JPH06261454A - 発電設備の始動装置 - Google Patents
発電設備の始動装置Info
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- JPH06261454A JPH06261454A JP5048087A JP4808793A JPH06261454A JP H06261454 A JPH06261454 A JP H06261454A JP 5048087 A JP5048087 A JP 5048087A JP 4808793 A JP4808793 A JP 4808793A JP H06261454 A JPH06261454 A JP H06261454A
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- power generation
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/08—Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from AC input or output
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- H—ELECTRICITY
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/02—Details of the control
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】始動時での発電機の温度上昇の虞れがなく、充
分にサイリスタ始動方式の利点を活かすことができるよ
うにした発電設備の始動装置を提供すること。 【構成】自己消弧形半導体スイッチング素子からなる逆
変換装置３ｂを設け、複数のガスタービン６ａ〜で駆動
される発電機５ａ〜が始動中、該始動中の発電機に逆変
換装置３ｂを接続し、アクティブフィルタ部２２として
動作させるようにしたもの。 【効果】始動時に周波数変換装置１ａから供給されてし
まう高調波成分が、アクティブフィルタ部２２から出力
される補償電流により打ち消されるので、発電機５ａ〜
の回転子に渦電流が流れるのが防止され、温度上昇を確
実に抑えることができる。
分にサイリスタ始動方式の利点を活かすことができるよ
うにした発電設備の始動装置を提供すること。 【構成】自己消弧形半導体スイッチング素子からなる逆
変換装置３ｂを設け、複数のガスタービン６ａ〜で駆動
される発電機５ａ〜が始動中、該始動中の発電機に逆変
換装置３ｂを接続し、アクティブフィルタ部２２として
動作させるようにしたもの。 【効果】始動時に周波数変換装置１ａから供給されてし
まう高調波成分が、アクティブフィルタ部２２から出力
される補償電流により打ち消されるので、発電機５ａ〜
の回転子に渦電流が流れるのが防止され、温度上昇を確
実に抑えることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電機駆動用ガスター
ビンの始動を、発電機に可変電圧可変周波数の電力を供
給して該発電機を電動機として働かせて行なうようにし
た発電設備に係り、特に少なくとも２組のガスタービン
発電機を備えた発電設備における始動装置に関する。
ビンの始動を、発電機に可変電圧可変周波数の電力を供
給して該発電機を電動機として働かせて行なうようにし
た発電設備に係り、特に少なくとも２組のガスタービン
発電機を備えた発電設備における始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ガスタービンを用いたガスタ
ービン発電設備や、或いはガスタービンを用い、これに
蒸気タービンを組合せて原動機としたコンバインドサイ
クル発電設備が知られているが、周知のように、普通の
形式のガスタービンは、ガスタービンに直結したコンプ
レッサを有し、このコンプレッサにより圧縮した空気に
天然ガスなどの燃料を混合し燃焼させて得た燃焼ガスを
タービンに供給して回転させ、動力を発生させると共
に、このガスタービンによりコンプレッサを回転駆動し
て動作を継続する方式になっており、従って、その始動
時には、とにかく、まずコンプレッサを回転駆動し、圧
縮された空気を得なければならない。
ービン発電設備や、或いはガスタービンを用い、これに
蒸気タービンを組合せて原動機としたコンバインドサイ
クル発電設備が知られているが、周知のように、普通の
形式のガスタービンは、ガスタービンに直結したコンプ
レッサを有し、このコンプレッサにより圧縮した空気に
天然ガスなどの燃料を混合し燃焼させて得た燃焼ガスを
タービンに供給して回転させ、動力を発生させると共
に、このガスタービンによりコンプレッサを回転駆動し
て動作を継続する方式になっており、従って、その始動
時には、とにかく、まずコンプレッサを回転駆動し、圧
縮された空気を得なければならない。
【０００３】このため、ガスタービン発電設備などで
は、その始動時も含めて、ガスタービンが発生するトル
クが、コンプレッサの駆動に必要なトルク(内部トルク)
と発電機の駆動に必要なトルク(負荷トルク)の和のトル
クよりも小さい間は、外部からトルクを供給して、ガス
タービンの回転を維持してやる必要がある。
は、その始動時も含めて、ガスタービンが発生するトル
クが、コンプレッサの駆動に必要なトルク(内部トルク)
と発電機の駆動に必要なトルク(負荷トルク)の和のトル
クよりも小さい間は、外部からトルクを供給して、ガス
タービンの回転を維持してやる必要がある。
【０００４】この結果、ガスタービン発電設備や、或い
はガスタービンを用いたコンバインドサイクル発電設備
では、ガスタービンが発生するトルクが内部トルクと負
荷トルクの和のトルクを上回り、自力で回転速度の上昇
