパス弁が制御されることになりター
ビン回転数が定格回転数付近に整定することになる。

【００１７】実施例によれば、負荷しゃ断時にパワーロ
ードアンバランス検出回路が動作し蒸気加減弁・バイパ
ス弁が急閉、急開した後の整定過程でタービン回転数が
定格回転数以下となり蒸気加減弁が開せずバイパス弁の
み閉する事象がなくなる。

【００１８】本発明では、タイマーはパワーロードアン
バランス検出回路動作にて動作し始める様になっている
が、その他により確実に期する為にパワーロードアンバ
ランス検出回路が動作したことにより蒸気加減弁が急閉
したことを検出し時限をもってパワーロードアンバラン
ス検出回路を除外することもできる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、系統
事故による負荷脱落時にタービン昇速するとともにパワ
ーロードアンバランス回路が動作した場合、一旦加減弁
急開・バイパス弁急閉した後、タービン降速過程でター
ビン定格回転数以下になることなく安定したプラント運
転が継続されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸気タービン制御装置の一実施例を示
すブロック図

【図２】蒸気タービン系統を示す系統図

【図３】従来の蒸気タービン制御装置の一例を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１ 圧力信号 ２ 圧力設定値 ３ フィルタ回路 ４ 圧力制御信号 ５ 全主蒸気流量信号 ６ 全閉バイパス ７ バイパス弁流量要求信号 ８ 速度信号 ９ 速度設定値 10 速度制御回路 11 速度制御信号 12 負荷設定値 13 負荷設定器 18 速度／負荷制御信号 20 低値優先選択回路 22 パワーロードアンバランス検出回路 23 中間蒸気圧力信号 33 加減弁流量要求信号 34 バイパス弁制御回路 35 バイパス弁急閉回路 36 加減弁制御回路 37 加減弁急閉回路 38 動作遅延タイマ 39 ワイプアウト 41 原子炉 42 主蒸気止め弁 43 蒸気加減弁 44 タービン 45 復水器 46 タービンバイパス弁 47 圧力検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸騰水型原子力発電所の原子炉圧力とタ
   ービン速度と発電機負荷を制御する機能と、負荷しゃ断
   発生時のタービン回転数の異常な上昇を防止するため発
   電機負荷の急減を検出するパワーロードアンバランス回
   路の動作により蒸気加減弁を急閉させる機能とを有する
   蒸気タービン制御装置において、前記パワーロードアン
   バランス検出回路にパワーロードアンバランス動作後動
   作し始める時刻を計測する手段と、蒸気加減弁急閉後時
   限をもって前記パワーロードアンバランス検出回路を強
   制的に除外する手段とを設けた事を特徴とする蒸気ター
   ビン制御装置。