JPS5930116A - 自動予備起動装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、原子力発電所の安全保護系の設備のようなシ
ステムにおいて、運転機がトリップしたときに電気的に
異系統となる予備機へ信号を送りこれを自動起動させる
電気設備の系統分離した自動予備起動装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

原子力発電所で使用される設備のほとんどはシステムの
信頼度を上げるため同一機能を有する動的機器（例えば
タンク等の静的機器に対１−て回転機をそなえるポンプ
とかファンを示す）は２台設けて内１台は運転機、他の
１台は予備機とし、常に１００％予備を持つ冗長系を構
成している。

寸だ、特に取調な安全保護系の設備では上記冗長性の外
に、１つの故障例えば短絡、地絡、火災等により１軍転
機と予回機が同時に機能を喪失することがないように冗
長系に対して上気設備の系統分離が絶対的な要求となっ
ている。

す力わち、同一機能をもつ機器Ａと機？５Ｂは、動力Ｐ
ｒ１ｉ源、制御電源、制御回路、動力および制御ケーブ
ルルート、各種検知器等を全てｚ、）＜、気的およびｌ
物理的に分離している。また、ある制御装置内に機器Ａ
と機器Ｂのケーズル、電線洩たは制御器具が一緒に入る
場合は、機器Ａ用と機器Ｂ用のケーブル、電線または制
御器具の間に一定の距離を設けるか、または金属製隔壁
を設ける等の物理的分離も要求される。

ここで運転機がｊ車転中にトリップしたとき、これによ
り生起したトリップ信号による予備起動信号を予備機側
へ渡し、予備機を起動させる一般的な制御回路について
説明する。

第１図は、従来例の電気的路線図である。

第１図は電気設備の系統分離を必要としない常用系統で
使用される予備起動回路の１例であり、トリップ信号に
よる予備起動信号を無電圧接点の条件で予備機へ渡し、
予備機を起動させる予備起動装置の回路図である。

１の制御盤Ｂの中の制御回路は運転機がトリップしたこ
とを検出し・ぞルス形状の予備起動信号を発生する回路
である。

３は運転機の遮断器５２　Ｂの補助接点で、運転時は閉
路、停止時は開路と々す、運転機の遮断器が入ると機器
は運転に入る。この時点に遮断器５２Ｂのト接点３を増
幅する４のリレー５２　ＢＸが励磁されａ接点５が閉路
、ｂ接点６が開路する。

これにより７のリレーＬＢＸが励磁され自己保持する。

この状態から運転機の遮断機がトリップすると４のリレ
ー５２ＢＸが無励磁となり、５のａ接点が開路、６のｂ
接点が閉路し、同時に８のタイマーＬＢＴが励磁されカ
ウントを開始し、９のリレーしＢＹも励磁されそのａ接
点ｌＯが閉路する。

一定時間Ｔ１後８のタイマーＬＢＴがカウントアツプす
ると７のリレーＬＢＸが無励磁となり、９のリレーＬＢ
Ｙのａ接点用が開路する。

この８接点１０は電気的配線で２の制御盤Ａの予備機の
遮断器制御回路に引込まれており、ａ接点ｌＯが閉路し
たときに、操作スイッチが６自動”位置に選択されてい
れば接点１１が閉路しており、さらに過負荷トリップし
た場合の投入ロック用リレー３０Ｘのｂ接点１２が閉路
していれば、１３の携断器！’ｉ２　Ａ　Ｋ投入信号が
与えられ予備機が起動する。

２の制御盤Ａの中の操作スイッチの接点１４は入”位置
で閉路する接点で、操作スイッチを入”にすると遮断器
１３に投入指令が与えられ、投入する。また、操作スイ
ッチの接点１５は切”位置で閉路する接点で、操作スイ
ッチを”切”にすると遮断器１３は遮断する。操作スイ
ッチは通常スプリングで“自動”位置に戻るようになっ
ており、操作時および６引き保持”位置以外は接点１１
は閉路している。接点１６と接点１２は予備機となる機
器Ａが運転中に過負荷になった場合に動作するリレー３
０ｘの接点で、接点１６は機器Ａのトリップ用、接点１
２は再投入ロック用のものである。