が可能になるまで、ガスタービンを回転駆動してやる始
動装置が必要となる。
はガスタービンを用いたコンバインドサイクル発電設備
では、ガスタービンが発生するトルクが内部トルクと負
荷トルクの和のトルクを上回り、自力で回転速度の上昇
が可能になるまで、ガスタービンを回転駆動してやる始
動装置が必要となる。
【０００５】そこで、このような場合での始動装置とし
ては、従来から図６に示すような誘導電動機を用いた装
置が用いられていた。この図６に示した発電設備におい
て、６がガスタービンで、これにより発電機５を回転駆
動し、発生した電力を変圧器８で所定の電圧の電力に変
換し、遮断器７を介して電力系統に供給するようになっ
ている。
ては、従来から図６に示すような誘導電動機を用いた装
置が用いられていた。この図６に示した発電設備におい
て、６がガスタービンで、これにより発電機５を回転駆
動し、発生した電力を変圧器８で所定の電圧の電力に変
換し、遮断器７を介して電力系統に供給するようになっ
ている。
【０００６】ここで、ガスタービン６の一方の側に延長
された回転軸と発電機５の回転軸を同心同軸に配置して
直結し、他方に延長された回転軸にはトルクコンバータ
１９を介して誘導電動機２０を結合させ、始動時には、
電力系統から誘導電動機２０に電力を供給して回転さ
せ、これによる駆動力をトルクコンバータ１９により所
定のトルクに変換してガスタービン６に伝え、ガスター
ビン６を始動させるのである。
された回転軸と発電機５の回転軸を同心同軸に配置して
直結し、他方に延長された回転軸にはトルクコンバータ
１９を介して誘導電動機２０を結合させ、始動時には、
電力系統から誘導電動機２０に電力を供給して回転さ
せ、これによる駆動力をトルクコンバータ１９により所
定のトルクに変換してガスタービン６に伝え、ガスター
ビン６を始動させるのである。
【０００７】ところで、近年、電力需要の増加に対応し
て、大容量のガスタービン発電設備や、或いはガスター
ビンを用いたコンバインドサイクル発電設備が建設され
るようになっており、これに伴い、上記した始動装置で
は、それに必要な電動機やトルクコンバータも大容量の
ものが必要になっているが、このとき、特にトルクコン
バータは、容量の増加に伴って製造が困難になり、大型
化したり、著しくコストアップとなってしまう。
て、大容量のガスタービン発電設備や、或いはガスター
ビンを用いたコンバインドサイクル発電設備が建設され
るようになっており、これに伴い、上記した始動装置で
は、それに必要な電動機やトルクコンバータも大容量の
ものが必要になっているが、このとき、特にトルクコン
バータは、容量の増加に伴って製造が困難になり、大型
化したり、著しくコストアップとなってしまう。
【０００８】また、始動装置に使用される誘導電動機
は、一般に始動時に大きな始動電流を要求するので、そ
の容量の増加に伴って電力系統に大きな擾乱を与える虞
れが増し、この面でも適用が困難になる。さらに、この
従来の始動装置では、ガスタービンが複数基ある場合に
は、それぞれ毎に始動装置が必要であり、従って、この
面でも設置スペースの増加とコストアップをもたらして
しまう。
は、一般に始動時に大きな始動電流を要求するので、そ
の容量の増加に伴って電力系統に大きな擾乱を与える虞
れが増し、この面でも適用が困難になる。さらに、この
従来の始動装置では、ガスタービンが複数基ある場合に
は、それぞれ毎に始動装置が必要であり、従って、この
面でも設置スペースの増加とコストアップをもたらして
しまう。
【０００９】そこで、このような状況から、いわゆるサ
イリスタ始動方式と呼ばれる始動装置が、近年注目され
るようになってきた。このサイリスタ始動方式による始
動装置とは、電力系統から給電される周波数変換装置を
用い、この周波数変換装置から上記ガスタービン発電機
に可変電圧可変周波数の電力を供給し、該発電機を電動
機として動作させることにより上記ガスタービン発電機
を始動させるようにした装置で、周波数変換装置には、
主としてサイリスタが用いられることから、サイリスタ
始動方式と呼ばれているのである。
イリスタ始動方式と呼ばれる始動装置が、近年注目され
るようになってきた。このサイリスタ始動方式による始
動装置とは、電力系統から給電される周波数変換装置を
用い、この周波数変換装置から上記ガスタービン発電機
に可変電圧可変周波数の電力を供給し、該発電機を電動
機として動作させることにより上記ガスタービン発電機
を始動させるようにした装置で、周波数変換装置には、
主としてサイリスタが用いられることから、サイリスタ
始動方式と呼ばれているのである。
【００１０】このサイリスタ始動方式によれば、始動用
として周波数変換装置が必要になるだけで、別途、誘導
電動機やトルクコンバータなどを用いる必要は無く、ま
た、このとき始動に必要なトルクは、定格回転時での発
電機のトルクを超えることはないから、始動用のため
に、わざわざ発電機を大きくする必要も無く、従って、
設置スペースの増加やコストアップの虞れが無いので、
上記したように、近年、注目されているのである。
として周波数変換装置が必要になるだけで、別途、誘導
電動機やトルクコンバータなどを用いる必要は無く、ま
た、このとき始動に必要なトルクは、定格回転時での発
電機のトルクを超えることはないから、始動用のため
に、わざわざ発電機を大きくする必要も無く、従って、
設置スペースの増加やコストアップの虞れが無いので、
上記したように、近年、注目されているのである。
【００１１】なお、この種の装置について開示している
ものとしては、以下の刊行物を挙げることができる。 ＪＥＡＣ３７０４−１９８６ 発電用ガスタービン規
程 ｐ.２ 解図１.１ ＡＳＥＡ ＪＯＵＮＡＬ １９７６ Ｖol.４９ Ｎｏ.
３
ものとしては、以下の刊行物を挙げることができる。 ＪＥＡＣ３７０４−１９８６ 発電用ガスタービン規
程 ｐ.２ 解図１.１ ＡＳＥＡ ＪＯＵＮＡＬ １９７６ Ｖol.４９ Ｎｏ.
