JPS6188740A - 回転電機の冷却媒体温度監視方式 - 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〕 この発明は固定子コイル内部に設けた冷却媒体通路の出
口における冷却媒体温度を監視する回転電機の冷却媒体
温度監視方式に関する。

〔従来の技術〕

従来この種の装置として第５図、第６図および第７図に
示すようなタービン発電機の冷却媒体温度監視装置があ
った。第５図はこのタービン発電機内部の通風状況を示
す説明図、第６図は固定子コイルの断面図、第７図は固
定子コイルの冷却媒体通路の出口における冷却媒体温度
の監視回路図の説明図である。

第５図において、ｌは発電機のフレームで機内に水素ガ
スを封入しておくため、気密構造となっている。２は固
定子鉄心、３は固定子コイル、４は回転子、５は回転子
４０回転軸４８両端を支える軸受、６は回転子４の一端
部外周に突設したプロワ、８は水素ガスクーラである。

また、Ｇ１は低温の水素ガスの流れの方向を示す矢印、
Ｇ！は固定子コイル３の内部における水素ガスの流れの
方向を示す矢印、Ｇ３は固定子コイル３内部に設けた冷
却媒体通路の出口における水素ガスの流れの方向を示す
矢印、Ｇ４は回転子コイル内部における水素ガスの流れ
の方向を示す矢印である。

次に、この水素ガスによる冷却作用について述べると、
水素ガスはフレーム１内に封止されておシ、回転子４の
回転によってプロワ６にょシガスクーラ７に送られて冷
却される。冷却された低温の水素ガス８は矢印ＧｌＯ向
きに流れ、固定子コイル３のガス入口から固定子コイル
３の内部を軸方向（矢印Ｇ２方向）に通過して、固定子
コイル３の抵抗損失などによる発生熱を奪い、温度の高
い水素ガスとなって固定子コイル３の冷却媒体通路の出
口から矢印Ｇ３方向に排出される。

一方、回転子４の回転子コイルに入った低温の、水素ガ
スはこの回転子コイルの両端から中央部に向って軸方向
（矢印Ｇ４）方向に流れ、その回転子コイルに生じた発
生熱を奪い、温度の高い水素ガスとなってその回転子コ
イルの中央部から排出される。

これらの高温の水素ガスはプロワ６によってガスクーラ
７に送られ、冷却水と熱交換を行って低温ガスとなり、
再び上記の各矢印Ｇ１−Ｇｚ　、Ｇｓ　、Ｇｓの方向に
循還する。

また、固定子コイル３付近の構造は第６図に示すように
なっている。同図において、１２は固定子鉄心、１３は
固定子スロットであシ、このスロット１３に固定子コイ
ル３が挿入されている。１４は固定子コイル３の対地絶
縁部材、１５は固定子コイル導体、１６はこの導体１５
内に埋設された通風管である。この通風管１６は固定子
コイルの全長にわたって設けられ、この通風管１６内を
水素ガスが通過することによって固定子コイル３を冷却
する。固定子コイル３はスペーサ１８．１９を介在して
、スロットウェッジ２０によシ固定子スロット１３内に
脱出しないように保持されている。

さらに、冷却媒体温度の監視回路は第７図（こ示す。水
素ガスは固定子コイル３内部を通過する際に固定子コイ
ル３の熱を吸収し、冷却媒体通路の出口つまシ通風管１
６の出口から排出される。２１は複数の固定子コイル３
の冷却媒体通路のうち出口に設けた測温素子で、その出
口から排出でれる水素ガスの温度を測定する。測温素子
２１からの温度信号は記録計２２および警報装置２３に
入力される。

警報装置２３はすべての測温素子２１からの温度信号を
常に一括監視し、このうちいずれかの測温素子で検出し
た温度が予め設定した警報値を超えた場合Ｋｆｆ報を発
する。そしてこの警報値は発電機の負荷の大きさすなわ
ち電機子電流の大きさに関係なく測温データのみに依存
して一定の値に定められている。第８図は電機子電流と
冷却媒体通路の出口における冷却媒体温度および警報値
との関係を示すグラフである。なお、ここでは定格電機
子電流における上記冷却媒体温度の上昇を１（ν、Ｕ、
）として表わしである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の冷却媒体温度監視は以上のように植成されている
ので、複数の固定子コイル３の各測温素子で検出した温
度信号のうちいずれかが上記警報値を越えることによシ
翻報が発生されるまで固定子コイルの異常を発見するの
が困難であシ、かつ異常発生後の迅速な処置ができない
という問題点があった。