〔背景技術の問題点〕

第１図で示される装置を電気設備の系統分離の要求を満
足させるには、次の２点の問題を解決する必要がある。

第１に１の制御盤Ｂにおける゛リレーＬＢＹのコイル９
の充電部（制御電源Ｂ系）とリレーＬＢＹの接点１０の
充電部（制御電源Ａ系）の間を、要求される最小分離距
離の約１５σ以上離す必要がある。しかし上記要求を満
足するリレーは入手困帷である。

第２は１０制御盤Ｂの中でリレーＩ、ＢＹのａ接点ｌＯ
から外部端子１７　、１８までの配線２本はそれ以外の
配線とは異在った系統のものとなるため、前記２本の配
線をそれ以外の配線から約１５α以上離して配線の引き
まわしを行なう配線分離が必要となる。さらに外部端子
台およびケーブル引込み位置にも物理的分離を考慮する
必要がある。？Ｒ２の問題は技術的にはさほど難しいも
のでは々いが、盤内スペースに余裕のある盤で々い限）
系統分離の要求を配線分離で満足させるためには、ス被
−ス的および作業的に非常に不経済である。

特にリレー接点を他の冗長系へ接点信号として渡すこと
が出来ないことは致命的である。

したがって従来の安全保護系はＡ系統の制御回路は制御
盤Ａに、Ｂ系統の制御回路は制御盤Ｂに収納し、これら
制御盤を距離的に離して設置する。

さらにＡ系統とＢ系統の制御回路が混在することを避け
るために、制御盤Ａ、Ｂ間には−・切の電気的インター
ロックを設けないことにして、安全保護系以外の常用系
統の常用機と予備機の間で行ガつでいる自動予備起動の
インターロックを設けていない。したがって運転機がト
リップした場合は故障表示および警報により、運転員が
手動操作で予備機を起動させる方式をとっている。

安全保にφ系の中には非常時しか作動しない設備もある
が、中には常時と非常時の運転を一つの設備で兼用する
ものもあり、それらは運転上からは常用系統と同じ自動
予備起動めＩ’Ｊ　ｆｉｔ：をもつ運転方式が要求され
る設備である。

しかし非常時の運転の信頼性を確保するために安全保護
系としての系統分離を行々って手動予備起動方式として
いるのが現状である。

このような設備は、原子炉停止操作にシ」、直接関係の
ｆｉいものが多く、非常時の原子炉停止操作中区は運転
員の監視操作範囲から除外することが出来れば、より重
要な系統操作に専念できるため自動予備起動方式の採用
は運転餓の負担１減から安全上好ましい。

そこで、電気設備の系統分離を満足し、かつ信頼性の高
い異系統間の自動予備起動装置が要求される。

〔発明の目的〕

ここにおいて、本発明は、従来装置の欠陥を克服するた
め、盤内の配線分離による系統分離を不要とし、運転機
と予備機を光ファイ・々ケーブルで結び、運転機のトリ
ップによる予備機の起Ｉす信号を光信号で伝送し、かつ
伝送系のトラブルによる誤動作を防止するように前記光
信号は一定時間特定の光信号を受光することで弁別する
ようにした自動予備起動装置を桿供することを、その目
的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、運転機の遮断器のトリップ事象を発光器によ
り光信号に変換（パ１°′→“０”）シ、それを光ファ
イノ々−ケーブルを介して予備機の受光器で受信すると
ともに、一定時間Ｔ１で前記光信号（０°′）が前記ト
リップ事象の前の状態（″１″）に復帰すれば前記トリ
ップと判断し予備機遮断器を投入させ、第２の一定時間
Ｔ（ただしＴ２〉Ｔ１）経過後も前記前の状態（’Ｊ”
）に復帰しなければ光伝送系の障碍としてそれを表示し
警報を発生させるようにした自動予備起動装置である。

〔発明の実施例〕

第２図と第３図ｔ」４、本発明の一実施例における、ト
リップ光信号を送信する発光器の制御回路とそのトリッ
プ光信号を受信する受光器の制御回路のブロック図であ
る。

第２図において、】−００の制御盤Ｂは運転中の機器Ｂ
の遮断器がトリップしたことにより光信号で予備機側へ
発信するため、光信号を１”からＨ（Ｏ１１にし、一定
時間（Ｔ１）後、０”から＠（Ｉ　ＩＴに戻すようにし
ている。