３
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記サイリスタ始動方
式の従来技術は、始動時、発電機の回転子表面の温度上
昇を伴う点について配慮がされておらず、発電機に悪影
響を与える虞れがあるという問題点があった。
式の従来技術は、始動時、発電機の回転子表面の温度上
昇を伴う点について配慮がされておらず、発電機に悪影
響を与える虞れがあるという問題点があった。
【００１３】すなわち、ガスタービン発電機では、その
発電機として主として同期発電機が用いられており、従
って、これを電動機として動作させる場合には、その回
転速度は、電機子巻線に供給される交流電力の周波数に
依存している。そこで、上記したサイリスタ始動方式の
装置では周波数変換装置を用い、これにより可変電圧可
変周波数の電力を得、この結果、始動に必要な可変速度
制御が得られるようにしているのであるが、周知のよう
に、この周波数変換装置は、交流電力を直流電力に変換
する順変換部と、直流電力を交流電力に変換する逆変換
部とで構成されている。
発電機として主として同期発電機が用いられており、従
って、これを電動機として動作させる場合には、その回
転速度は、電機子巻線に供給される交流電力の周波数に
依存している。そこで、上記したサイリスタ始動方式の
装置では周波数変換装置を用い、これにより可変電圧可
変周波数の電力を得、この結果、始動に必要な可変速度
制御が得られるようにしているのであるが、周知のよう
に、この周波数変換装置は、交流電力を直流電力に変換
する順変換部と、直流電力を交流電力に変換する逆変換
部とで構成されている。
【００１４】そして、上記したガスタービン発電機の始
動時には、この周波数変換装置の逆変換部から発電機の
電機子に交流電力が供給されるのであるが、周知のよう
に、この逆変換部では半導体素子のスイッチング動作に
より直流電力を交流電力に変換しているのであるから、
このとき、周波数変換装置の逆変換部から出力される電
流ｉLは、図３(a)に示すように、方形波の電流になって
いる。つまり、電機子電流ｉLになっている。
動時には、この周波数変換装置の逆変換部から発電機の
電機子に交流電力が供給されるのであるが、周知のよう
に、この逆変換部では半導体素子のスイッチング動作に
より直流電力を交流電力に変換しているのであるから、
このとき、周波数変換装置の逆変換部から出力される電
流ｉLは、図３(a)に示すように、方形波の電流になって
いる。つまり、電機子電流ｉLになっている。
【００１５】従って、この、電機子電流ｉLには、高調
波電流成分が含まれており、その周波数ｆi と振幅Ａi
は、以下のようになっている。 ｆi ＝(６i±１)ｆ0 Ａi ＝Ａ0／(６i±１) ただし、ｉ＝１，２，３…… ｆ0＝基本波の周波数 Ａ0＝基本波の振幅 そして、このようにサイリスタ始動方式の装置では、始
動時、発電機の電機子に高調波電流成分を含む電機子電
流ｉLが流れてしまう結果、発電機の回転子の表面に渦
電流が誘起され、これにより発熱が起こり、温度上昇が
生じてしまうのである。
波電流成分が含まれており、その周波数ｆi と振幅Ａi
は、以下のようになっている。 ｆi ＝(６i±１)ｆ0 Ａi ＝Ａ0／(６i±１) ただし、ｉ＝１，２，３…… ｆ0＝基本波の周波数 Ａ0＝基本波の振幅 そして、このようにサイリスタ始動方式の装置では、始
動時、発電機の電機子に高調波電流成分を含む電機子電
流ｉLが流れてしまう結果、発電機の回転子の表面に渦
電流が誘起され、これにより発熱が起こり、温度上昇が
生じてしまうのである。
【００１６】このときの渦電流の様子を図７により説明
すると、ガスタービン発電機などに使用される同期発電
機の回転子１３を示したもので、この回転子１３におい
て、ウェッジ１５に流れる電流は、これらのウェッジと
ウェッジの繋ぎ目においてティース１４に移行して流れ
る。そして、これらの渦電流は、回転子１３の端部でリ
ティニングリング１８及びダンパリング１６に移行し
て、回転子の円周方向に流れる。
すると、ガスタービン発電機などに使用される同期発電
機の回転子１３を示したもので、この回転子１３におい
て、ウェッジ１５に流れる電流は、これらのウェッジと
ウェッジの繋ぎ目においてティース１４に移行して流れ
る。そして、これらの渦電流は、回転子１３の端部でリ
ティニングリング１８及びダンパリング１６に移行し
て、回転子の円周方向に流れる。
【００１７】また、磁極部においては、クロススロット
１７の付近で、これらのクロススロットの端部に集中し
て電流が流れる。従って、これらの渦電流により損失が
発生し、回転子１３の表面温度が上昇してしまうのであ
る。
１７の付近で、これらのクロススロットの端部に集中し
て電流が流れる。従って、これらの渦電流により損失が
発生し、回転子１３の表面温度が上昇してしまうのであ
る。
【００１８】一方、これに加えて、回転子の冷却性能
は、その回転速度に依存するため、始動時での低回転速
度状態では充分な冷却が得られず、この結果、従来技術
では、始動時、発電機の温度上昇の虞れを生じてしまう
のである。
は、その回転速度に依存するため、始動時での低回転速
度状態では充分な冷却が得られず、この結果、従来技術
では、始動時、発電機の温度上昇の虞れを生じてしまう
のである。
【００１９】本発明の目的は、始動時での発電機の温度
上昇の虞れがなく、充分にサイリスタ始動方式の利点を
活かすことができるようにした発電設備の始動装置を提
供することにある。
上昇の虞れがなく、充分にサイリスタ始動方式の利点を
