JPS6188741A - 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０〔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、１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０２は
固定子鉄心、３は固定子コイル、４は回転子、５は回転
子４の回転軸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、ｃｔは低温の水素ガスの流れの方向を示す矢印
、Ｇ２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によシガスクーラフに送られて冷
却される。冷却された低温の水素ガス８は矢印Ｇ１の向
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ブロワ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Ｇｒ、Ｇｚ、Ｇｓ、Ｇ＜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、１３ｆ
ｉ固定子スロツトであり、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１
５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＝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により固定子スロット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ＷＪ７図に示す。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索子で、その出
口から排出さ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に警報を発す
る。そしてと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（ｐ、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構成されている
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
贅報が発生されるまで固定子コイルの異常を発見するの
が困難であり、かつ異常発生後の迅速な処置ができない
とｂ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θ報値が電機子電流に関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１
、電機子が相当以上に温度上昇しないと固定子コイルの
異常を正しく判断できないし、逆に′ＦＬ機子電子電流
きい領域では冷却媒体温度の上昇により誤って清報を発
しやすくなるという間、頂点があった。

更に、警報発生前に固定子コイル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Ω温度値の時間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警
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０ 〔問題点を解決するだめの手段〕 本発明は固定子コイル内の冷却媒体通路の出口における
冷却媒体温度ごとに、予め発電機出力に応じた上限およ
び下限の温度搾報値を設定しておき、上記冷却媒体通路
の出口において測定した冷却媒体温度と上記温度昔報値
との差を常時自動監視し、その差が異常に大きくなった
とき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
、また、発電機出力つまり電機子電流の大きさが発電機
と主変圧器とを結ぶ紛路に入れた電流変成器によって測
定され、これらが比較演算器に入力される。一方、この
比較器よｆ器には、固定子コイル内の冷却媒体通路の出
口における冷却媒体温度ごとに、予め発電機出力に応じ
て上限および下限の温度警報値を設定した等報曲線発生
器が接続されていて、上記比較演算器が上記測定した冷
却媒体温度が上限、下限の温度伴報値領域内に入ったと
判定したとき、Ｗ報を発するように作用する。

〔実施例〕

以下、この発明の一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は各測温素子２１
に接続した記録計、２３は同様に接続した警報素子で、
音や光で表示するものが用いられる０また、２４は温度
監視装置で、上記冷却媒体通路の出口における冷却媒体
温度ごとに、予め発電機出力に応じて予め設定した上限
および下限の温度費報値と、上記各測温素子で測定した
温度との温度差を比較演算し、その温度差が異常となる
場合に、ｇ報装置２３に警報信号を出力するものである
。

第２図はかかる温度監視装置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に入力させる。各変換素子２
５では例えば時間積分した安定なアナログ信号を出力し
、これを各比較器３０にそれぞれ入力する。一方、発電
機の電機子電流は電流変成器２７により検出し、この検
出電流を変換器２８を介して各比較器３０に入力する０
２９は警報曲線発生器で、発電機出力すなわち電機子電
流の大きさに応じて、冷却媒体温度の上限および下限の
温度警報値を二次曲線の形で発生するものである。した
がって、比較器３０は電機子電流に応じた各測温温度と
その温度警報値とを比較し、その差が異常に大きくなる
とき警報器２３に警報信号を出力する。

次に、上記温度監視装置の作用を第３図に示すフローチ
ャートについて具体的に説明する。

（ａ）　　先ず、複数の固定子コイル３ごとに設けた測
温素子２１によシ、冷却媒体温度Ｔ　ｔ　−Ｔｌ】を検
出するとともに、電流変成器２７から電機子電流１ｐｈ
を検出し、これらの各検出信号を変換素子２５゜２８を
通して比較器３０に読み込む。

（ｂ）　　比較器２０に読み込んだ上記電機子電流Ｉｐ
ｈと予め設定されている定格型（Ｑ子電流とからｐ、ｕ
。

変換した電流値１を求める０ （Ｃ）　　次に、電機子電流に応じた冷却媒体温度の上
限および下限の温度警報値を二次曲課の形で予め設定し
記憶させておく。この温度警報値は冷却媒体の温度上昇
値が電機子電流工の略二乗に比例するところから、上限
がＴＡＮＮ−Ｈ＝ＡＸ　Ｉ”＋ＢＸ　Ｉ＋Ｃ。