ここで、加は運転機の遮断器５２Ｒのａ接点（機器が運
転中は閉路し停止中は開路する）、２１のリレー５２Ｂ
Ｘは遮断器の接点増幅用リレーである。

遮断器５２Ｂが投入され機器Ｂが運転に入るとリレー５
２ＢＸのａ接点２２が閉路、ｂ接点路が開路し、列のリ
レーＬＢＸが励磁され自己保持する。この状態から遮断
器５２Ｂがトリップすると２１のリレー５２ＢＸは無励
磁となり、リレー５２ＢＸのａ接点２２が開路しｂ接点
器が閉路する。これによりｂのリレー　Ｌ　ＢＹ　、！
：　２１５のタイマＬＢＴが励磁され、カウントを開始
し、発光器２７を制御しているリレー１．ＢＹのｂ接点
２８が開路し、発光器２７の出力は°１０″となる。

ここで、発光器２７はリレーＬＢＹのｂ接点路が閉路し
ている間は出力″″１”（光レベル高）、ｂ接点路が開
路すると出力″０″（光レベル低または消光状態）とな
るものである。

一定時間（Ｔ１）後がのタイマＬＢＴがカウントアツゾ
すると２ＡのリレーＬＢＸの自己保持が解除され、２５
のリレーＬＢＹも無励磁となり、リレー１．ＢＹのｂ接
点公が閉路し、発光器２７の出力が再び′１′となる。

２９は制御盤Ａの受光器に接続される光ファイ・Ｓ−ケ
ーブルを示し、このケーブルを通して運転機の＋−ＩＪ
ツブ時はＴ１時間幅の°′０”信号が受光器側へ伝送さ
れろ。

一方、第３図における２００の制御盤Ａは、予備用１［
＃信号検出回路、伝送系監視回路お〕よび予備機の遮断
器制御回路を具える。運転機側の発光器２７からの光信
号を受け、その光信号が予備起動信号かどうかを判定し
、予備起動信号と判定すると予゛備機の操作スイッチが
“自動°′位置に選択されていることを条件に遮断器へ
投入信号を与え、予備機を自動起動させる。誤った信号
と判定すると光伝送系の異常を故障表示および伴報する
。

３０は制御盤Ｂの発光器２７と接続している光ファイ・
々−ケーブルで、受光器３１は通常時″′１”の光信号
を受けており、受光器３１の内部にある出力接点３２は
１″の光４１号を受けると閉路し受信する光信号が′０
″になると開路する。受光器３１の出力接点増幅用の３
３のリレーＫＡは受光器３１が受ける光信号が１”にな
ると励磁され、０”になると無励磁となる。

次に、運転機がトリップした時正常な予備起動信号が発
光器２７から送られミそれを受光器３１が受けた場合の
判定回路の動作を説明する。

先ず、運転機がトリップする前に受信している光信号は
１”であり、３３のリレーＫＡは励磁されリレーＫＡの
ｂ接点３４は開路しており３５のリレーＫＢは無励磁と
なっている。運転機がトリップすると光信号がＯＩ＋と
なる。これにより３３のリレーＫＡは無励磁となり、リ
レーＫＡのｂ接点３４は閉路する。したがって３５のリ
レーＫＢが励磁され自己保持し、同時にリレーＫＢのａ
接点３６が閉路し３７のタイマーＫＴが励磁されカウン
トを開始するが、このとき関のリレーＫＣと３９のリレ
ーＫＤは励磁されない。

一定時間（Ｔ１）後光信号が′０”から１”になると３
３のリレーＫＡは励磁されリレーＫＡのｂ接点３４け開
路するが、３５のリレーＫＢはまだ自己保持しており、
したがってリレーＫＢのａ接点３６は閉路しｆｒ寸＼で
あるためリレーＫＡのａ接点４゜が閉路すると関のリレ
ーＫＣが励磁され、ｂ接点５３で３９のリレーＫＤの頭
をしまねる。つまり開路する。この時操作スイッチが゛
°自動”位置に選択してあれば接点４１は閉路し、捷た
４２の投入ロック用接点３０Ｘも閉路しているので、リ
レーＫＣのａ接点４３が閉路すると４４の遮断器５２Ａ
の投入回路（端子番号Ｃ）に投入信号が与えられ、４４
の遮断器５２Ａが投入し予備機が起動する。