活かすことができるようにした発電設備の始動装置を提
供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、複数台のガ
スタービン発電機を備え、複数台の周波数変換装置を用
いたサイリスタ始動方式の発電設備において、複数台の
周波数変換装置の内の少なくとも１台の逆変換部を、自
己消弧形半導体スイッチング素子からなる逆変換装置で
構成すると共に、該逆変換装置をアクティブフィルタと
して動作させる制御手段を設け、上記複数のガスタービ
ン発電機の一方が始動中、上記逆変換装置の交流側を該
始動中のガスタービン発電機に接続しアクティブフィル
タとして動作させるようにして達成される。
スタービン発電機を備え、複数台の周波数変換装置を用
いたサイリスタ始動方式の発電設備において、複数台の
周波数変換装置の内の少なくとも１台の逆変換部を、自
己消弧形半導体スイッチング素子からなる逆変換装置で
構成すると共に、該逆変換装置をアクティブフィルタと
して動作させる制御手段を設け、上記複数のガスタービ
ン発電機の一方が始動中、上記逆変換装置の交流側を該
始動中のガスタービン発電機に接続しアクティブフィル
タとして動作させるようにして達成される。
【００２１】
【作用】上記該逆変換装置によるアクティブフィルタと
しての動作は、始動中のガスタービン発電機に他の周波
数変換装置から与えられてしまう高調波電流を打ち消す
ように作用する。従って、始動中のガスタービン発電機
の回転子での渦電流の発生が抑えられ、温度上昇による
発電機への悪影響を伴うことなく、容易に始動を行なう
ことができる。
しての動作は、始動中のガスタービン発電機に他の周波
数変換装置から与えられてしまう高調波電流を打ち消す
ように作用する。従って、始動中のガスタービン発電機
の回転子での渦電流の発生が抑えられ、温度上昇による
発電機への悪影響を伴うことなく、容易に始動を行なう
ことができる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明による発電設備の始動装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。図１は本発
明の一実施例で、これは、本発明を、ａ系統とｂ系統の
２組のガスタービン発電機と２台の周波数変換装置を備
えた発電設備に適用した場合の例で、１ａ、１ｂは周波
数変換装置、２ａ、２ｂは順変換装置、３ａ、３ｂは逆
変換装置、４は負荷装置、５ａ、５ｂは発電機、６ａ、
６ｂはガスタービン、７ａ、７ｂは開閉装置、８ａ、８
ｂは主変圧器、９ａ、９ｂ、１０、１１、１２ａ、１２
ｂは遮断器、２１ａ、２１ｂは始動用制御装置、２２は
アクティブフィルタ部、２３はアクティブフィルタ制御
装置、２３ａは電流検出器である。
いて、図示の実施例により詳細に説明する。図１は本発
明の一実施例で、これは、本発明を、ａ系統とｂ系統の
２組のガスタービン発電機と２台の周波数変換装置を備
えた発電設備に適用した場合の例で、１ａ、１ｂは周波
数変換装置、２ａ、２ｂは順変換装置、３ａ、３ｂは逆
変換装置、４は負荷装置、５ａ、５ｂは発電機、６ａ、
６ｂはガスタービン、７ａ、７ｂは開閉装置、８ａ、８
ｂは主変圧器、９ａ、９ｂ、１０、１１、１２ａ、１２
ｂは遮断器、２１ａ、２１ｂは始動用制御装置、２２は
アクティブフィルタ部、２３はアクティブフィルタ制御
装置、２３ａは電流検出器である。
【００２３】周波数変換装置１ａ、１ｂは、それぞれ順
変換装置２ａ、２ｂと、逆変換装置３ａ、３ｂとを備え
ており、これらを始動用制御装置２１ａ、２１ｂにより
制御することにより、遮断器１２ａ、１２ｂを介して電
力系統から受電した交流電力を可変電圧可変周波数の交
流電力に変換し、それを遮断器９ａ、９ｂを介して発電
機５ａ、５ｂに供給する働きをする。
変換装置２ａ、２ｂと、逆変換装置３ａ、３ｂとを備え
ており、これらを始動用制御装置２１ａ、２１ｂにより
制御することにより、遮断器１２ａ、１２ｂを介して電
力系統から受電した交流電力を可変電圧可変周波数の交
流電力に変換し、それを遮断器９ａ、９ｂを介して発電
機５ａ、５ｂに供給する働きをする。
【００２４】また、このとき、逆変換装置３ａ、３ｂの
内の少なくとも一方(ここでは逆変換装置３ｂとする)
は、そのスイッチング素子として、ＧＴＯ(ゲートター
ンオフサイリスタ)などの自己消弧形半導体スイッチン
グ素子が用いられており、これにより、この逆変換装置
３ｂは、アクティブフィルタ制御装置２３により制御さ
れることにより、その交流側から直流側に電力を変換し
て負荷装置４に電流を供給する動作状態にされ、アクテ
ィブフィルタ２２部として機能するように構成されてい
る。
内の少なくとも一方(ここでは逆変換装置３ｂとする)
は、そのスイッチング素子として、ＧＴＯ(ゲートター
ンオフサイリスタ)などの自己消弧形半導体スイッチン
グ素子が用いられており、これにより、この逆変換装置
３ｂは、アクティブフィルタ制御装置２３により制御さ
れることにより、その交流側から直流側に電力を変換し
て負荷装置４に電流を供給する動作状態にされ、アクテ
ィブフィルタ２２部として機能するように構成されてい
る。
【００２５】発電機５ａ、５ｂはそれぞれ同期発電機
で、それぞれガスタービン６ａ、６ｂに結合されてお
り、これらのガスタービン６ａ、６ｂにより回転駆動さ
れて発電動作を行ない、主変圧器８ａ、８ｂと開閉装置
７ａ、７ｂを介して電力系統に所定の電圧で所定の周波
数の電力を供給する働きをする。
