JPS61167104A - タ−ビン過速防止装置 - 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】 〔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荷遮断時
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／θはボイラを示し、この
ボイラ／θで発生した蒸気は加減弁用主サーボ７．２を
介して蒸気タービンフグへ供給され、発電機７６を駆動
する。前記蒸気タービン／グの回転数は、回転数検出器
／ｇで検出され、得られた検出値は回転数設定器−〇で
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、補助従動ピストンーー
、パイロット弁補助す−ボ！ｙ５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７．２をフィ
ードバック制御操作するよう構成される。すなわち、蒸
気タービン／１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／ｌＩ
が負荷遮断を行った場合、蒸気タービン／４ｔ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器コθの
値になるよう加減弁用主サーボ／、２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、２ｇと電磁弁操作回路３
θとを備え、前記発電機／乙の出力ラインにそれぞれ計
器用変圧器３２および変流器３グを介して電力検出器３
６を接続し、この電力検出器３Ａで検出される発電機／
６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／６の出力が急減した際
に過速防止用電磁弁、２ｇを例えば７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、２ざは、
回転数制御系の補助従動ピストン２２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
って、前述したように、過速防止用電磁弁コざを開操作
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７．２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３θにより過速防止用電磁弁、２にが瞬
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（／ざ１．２θ、、２２）の指令を待たず
に加減弁用主サーボ７．２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
を機における回転数制御系には次のような問題点がある
０例えば、第グ図は前述したタービン発電機／６を含む
系統の略図を示すものである。タービン発電機／６は母
線グθに接続され、負荷グ２に対し遮断器４／りを介し
て給電するよう回路構成される。また、参照符号４ｔざ
は前記母線グθとは異系統ｊθに遮断器５．２を介して
接続された電源を示し、前記母線ダθと遮断器Ｓグ、ｊ
Ａおよび変圧器ｓｇを介して並列接続される。さらに、
この電源ダとは。

他の系統６θにおいて遮断器６グを介して接続される負
荷６．！に対し、遮断器６６．６ｇおよび変圧器７θ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／６から負荷６．２への給電はない。一方、負荷４
ｔ、２に対しては、発電機／６および電源グにからの給
電すなわち変圧器ｓｇの潮流は電源グざより負荷クコへ
流れる方向である。そこで、電源グｇがトリップしたも
のとすれば、発電機／乙は負荷グーに加えて負荷６．２
も負担することになる。この際、発電機／６の運転状態
として出力に余裕があれば、発電機／６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／６の
出力は増大する。一方、系統グθと６θとが別需要家で
ある場合に４−ｔ、発電機７６から系統乙θへの送電が
認められない。従って、このような逆潮流（系統グθか
らＳθ、６θへの潮流）を防止するために、遮断器５グ
または５６の設置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５グまたは５６をトリップさせて母
線グθ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ｙざがトリップした際には発電機／６の出力が増大し
、続いて継電器等が動作して遮断器Ｓグまたはｊ６がト
リップすると２発’［機７６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
なっている状態から急減するために、過速防止用電磁弁
２ｇが開状態とな）、加減弁用主サーボ７．２を閉じる
ことになる。この状態は、負荷１ｌｔ２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７．２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
独系になった母ｍグθの電力バランスを不要に乱し、場
合によっては母線グθ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、有効電力か急速に減少した
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
の際にはその応答速度を遅延させることにより、電力の
慾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〕

従って、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
う構成したタービの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＋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応答
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鳴動電力
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／６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、２．２の出力側油圧回路の分岐路に設けた
過速防止用電磁弁、！ざ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／６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、２１ｒを制御する信号を得
るための回路構成として、高ゲイン増幅器ざθ、積分器
ｌｒ、２．極性反転増幅器ｇｌＩ、コンパレータ！ｒ６
および補助リレーにｇが順次接続配置される。

今、発電機／６の出力（有効電力）に変化がないものと
すれば、極性反転増幅器にグ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、増幅器にθが理論上無限大のゲインをもっ
ているため、電力検出器３６と極性反転増幅器ｇ＜ｔの
出力値が等しくなるよう高ゲイン増幅器ｔθは積分器ざ
コに信号を供給する。

そこで、積分器Ｉｒ２は、入力がθＶになるまでその出
力（極性反転増幅器ｇａ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
）とガる。従って、発電機／６の出力に変化がない時は
、コンパレータに６の入力信号１．ｆｌ（電力検出器３
６の出力信号Ｉと極性反転増幅器ｌｒｙの出力信号１）
は同値逆極性でちゃ、コンパレータｇ６は何らの出力信
号も発生しない。

しかるに、コンパレータｌｒ６は、極性反転増幅器ざグ
の出力信号用が電力検出器３６の出力信号■より大きく
、その偏差が所定値■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９である。

１ｎの信号１−１１の信号１〉バの信号・・・・・・（
１）第２図に示すように、所定の時刻（ｔｌ）において
５発電機／６の出力が遮断されると、電力検出器３６の
出力ＩはθＶになるが、極性反転増幅器ｇグの出力ｎは
積分器に２の時定数に従って放電するので、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ｇ６
の出力信号■に基づいて補助リレーにｇを介して過速防
止用電磁弁、！ざが開操作され、前述したように加減弁
用主サーボ７．２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
コ・・ざの動作時間は、積分器１２の時定数によって決
まり、定電圧回路りθによ勺設定される定電圧の大きさ
で決められる。　　　　　一方、発電機／θ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（ｔｌ
）において、積分器ざコの時定数を大きく設定する。す
なわち、時刻ｔ２で電力増加となっても、極性反転増幅
器ｔｌＩ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、２には励磁されず、開操作されることは
ない。

このような動作は、積分器ｔ、２の入力側に接続される
定電圧回路タコによって実現できる。なお、このような
電力増加の際には、高ゲイン増幅器ｔθの出力信号は、
正（＋）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、／θＶ）になっている。このような入力信号に
対する積分器ｔ、２の時定数をＴＩとし、定電圧回路タ
コの電圧をＶｍａｘ／／θに設定すれば、積分器ｔｌが
一定の値に達する時間は、／θ×Ｔ！となる。従って、
電力減少の場合には、定電圧回路りθの設定電圧により
積分器Ｉｒ−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ｒ４ｔの出力信号Ｈにつき、電力検出器
３６で検出される発電機／６の出力の急減に対する特性
（時刻ｃ＋　＋　ｔｔ後）は定電圧回路りθで自由に設
定することができ、また発電機／６の出力の急増に対す
る特性（時刻４２　、　ｔｎ後）は定電圧回路タコで自
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
系統の電源がトリッ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、従っ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、タービン高速パルプ制御による過
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
動作する必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ｉｔ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
を示すブロック回路図、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
数制御系のブロック回路図、第９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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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. （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。