その後一定時間（Ｔ２）で３７のタイマＫＴがカウント
アツプするとタイマＫＴのｂ接点４５が開路し、３５の
リレーＫＢの自己保持回路がリセットされ無励磁となる
。これにより３８のリレーＫＣは無励磁となりリレーＫ
Ｃのａ接点４３は開路する。この時点でも３９のリレー
ＫＤは励磁されることがない。

一方、発光器ｎの故障（制御盤Ｂの制御電源ＰＨ−ＮＢ
の喪失も含む）′１．たは受光器３１の故障により受光
器の出力がｏ”になり放しになった場合は３３のリレー
ＫＡは無励磁となる。

そうするとリレーＫＡのｂ接点３４が閉路し３５リレー
Ｋｎが励磁され自己保持する。同時にリレーＫＢのａ接
点３６が閉路するため３７のタイマＫＴが励磁されカウ
ントを開始する。

しかしこの場合は一定時間（Ｔ１）を経過しても受光器
の出力が１″に戻らないため、リレー臥のａ接点４０は
開路しており羽のリレ〒ＫＣは励磁されず、予備起動信
号となる遮断器投入信号が４４の遮断器５２Ａに与えら
れることはない。

その後、一定時間（Ｔ２）で３７のタイマＫＴがカウン
トアツプして、タイマＫＴのｂ接点４５が開路すると３
５のリレーＫＨの自己保持回路が開路されるが、リレー
ＫＡのｂ接点；３４で３５のリレーＫＢは励磁されたま
＼となる。

他方、タイマＫＴのａ接点４７が閉路するため３９のリ
レーＫＤが励磁され、そのａ接点４８で伝送回路の異常
の故障表示および警報を行なう。同時に、伝送回路の故
障回復時の誤動作を防止するためリレーＫＤのｂ接点４
６で３５のリレーＫＢの自己保持回路を開路する。ここ
で、３りのリレーＫ　Ｉ）は限時動作、限時復帰の機能
を持つものを使用する。

なお、４４は機器への遮断器５２Ａを示し、端子Ｃは投
入回路を表１）しここに信号がりえられると遮断器が投
入される。また、端子には引外し回路を示し、ことに信
号が与えられると遮断器がトリップする。またＮはＮ（
マイナス）電源の接続部を示している。

遮断器制御回路のうち操作スイッチ入”の接点■は手動
投入用でありこれを閉路すると遮断器は投入され、操作
スイッチ切”の接点５１は手動トリップ用でありこれを
閉路すると遮断器がトリップする。また、操作スイッチ
には”引き保持”位置をもたせ１引き保持”位置では゛
′リー自自動大人位置の接点が全て開路するようにし、
゛また“入”と０切”位置からはスプリングで“自動”
位置に戻るようなスイッチとする。

また、リレー３０Ｘのａ接点５２とｂ接点４２は過負荷
トリップによる自動停止および起動ロックのインターロ
ックとして使われるものである。

以上、第２図と第３図の動作説明を行なったが、運転機
がトリップした時の自動予備起動信号の生起の状態およ
び伝送系の異常を検出する態様を示すタイムチャートを
第４図に示す。

第４図で経過時間方向に示したＡ−Ｅの各点は次の状態
を表わ【２ている。つまり、Ａは光伝送系の異常発生時
、ＢＦｉ光伝送系の異常検出による警報発生時、Ｃは光
伝送系の故障回復時、Ｄは運転機のトリップ時、Ｅは予
備機に起動信号が与えられた時をそれぞれ示す。したが
って、Ａ−Ｃは運転機のトリップで々い光伝送系の故障
時であり、Ｄ、Ｅが運転機の遮断器が実際にトリップし
た時である。