で、それぞれガスタービン６ａ、６ｂに結合されてお
り、これらのガスタービン６ａ、６ｂにより回転駆動さ
れて発電動作を行ない、主変圧器８ａ、８ｂと開閉装置
７ａ、７ｂを介して電力系統に所定の電圧で所定の周波
数の電力を供給する働きをする。
【００２６】次に、この実施例の動作について説明す
る。いま、何れのガスタービン６ａ、６ｂも運転を停止
している状態にあり、ここで、まず、ａ系統の発電設備
を始動させようとしたとする。なお、このときには、当
然のこととして各発電機５ａ、５ｂは停止しており、開
閉装置７ａ、７ｂは何れも開放(オフ)状態にある。
る。いま、何れのガスタービン６ａ、６ｂも運転を停止
している状態にあり、ここで、まず、ａ系統の発電設備
を始動させようとしたとする。なお、このときには、当
然のこととして各発電機５ａ、５ｂは停止しており、開
閉装置７ａ、７ｂは何れも開放(オフ)状態にある。
【００２７】そこで、このときには、まず、遮断器１２
ａと遮断器９ａを投入(オン)し、始動用制御装置２１ａ
により周波数変換装置１ａを制御して、逆変換装置３ａ
から出力される交流電力を発電機５ａに供給させる。
ａと遮断器９ａを投入(オン)し、始動用制御装置２１ａ
により周波数変換装置１ａを制御して、逆変換装置３ａ
から出力される交流電力を発電機５ａに供給させる。
【００２８】そうすると、この結果、発電機５ａは逆変
換装置３ａから出力される交流電力の周波数に同期して
回転する同期電動機として動作し、トルクを発生するよ
うになるから、ここで、始動用制御装置２１ａは、逆変
換装置３ａから発電機５ａに供給されている交流電力の
電圧と周波数を、それぞれほぼゼロの状態から、発電機
５ａとガスタービン６ａの回転慣性力で決まる所定の割
合で上昇させてゆくように制御するのである。
換装置３ａから出力される交流電力の周波数に同期して
回転する同期電動機として動作し、トルクを発生するよ
うになるから、ここで、始動用制御装置２１ａは、逆変
換装置３ａから発電機５ａに供給されている交流電力の
電圧と周波数を、それぞれほぼゼロの状態から、発電機
５ａとガスタービン６ａの回転慣性力で決まる所定の割
合で上昇させてゆくように制御するのである。
【００２９】この結果、発電機５ａは、同期電動機とし
てほぼ定格値に近い大きなトルクを発生し、このため、
ガスタービン６ａと一緒に回転を開始した後、所定の割
合で回転速度が上昇してゆくようになるから、ガスター
ビン６ａが自力で加速可能な所定の回転速度に達したと
き、遮断器１２ａと遮断器９ａを開放(オフ)し、ガスタ
ービン６ａによる運転状態に移行させてやれば、ガスタ
ービン６ａと発電機５ａからなるａ系統の発電設備の始
動を終了し、以後、発電機５ａとガスタービン６ａの回
転速度が定格値に達した後の所定のタイミングで開閉装
置７ａを投入して、発電機５ａを電力系統に接続してや
れば、平常の運転状態に移行させることができる。図４
は、このときの遮断器９ａと、開閉装置７ａの動作タイ
ミングを示したものである。
てほぼ定格値に近い大きなトルクを発生し、このため、
ガスタービン６ａと一緒に回転を開始した後、所定の割
合で回転速度が上昇してゆくようになるから、ガスター
ビン６ａが自力で加速可能な所定の回転速度に達したと
き、遮断器１２ａと遮断器９ａを開放(オフ)し、ガスタ
ービン６ａによる運転状態に移行させてやれば、ガスタ
ービン６ａと発電機５ａからなるａ系統の発電設備の始
動を終了し、以後、発電機５ａとガスタービン６ａの回
転速度が定格値に達した後の所定のタイミングで開閉装
置７ａを投入して、発電機５ａを電力系統に接続してや
れば、平常の運転状態に移行させることができる。図４
は、このときの遮断器９ａと、開閉装置７ａの動作タイ
ミングを示したものである。
【００３０】ところで、このままでは、上記した従来技
術と同じく、始動時、周波数変換装置１ａから発電機５
ａに高調波電流成分を含んだ交流電流が供給されてしま
い、発熱発生の虞れを生じてしまうが、この図１の実施
例では、このときさらに遮断器１０を投入し、逆変換装
置３ａの出力から発電機５ａの電機子に至る回路に並列
に、アクティブフィルタ部２２が接続され、さらに遮断
器１１を投入して、逆変換装置３ａに負荷装置４が接続
されるように構成してある。なお、このとき、遮断器１
２ｂと９ｂとは開放されたままにしてある。
術と同じく、始動時、周波数変換装置１ａから発電機５
ａに高調波電流成分を含んだ交流電流が供給されてしま
い、発熱発生の虞れを生じてしまうが、この図１の実施
例では、このときさらに遮断器１０を投入し、逆変換装
置３ａの出力から発電機５ａの電機子に至る回路に並列
に、アクティブフィルタ部２２が接続され、さらに遮断
器１１を投入して、逆変換装置３ａに負荷装置４が接続
されるように構成してある。なお、このとき、遮断器１
２ｂと９ｂとは開放されたままにしてある。
【００３１】そして、このとき、アクティブフィルタ部
２２のアクティブフィルタ制御装置２３は、逆変換装置
３ａから発電機５ａの電機子に供給されている電流を、
電流検出器２３ａを介して取り込み、この電流に含まれ
ている高調波電流成分を打ち消すのに必要な補償電流
が、逆変換装置３ｂから出力されるように、この逆変換
装置３ｂを制御するようになっている。
２２のアクティブフィルタ制御装置２３は、逆変換装置
３ａから発電機５ａの電機子に供給されている電流を、
電流検出器２３ａを介して取り込み、この電流に含まれ
ている高調波電流成分を打ち消すのに必要な補償電流
が、逆変換装置３ｂから出力されるように、この逆変換
装置３ｂを制御するようになっている。