また、固定子コイルの冷却媒体通路の出口における冷却
媒体温度は電機子電流の大きさに応じて変化するが、上
記警報値が電機子電流にｒ″Ａ係なく一定であるため電
機子電流の小さい領域では警報値とのひらきが大きくな
り、電機子が相当以上に温度上昇しな−と固定子コイル
の異常を正しく判断できないし、逆に電機子電流が大き
い領域では冷却媒体温度の上昇によシ、誤ってＨ報を発
しやすくなるという問題点があった。

更に、警報発生前に固定子コイ／Ｌ−３の異常を発見す
るため、従来では電機子電流の変化と上記温度記録計に
表示される全ての温度値の時１′￥５変化を見比べて運
転員が判断していたので、運転員の常時監視による疲労
が著るしく、固定子コイル３が異常であるかどうかの判
断も多分に経験にたよるところがあシ、誤判断する場合
が生じていた。

本発明は上記のような従来のものの問題点を除去するた
めになされたもので、全ての固定子コイル内部に設けた
冷却媒体通路の出口における測温素子が得た温度信号を
相互に自動比較し、発電機出力に応じて予め設定した管
報値領域外に上記自動比較した温度差が達した場合に警
報を発することができる回転電機の冷却媒体温度監視装
置を提供することを目的とするものである。これによシ
、発電機の異常の早期発見、事故の未然防止あるいは運
転員の負担軽減が図れる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は固定子コイル内の冷却媒体通路の出口において
測定した温度のうち、最高温度と最低温度との温度差が
、発電機出力に応じて予め設定した警報値を越えた場合
に警報を発するようにしたのである。

〔作　用〕

この発明によれば、冷却媒体温度を固定子コイルの各冷
却媒体通路の出口において測温素子により測定しておシ
、その測温した温度のうち最高温度と最低温度とを決定
し、この最高温度と最低温度との温度差を演算し、この
温度差が発Ｔ７１機出力すなわち電機子電流にもとづい
て予め設定した設定温度領域であるｖ報値に達した場合
には、警報器を作動して運転員に固定子コイルの異常を
報知するように作用する。

〔実施例〕

以下に、この発明の実施例を図について説明する。第１
図において、２１は各固定子コイル３内に設けた冷却媒
体通路の出口に設けた測温素子、２２は多数の測温素子
２１に接続した測温用の記録計、２３は同様に接続した
警報素子で、音や光で警報を発するものが用いられる。

また、上記側温素子２１には測音した温度のうち、最高
温度と最低温度を決定するとともに、この決定した２つ
の温度差を処理演算によって求める温度差監視回路２４
が接続され、この温度差監視回路２４の出力にもとづい
て♂報装置の動作を制御する構成となってｂる。

第２図はかかる温度差監視回路２４を具体的に示したも
のである。かかる回路では、測温素子２１の測温信号が
、測温抵抗体の抵抗値変化あるいはサーモカップルの発
生電圧の変化として、ケーブルを介して固定子コイル３
ごとに設けた各変換素子２５に入力される。各変換素子
２５では例えばこの入力信号を時間積分した安定なアナ
ログ信号として出力し、マイクロコンピュータ２９に入
力する。一方、発電機の電機子電流は、発電電力を主変
圧器（図示省略）に導く母線に入れた電流変成器２７に
よシ検出し、この検出電流を変換器２８に入力し、この
変換器２８は上記電機子電流の大きさに対応した信号と
してこれをマイクロコンピュータ２９に入力するように
なっている。３０は指示計器で、マイクロコンピュータ
２９の出力としての上記温度差や電機子電流の大きさが
運転員に常時示されるようになっておシ、温度差が既述
の警報値を越えたとき、管轄装置２３を作動するように
なっている。

次に、上記構成になる冷却媒体温度監視装置の作用を、
第３図に示すフローチャートを中心に具体的に説明する
。

（ａ）　　先ず、複数の固定子コイル３ごとに設けた測
温素子２１により各冷却媒体通路の出口における冷却媒
体温度Ｔｌ〜Ｔｎを検出するとともに、電流変成器２７
から電機子電流Ｉｐｈを検出し、これらの各検出信号を
変換素子２５および変換器２８を通してマイクロコンピ
ュータ２９のＲＡＭに読み込む０ （ｂ）　　ＲＡＭに読み込んだ上記のＭ、様子電流と予
めＲＯＭに格納した定格電機子電流とからプロセッサに
おいてｐ、　ｕ、変換した電流値工を演算する。

（ｅ）　　次に、冷媒温度の最高温度ＴＨと最低温度Ｔ
Ｉ、との差に上記電流値工を乗算したものと、その最低
温度ＴＬとを加算したものから、発電機出力に応じたＲ
報値ΔＴＡＮＮを設定する。