第４図のタイムチャートでも分る通り本発明では予備機
の起動が加の遮断器５２Ｂのトリップから２６のタイマ
ＬＢＴの設定時間１１分だけ遅れることになるけれども
、従来は手動予備起動を行なって来た機器に適用するこ
とを考えると、２６のタイマＬＢＴの設定値Ｔ１が短時
間であれば、伺ら問題はなく、本発明の利点を損うこと
はない。

以上、機器Ｂが運転中にその遮断器５２Ｂがトリップす
ることにより予備の機器Ａの遮断器５２Ａを自動投入し
、自動予備起動させる方式について説明したが、運転機
を機器Ａ１予備機を機器Ｂとした場合も全く同様である
。また、前記発光器制御回路を発光器の中に糾込み発光
装置とし、前記予備起動信号検出回路および伝送系監視
回路を受光器の中に組み込み受光装置として自動予備起
動装置を描成することもできる。

〔発明の効果〕

このように本発明の装置を使用することにより、従来困
難であった盤内での冗長系統間の配線距離を離す配線分
離および信号リレーの接点とコイルの充電部の距離を離
す物理的分離を行なうことなく、冗長系統間の電気設備
の系統分離を満足させることが可能となり、この結果盤
内の配線は単一系統として処理できる。したがって盤内
での系統分離から採用が困難であった自動予備起動も可
能になる。

一方、本発明は原子力発電所の安全保護系のような重要
な設備に使用するので、光伝送により信頼性が落ちるこ
とは許されない。しかして、最近では光通信技術が進歩
し伝送機器自体の信頼性が一ヒつており、さらに本発明
の装置では伝送系の常時監視を行がい、伝送系故障によ
る予備機の誤動作を阻止する方式となっているため、光
伝送系を使用しても信頼性が低下する恐れはガい。

したがって安全保護系のうち直接原子炉停止操作に関係
ない設備に、本発明の自動予備起動装置を適用すれば通
常時の運転機のトリップに対して迅速で確実な処置が期
待できる。

また、非常時には原子炉停止操作に関係のない設備が自
動運転となるため原子炉停止操作に専念できる。したが
って、運転員の精神的負担が軽減されプラントの安全上
からも好ましい結果となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気設備の系統分離を必要としない常用系統で
使用される予備起動回路の従来例の回路説明図、第２図
および第３図は本発明の一実施例における予備起動信号
の発信側およびその受信側のブロック図、第４図は本発
明の動作を示すタイムチャートである。 １　、１００・・・制御盤Ｂ、２．２００・・・制御盤
Ａ１３．２０・・・運転機遮断器５２Ｂ補助接点、８．
２６・・・タイマーＬＢＴ　（時間Ｔ１設定）、！３　
、　／１４・・・遮断器５２Ａ１２７・・・発光器、２
９．３０・・・光ファイノ々−ケーブル、３１・・・受
光器、３３・・・リレーＫＡ、３７・・・タイマーＫＴ
（時間Ｔ２設定）、３８・・・リレーＫＣ，３９・・・
リレーＫＤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 運転機の遮断−泣がトリップしてから一定時間予備機へ
   予備起動信号を送出する予備起動信号において、前記運
   転機の遮断器がトリップした信号を受けると出力が′ｔ
   Ｏ″からｆ′１″に変り＠１の二定時間Ｔ１後に再び出
   力を′０”とする発光器制御回路と、この発光器制御回
   路の出力が０”の場合は光出力が“１”となり前記発光
   器制御回路の出力が°１”の場合は光出力が１０”とな
   る発光器と、光信号″１”を受信すると出力が１１”と
   なり光信号″′０″を受信すると出力がｇ＠　ＯＮとな
   る受光器と、前記発光器の出力側と前記受光器の入力側
   を接続し光信号を伝送する光ファイノ々−ケーブルと、
   前記受光器の出力が″１″状態から６０″となり前記第
   １の一定時間予備機より長い第２の一定時間Ｔ２以内に
   出力が′１″の状卯に戻ったことを検知し出力を１１１
   　Ｎとする予備起動イ言戸検出回路と、前記受光器の出
   力が″１′′状態からＩＯ”となり前記第２の一定時間
   Ｔ２経過後も出力が０″のま＼である場合に故障表示お
   よび警報用の出力を１″とする光伝送系監視回路とから
   成ることを特徴とする自動予備起動装置。