【００３２】次に、このアクティブフィルタ部２２によ
る補償電流の発生動作原理について説明する。上記した
ように、アクティブフィルタ部２２を構成する逆変換装
置３ｂは、そのスイッチング素子として、ＧＴＯ(ゲー
トターンオフサイリスタ)などの自己消弧形半導体スイ
ッチング素子が用いられており、これにより、この逆変
換装置３ｂは、アクティブフィルタ制御装置２３により
制御することにより、任意のタイミングで、その交流側
から直流側に電力を変換して負荷装置４に電流を供給す
る動作を行なわせることができる。
る補償電流の発生動作原理について説明する。上記した
ように、アクティブフィルタ部２２を構成する逆変換装
置３ｂは、そのスイッチング素子として、ＧＴＯ(ゲー
トターンオフサイリスタ)などの自己消弧形半導体スイ
ッチング素子が用いられており、これにより、この逆変
換装置３ｂは、アクティブフィルタ制御装置２３により
制御することにより、任意のタイミングで、その交流側
から直流側に電力を変換して負荷装置４に電流を供給す
る動作を行なわせることができる。
【００３３】そこで、このとき、電流検出器２３ａで検
出した高調波電流成分に応じて、逆変換装置３ｂのスイ
ッチング素子をオンオフさせてやれば、この逆変換装置
３ｂから高調波電流成分と反対の成分の補償電流を発生
させることができ、こうすることにより、この補償電流
が、周波数変換装置１ａの逆変換装置３ａから出力され
る電流に重畳されて、それに含まれている高調波電流成
分が打ち消された状態で発電機５ａに供給されるように
なり、この結果、始動時での発電機５ａの電機子の渦電
流による発熱の虞れを充分に抑えることができるのであ
る。
出した高調波電流成分に応じて、逆変換装置３ｂのスイ
ッチング素子をオンオフさせてやれば、この逆変換装置
３ｂから高調波電流成分と反対の成分の補償電流を発生
させることができ、こうすることにより、この補償電流
が、周波数変換装置１ａの逆変換装置３ａから出力され
る電流に重畳されて、それに含まれている高調波電流成
分が打ち消された状態で発電機５ａに供給されるように
なり、この結果、始動時での発電機５ａの電機子の渦電
流による発熱の虞れを充分に抑えることができるのであ
る。
【００３４】このときでの補償電流による高調波電流成
分の打ち消し動作について、さらに図２と図３により説
明すると、まず、図２において、Ａを逆変換装置３ａと
し、Ｂを発電機５ａとした上で、Ａから出力される電流
ｉLが図３(a)に示すような方形波形であったとすると、
この図３(a)の電流ｉLは、同図(c)に示す正弦波形の電
流ｉSから同図(b)に示す波形の電流ｉCを差し引いたも
のに相当する。
分の打ち消し動作について、さらに図２と図３により説
明すると、まず、図２において、Ａを逆変換装置３ａと
し、Ｂを発電機５ａとした上で、Ａから出力される電流
ｉLが図３(a)に示すような方形波形であったとすると、
この図３(a)の電流ｉLは、同図(c)に示す正弦波形の電
流ｉSから同図(b)に示す波形の電流ｉCを差し引いたも
のに相当する。
【００３５】そこで、この図３(b)に示す波形の電流ｉC
が、アクティブフィルタ部２２の逆変換装置３ｂから出
力されるように、アクティブフィルタ制御装置２３によ
り、この逆変換装置３ｂを制御してやれば、発電機５ａ
には、図(c)に示す正弦波形の電流ｉSだけが供給される
ようになり、従って、この実施例によれば、始動時にも
回転子には渦電流が発生しなくなり、発熱を抑えること
ができるのである。
が、アクティブフィルタ部２２の逆変換装置３ｂから出
力されるように、アクティブフィルタ制御装置２３によ
り、この逆変換装置３ｂを制御してやれば、発電機５ａ
には、図(c)に示す正弦波形の電流ｉSだけが供給される
ようになり、従って、この実施例によれば、始動時にも
回転子には渦電流が発生しなくなり、発熱を抑えること
ができるのである。
【００３６】次に、ｂ系統の発電設備を始動させる場合
には、遮断器９ａは開いたままにして、こんどは遮断器
９ｂを投入してやるのである。この結果、今度は発電機
５ｂが周波数変換装置１ａ、１ｂの出力にそれぞれ接続
されるから、以後は、上記したａ系統の始動時と同様
に、周波数変換装置１ａから可変電圧可変周波数の交流
電力を発電機５ｂに供給して始動を行なわせ、このと
き、アクティブフィルタ部２２から補償電流が供給され
るようにしてやれば良いのである。
には、遮断器９ａは開いたままにして、こんどは遮断器
９ｂを投入してやるのである。この結果、今度は発電機
５ｂが周波数変換装置１ａ、１ｂの出力にそれぞれ接続
されるから、以後は、上記したａ系統の始動時と同様
に、周波数変換装置１ａから可変電圧可変周波数の交流
電力を発電機５ｂに供給して始動を行なわせ、このと
き、アクティブフィルタ部２２から補償電流が供給され
るようにしてやれば良いのである。
【００３７】次に図５は、本発明の他の一実施例で、ａ
〜ｄの４系統のガスタービン発電設備に本発明を適用し
た場合を示したものである。なお、この図５では、主回
路系だけを示しており、負荷装置４、遮断器１１、始動
用制御装置２１ａ、２１ｂ、アクティブフィルタ部２
２、アクティブフィルタ制御装置２３、それに電流検出
器２３ａなどの制御系は省略してあるが、実際には、こ
れらも必要なことはいうまでもない。
〜ｄの４系統のガスタービン発電設備に本発明を適用し
た場合を示したものである。なお、この図５では、主回
路系だけを示しており、負荷装置４、遮断器１１、始動
用制御装置２１ａ、２１ｂ、アクティブフィルタ部２