（ｄ）　　また、プロセッサは各測温素子２１によりそ
れぞれ冷却媒体温度を監視し、設定時間内における最高
温度ＴＭＡＸと最低温度ＴＭＩＮを刻々しかも一定の周
期で検出して決定する。

（ｅ）　　次に、プロセッサは上記の最高温度ＴＭＡＸ
と最低温度ＴＭＩＮとの温度差ΔＴを演算する。この場
合において、最低温度は固定子コイル３に異常がないも
ののうち、最も温度が安定して低い基準温度とする。

（ｆ）　　こうして求めた温度差ΔＴは警報値ΔＴＡＮ
Ｎと比較する。

（ｇ）　　比較の結果、警報値ΔＴＡＮＮを越えた場合
には警報装置によシプザーを鳴らすなどして警報を発し
、警報値ΔＴＡＮＮを越えない場合には、再び上記の各
ステップを繰シ返すことになる。

第４図は上記のように発電機出力に応じて予め設定した
警報値を、最高温度と最低温度との差を１　（ｐ−ｕ−
）としてグラフで表わしたもので、このグラフの傾向は
発電機の種類に応じて任意に設定可能である。また、こ
の警報値を小さくするほど固定子コイ゛ル３の異常を検
出し易くなる。これは固定子コイル３に異常が発生した
場合には、最低温度信号を出力する健全な固定子コイル
とその異常の固定子コイルとの温度差つまシ冷却媒体温
度の差が大きくなることによって、直ちに上記警報値領
域に入ってしまうことによる。

一方、発電機の低負荷時の警報値を必要以上に低くする
と、上記温度差が直ちに警報値領域に入って誤警報を発
する場合があるので、電機子電流が零の場合においても
、第４図に示すようにある程度の許容差を設ける必要が
ある。

なお、上記実施例では固定子コイルを水素ガスで冷却す
るタービン発電機の場合について説明したのであるが固
定子コイルを水や油その他の不活性の冷却媒体で冷却す
るタービン発電機に応用することができる。また、固定
子コイル内の冷却媒体の温度差を検出することに代えて
、固定子コイル間に埋込んだ測＠素子から各固定子コイ
ル間の温度差を求めるようにすることもできる０〔発明
の効果〕 以上のように、この発明によれば、複数の固定子コイル
内の冷却媒体通路の出口ごとの冷却媒体通路を独自の測
温素子によって測定し、この測定した２以上の温度のう
ち最高温度と最低温度とを決定し、これらの２つの温度
差が発電機出力に応じて予め設定した警報値を越えた場
合には１．固定子コイルに異常があると判定して警報を
発するようにした′ので、発電機特に固定子コイルの冷
却不足による熱的あるいは絶縁的障害の発生を未然に防
止できる。また、警報による自動監視によって、運転員
の負担を軽減でき、警報による障害発生を予告して運転
員に迅速に保守対策を促すことができる等の効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における回転電機の冷却媒体温度監視装
置の構成図、第２図は冷却媒体の温度差監視回路図、第
３図は第２図の回路動作の流れを示すフローチャート、
第４図は電機子電流に対する設定警報値の関係を示すグ
ラフ、第５図は本発明の基礎となるタービン発電機の構
造および冷却ガス通流系統を示す説明図、第６図は同じ
く固定子コイル付近の断面図、第７図は従来の冷却媒体
温度監視回路の説明図、第８図は同じ〈従来の電機子電
流に対する設定警報値の関係を示すグラフである。 図において、３は固定子コイル、４は回転子、７はガス
クーラ、１２は固定子鉄心、１６は通風管、２１は測温
素子、２３は警報装置、２４は温度差監視回路、２７は
電流変成器、３０は指示計器０ なお各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人　　三菱！　機株式会社 第４図 電機予電；、ｔ（Ｐυ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定子コイル内部に設けた冷却媒体通路に冷却媒
   体を流すことによつてこの固定子コイルを冷却するよう
   にした回転電機において、上記冷却媒体通路の出口にお
   ける冷却媒体温度を固定子コイルごとに測定し、この測
   定した温度のうち最高温度と最低温度との温度差が、発
   電機出力に応じて予め設定した警報値を越えた場合に警
   報を発するようにしたことを特徴とする回転電機の冷却
   媒体温度監視方式。
2. （２）発電機出力は、この出力の供給を受ける主変圧器
   に継がる母線に入れた電流変成器から得るようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転電機の
   冷却媒体温度監視方式。