下限がＴＡＮＮ−Ｌ＝ＤＸＩ”＋ＥＸＩ＋Ｆと、適当な
余裕を持たせて第４図のように設定され、各係数Ａ、Ｂ
、Ｃ。

Ｄ、Ｅ、Ｆを任意に選ぶことで、これら２つの二次曲線
の傾向を適当に設定できる。なお、固定子コイル３が正
常でも冷却媒体温度は定格電機子電流時でも約４〜５℃
の温度のばらつきがあるので、各測温素子２１に応じた
警報曲線を記憶させる必要がある。

（ｄｌ　　ここで、先ず上限の温度設定値ＴＡＮＮ−Ｈ
が上記測定温度ＴＩ　−Ｔｎが大きいか否かを判定する
。

（ｅ）　　Ｔｌ−ＴｎのいずれかがＴＡＮＮ−Ｈよりも
大きいか等しい場合（Ｔ１〜Ｔｎ≧ＴＡＮＮ−Ｈ）には
、比較器３０は惇報装置２３に３報償号を出力する。

（ｆ）　　また、Ｔ１〜Ｔｎ≧ＴＡＮＮ−Ｈでない場合
において、Ｔ１〜Ｔｎ≦ＴＡＮＮ　−Ｌと判定された場
合には、比較器３０は善報装置２３に警報信号を出力す
る。

（ｇ）シかし、ＴＡＮＮ−Ｌ　＜　ＴＩ　”　Ｔｎ　＜
　ＴＡＮＮ−Ｈである場合には、冷却媒体温度が正常で
あシ、従って固定子コイルも正常に動作しているものと
して善報は発せられない。

このように、温度信号、電機子電流信号および温度警報
値信号が比較器３０に常時とり込まれ、電機子電流に応
じて温度信号と警報曲線との対比が常時性われる。なお
、温度信号および電機子電流の大きさは、指示計器３１
によって運転員に常時示される。なお、変換装置２５、
警報曲線発生装置および比較器３０は集積回路化するこ
とにょシ、装置の小形化、大量生産化に好都合になるも
のであシ、故障の発生も最小限に抑えることができる。

なお、第４図では電機子電流値の大きさに関係なく上限
、下限の警報曲線と冷却媒体の温度曲線との差を略一定
にしているが、電機子電流が小さくなるほど、この差を
小さくするこ゛とにょυ、／ＪＳ電流域での固定子コイ
ル３の異常検出精度を上げることができる。

なお、上記実施例では固定子コイル３を水素ガスで冷却
するタービン発電機について説明したが、固定子コイル
３を水や油で冷却するタービン発電機にも応用できる。

また、冷却媒体の温度を直接測定するほかに、各固定子
コイル間に埋込んだ測温素子によって各固定子コイルの
温度を測定するようにしてもよい。

〔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温度が、発電機
出力に応じて予め設定した上限および下限の温度ｅ報値
領域にあるか否かを常時判断して、その温度警報値信号
にある場合には警報を発するようにしたことによシ、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
縁的障害の発生を迅速に認知でき、必要な保守、点検の
対策をとることができる。また、上記警報による自動監
視によって運転員の労働負担を軽減することができるな
どの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方式実施に用いられる回転電機の冷却
媒体温度監視装置の構成図、第２図は冷却媒体の温度監
視装置の回路図、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Ｒ報装置、２４は温度監視装置、２７は
電流変成器、２９は弁報曲線発生器、３０は比較器、３
１は指示計器である、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　　三菱電機株式会社 第４図 電機子ｔＬ（Ｐμ、）

Claims (3)

【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
   ける冷却媒体温度ごとに、予め発電機出力に応じた上限
   および下限の温度警報値を設定しておき、上記冷却媒体
   通路の出口において測定した冷却媒体温度が上記温度警
   報値領域に入つたとき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）上限および下限の温度警報値を電機子電流の二次
   式で求め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。
3. （３）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。