２、アクティブフィルタ制御装置２３、それに電流検出
器２３ａなどの制御系は省略してあるが、実際には、こ
れらも必要なことはいうまでもない。
【００３８】サイリスタ始動方式の装置では、周波数変
換装置は始動時にしか使用されないので、この観点から
すれば、本発明では、始動時、最小限、２台の周波数変
換装置があれば良く、しかも、このとき、アクティブフ
ィルタ部となる周波数変換装置としては、順変換装置は
必ずしも必要ではないから、この図４の実施例では、ａ
〜ｄの４系統の発電機５ａ〜５ｄと、ガスタービン６ａ
〜６ｄに対して、１台の順変換装置２を設け、これを２
台の逆変換装置３ａ、３ｂで共用するように構成してあ
り、このため、遮断器１ｃを設けて、逆変換装置３ｂが
切り離せるように構成してある。
換装置は始動時にしか使用されないので、この観点から
すれば、本発明では、始動時、最小限、２台の周波数変
換装置があれば良く、しかも、このとき、アクティブフ
ィルタ部となる周波数変換装置としては、順変換装置は
必ずしも必要ではないから、この図４の実施例では、ａ
〜ｄの４系統の発電機５ａ〜５ｄと、ガスタービン６ａ
〜６ｄに対して、１台の順変換装置２を設け、これを２
台の逆変換装置３ａ、３ｂで共用するように構成してあ
り、このため、遮断器１ｃを設けて、逆変換装置３ｂが
切り離せるように構成してある。
【００３９】なお、この実施例で、逆変換装置３ｂも順
変換装置２に接続できるようにしてあるのは、逆変換装
置３ａ側が故障したときなどには、この逆変換装置３ｂ
により始動ができるようにするためである。そして、こ
のことは、図１の実施例で、周波数変換装置１ｂにも順
変換装置２ｂが設けてあるのも同じ理由である。
変換装置２に接続できるようにしてあるのは、逆変換装
置３ａ側が故障したときなどには、この逆変換装置３ｂ
により始動ができるようにするためである。そして、こ
のことは、図１の実施例で、周波数変換装置１ｂにも順
変換装置２ｂが設けてあるのも同じ理由である。
【００４０】ところで、以上の実施例では、アクティブ
フィルタ部２２により周波数変換装置１ａの出力に含ま
れる高調波成分を補償し、これにより発電機５ａ、５ｂ
に供給される電流の波形を改善して、始動時での発電機
５ａ、５ｂの発熱を抑えるようにしたものであるが、始
動時以外のときにも、アクティブフィルタ部２２を動作
させることにより、電力系統との間での無効電力のやり
取りが可能になる。
フィルタ部２２により周波数変換装置１ａの出力に含ま
れる高調波成分を補償し、これにより発電機５ａ、５ｂ
に供給される電流の波形を改善して、始動時での発電機
５ａ、５ｂの発熱を抑えるようにしたものであるが、始
動時以外のときにも、アクティブフィルタ部２２を動作
させることにより、電力系統との間での無効電力のやり
取りが可能になる。
【００４１】そこで、図１の実施例において、発電機５
ａ、５ｂが定常運転中のときも、遮断器９ａ、１０を投
入、或いは遮断器９ｂを投入することにより、アクティ
ブフィルタ部２２をａ系統、又はｂ系統の何れかの電力
系統に接続し、アクティブフィルタ制御装置２３を制御
してやることにより、電力系統での無効電力を制御する
ことができ、電力系統での潮流を補償することができ
る。
ａ、５ｂが定常運転中のときも、遮断器９ａ、１０を投
入、或いは遮断器９ｂを投入することにより、アクティ
ブフィルタ部２２をａ系統、又はｂ系統の何れかの電力
系統に接続し、アクティブフィルタ制御装置２３を制御
してやることにより、電力系統での無効電力を制御する
ことができ、電力系統での潮流を補償することができ
る。
【００４２】また、上記実施例では、アクティブフィル
タ部２２が、始動中の発電機５ａ又は５ｂと、周波数変
換装置１ａの間に接続されているので、他の場所に接続
した場合よりも効果的に高調波成分の補償を行なうこと
ができ、さらに、このとき、アクティブフィルタ部２２
は、変圧器８ａ、８ｂと発電機５ａ、５ｂの間に接続さ
れるので、このアクティブフィルタ部２２に必要な耐圧
を小さく抑えることができ、コストアップが少なくて済
むという効果がある。
タ部２２が、始動中の発電機５ａ又は５ｂと、周波数変
換装置１ａの間に接続されているので、他の場所に接続
した場合よりも効果的に高調波成分の補償を行なうこと
ができ、さらに、このとき、アクティブフィルタ部２２
は、変圧器８ａ、８ｂと発電機５ａ、５ｂの間に接続さ
れるので、このアクティブフィルタ部２２に必要な耐圧
を小さく抑えることができ、コストアップが少なくて済
むという効果がある。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、周波数変換装置を用い
たサイリスタ始動方式によるガスタービン発電設備にお
ける発電機の温度上昇を確実に抑えることができるか
ら、サイリスタ始動方式の利点を充分に活かし、温度上
昇による発電機への悪影響を伴うことなく、容易に始動
を行なうことができる。また、本発明によれば、電力系
統での無効電力の制御を行なうことができ、電力系統の
安定化も図ることができる。
たサイリスタ始動方式によるガスタービン発電設備にお
ける発電機の温度上昇を確実に抑えることができるか
ら、サイリスタ始動方式の利点を充分に活かし、温度上
昇による発電機への悪影響を伴うことなく、容易に始動
を行なうことができる。また、本発明によれば、電力系
統での無効電力の制御を行なうことができ、電力系統の
安定化も図ることができる。
【図１】本発明による発電設備の始動装置の一実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例におけるアクテイブフイルタ
の動作を説明するためのブロック図である。
の動作を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の一実施例の動作説明用の波形図であ
る。
る。
【図４】本発明の一実施例の動作を説明するタイミング
図である。
図である。
【図５】本発明の他の一実施例を示す構成図である。
【図６】従来技術によるサイリスタ始動方式の装置の説
明図である。
明図である。
【図７】発電機の回転子における渦電流の状態を示す説
明図である。
明図である。
１、１ａ、１ｂ 周波数変換装置 ２ａ、２ｂ 順変換装置 ３ａ、３ｂ 逆変換装置 ４ 負荷装置 ５ａ〜５ｄ 発電機 ６ａ〜６ｄ ガスタービン ７ａ〜７ｄ 開閉装置 ８ａ〜８ｄ 主変圧器 ９ａ〜９ｄ、１０、１１、１２ａ、１２ｂ 遮断器 ２１ａ、２１ｂ 始動用制御装置 ２２ アクテイブフイルタ部 ２３ アクテイブフイルタ制御装置 ２３ａ 電流検出器
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも２組のガスタービン発電機
と、電力系統から給電される少なくとも２台の周波数変
換装置とを備え、これら周波数変換装置から上記ガスタ
ービン発電機に可変電圧可変周波数の電力を供給し、該
発電機を電動機として動作させることにより上記ガスタ
ービン発電機を始動させる方式の発電設備において、上
記周波数変換装置の少なくとも１台の逆変換部を自己消
弧形半導体スイッチング素子からなる逆変換装置で構成
すると共に、該逆変換装置をアクティブフィルタとして
動作させる制御手段を設け、上記少なくとも２組のガス
タービン発電機の一方が始動中、上記逆変換装置の交流
側を該始動中のガスタービン発電機に接続しアクティブ
フィルタとして動作させるように構成したことを特徴と
する発電設備の始動装置。 - 【請求項２】 請求項１の発明において、少なくとも２
台の周波数変換装置が、順変換部を共用するように構成
されていることを特徴とする発電設備の始動装置。 - 【請求項３】 請求項１の発明において、上記逆変換装
置を、上記少なくとも２組のガスタービン発電機の内で
定常運転中のガスタービン発電機に接続する手段を設
け、定常運転中もアクティブフィルタとして動作させる
ように構成したことを特徴とする発電設備の始動装置。 - 【請求項４】 請求項２の発明において、上記定常運転
中のガスタービン発電機が変圧器を介して電力系統に接
続されており、上記逆変換装置は、このガスタービン発
電機と上記変圧器との接続部分に接続されていることを
特徴とする発電設備の始動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5048087A JPH06261454A (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | 発電設備の始動装置 |
| US08/205,808 US5559421A (en) | 1993-03-09 | 1994-03-04 | Apparatus for removing harmonic components of an electric power frequency generated in electric power generation equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5048087A JPH06261454A (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | 発電設備の始動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261454A true JPH06261454A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12793546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5048087A Pending JPH06261454A (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | 発電設備の始動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5559421A (ja) |
| JP (1) | JPH06261454A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013078231A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Panasonic Corp | 電流制御システム、電流制御装置、及び電流制御方法 |
| WO2014155648A1 (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社 日立製作所 | 発電システムおよび発電システムの制御方法 |
| JP2016046997A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-04 | 株式会社日立製作所 | 分散型電源システムおよびその制御方法 |
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