JPS6371503A - タ−ビン過速防止装置 - Google Patents

タ−ビン過速防止装置

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JPS6371503A
JPS6371503A JP21414286A JP21414286A JPS6371503A JP S6371503 A JPS6371503 A JP S6371503A JP 21414286 A JP21414286 A JP 21414286A JP 21414286 A JP21414286 A JP 21414286A JP S6371503 A JPS6371503 A JP S6371503A
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沢里 正博
Seiichiro Seko
世古 清一郎
Hiroyuki Suzuki
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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の過速防止装置に係
り、特に負荷の瞬時的な短絡事故と適正な負荷遮断とを
識別して誤動作を防止するタービン過速防止装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、范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10はボイラを示し、この
ボイラ10で発生した蒸気は加減弁用主サーボ12を介
して蒸気タービン14へ供給され、発電機16を駆動す
る。前記蒸気タービン14の回転数は、回転数検出器1
8で検出され、得られた検出値は回転数設定器20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22
.パイロット弁補助サーボ24.加減弁用従動ビスI・
ン26で増幅され、前記加減弁用主サーボ12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14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14が
負荷遮断を行った場合、蒸気タービン14の回転数が」
二昇するが、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20の値
になるよう加減弁用主サーボ12を閉方向に操作するが
、これば回転数が現に上昇した後に感知されて指令を発
生ずるため、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28と電磁弁操作回路30
とを備え、前記発電機16の出力ラインにそれぞれ計器
用変圧器32および変流器34を介して電力検出器36
を接続し、この電力検出器36で検出される発電機16
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16の出力が急減した際に
過速防止用電磁弁28を例えば1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28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
設は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28を操作
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12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30により過速防止用電磁弁28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(1
B、20.22>の指令を待たずに加減弁用主サーボ1
2が閉となり、回転数の上昇が抑制される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このように構成される従来のタービン発
電機における回転数制御系には次のような問題点がある
。例えば、前述したタービン発電機16を含む系統の略
図を示せば、第4図の通りであるが、この場合タービン
発電機16は昇圧変圧器38を介して母線40に接続さ
れ、さらにこの母線40には前記タービン発電機16と
並列に別電源44が接続され、これらを並列運転して負
荷42に対して給電するように系統が構成される。一般
的に電力系統は、2次系の動揺の特性を有することから
、例えば第4図中の8点で短絡事故等が発生した場合、
系統の周波数や電力に周期的な変動すなわち電力の増減
を生ずる。このような変動の大きさは、短絡事故の大き
さに関係し、タービン発電機16の定格出力の40〜5
0%に達することもある。また、この場合の変動の周期
は、電力系統の構成機器の諸定数により決定されるが、
一般に0.3〜3Hz程度である。
ここで、このような情況下における前記過速防止装置の
動作につき検討すれば、短絡事故発生後に系統の周波数
や電力が変動すると、タービン発電機16の出力が増加
と減少を繰り返すことになる。そこで、前記過速防止回
路は発電機16の出力の急減を検出し、その減少量が所
定値を越えた際に、過速防止用電磁弁28を開操作し加
減弁用主サーボ】2を閉じる。この出力の急減は、微分
演算器を使用したり、タービン車室圧力(機械入力)と
発電機の電気出力(有効電力)との差から検出するのが
一般的であるが、いずれにしても出力電力の急減を検出
するため、過速防止装置は前述したような短絡事故およ
びその後の周期変動中における電力の降下を検出して動
作する可能性がある。
しかるに、前述した状態は負荷遮断ではないため、ター
ビン発電機16が過速度になることはな(過速防止装置
が動作する必要はない。この場合、加減弁用土量−ボ1
2を閉じることは、電力系統に不要な外乱を与えること
になり、例えば供給障害等を惹き起し、系統の全停にま
で到る難点がある。この対策として、発電機遮断器(図
示せず)を開路することによって過速防止装置が動作す
るよう設定することも可能であるが、この場合発電機遮
断器よりも遠方にある遮断器等により負荷が遮断された
際に、過速防止装置が動作せず、タービン発電機16が
過速度に到り、好ましくない。
そこで、本発明の目的は、負荷の瞬時的な短絡事故と適
正な負荷遮断とを判別して、短絡事故時の誤動作を防止
し、電力系統に対して不要な外乱を与えることなく、負
荷遮断時にはタービンの過速度を確実に防止することが
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〕
本発明に係るタービン過速防止装置は、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ン過速防止装置において、
発電機の有効電力の急速な減少を検出する検出装置と、
発電機の残留出力が無くなったことを検出する検出装置
とを設け、発電機の有効電力が急減すると共に残留出力
が零になった場合にタービン過速防止制御を実行するよ
う回路構成す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、発電機の有効電
力の急減を検出する検出装置の出力信号と発電機の残留
出力が零になったことを検出する検出装置の出力信号と
をそれぞれ入力するAND回路を設け、このA、 N 
D回路における入力信号のAND条件が成立した際にタ
ービンの入口蒸気制御弁を閉操作するためAND回路の
出力信号をタービンの弁開度制御装置に送出するよう回
路構成することができる。
前記のタービン過速防止装置において、発電機の有効電
力の急減を検出する検出装置は、発電機の有効電力を検
出する電力検出器と、この電力検出器の検出信号を入力
して微分演算を行う演算回路とから構成することができ
る。
また、前記のタービン過速防止装置において、発電機の
残留出力が零になったことを検出する検出装置は、整流
器と、動作電流設定器を備えた電流検出器とからなり、
発電機の出力電流値が所定値より低下した際に残留出力
が零であることを判定するよう回路構成することができ
る。
なお、前記のタービン過速防止装置において、発電機の
残留出力が零になったことを検出する検出装置は、高速
度形の不足電流継電器で構成することもできる。
〔作用〕
本発明に係るタービン過速防止装置によれば、蒸気ター
ビン発電設備における発電機出力の増減を監視してター
ビンのオーバースピードラ防止する過速防止装置におい
て、発電機の有効電力の減少量が所定値に達したことを
検出し、さらに発電機の出力電流が所定値より低下した
ことを検出し、これらの検出結果のAND条件が成立し
た際に過速防止制御を実行することにより、負荷の瞬時
的な短絡事故と適正な負荷遮断とを確実に判別すること
ができ、短絡事故時の出力変動による過速防止装置の誤
動作を有効に防止すると共に、負荷遮断時におけるター
ビンの過速度を有効に防止することができる。
〔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一実施例を示す要部回路
構成図である。なお、第3図に示す従来の過速防止装置
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。
すなわち、第1図において、蒸気タービン14によって
駆動される発電機16の出力側に計器用変圧器32およ
び変流器34を介して電力検出器36を接続配置し、こ
の電力検出器36の出力端を演算回路46に接続する点
は第3図に示す従来の過速防止装置と同一である。そこ
で、本実施例においては、前記演算回路46の出力端を
A、 N D回路48の一方の入力端に接続する。
また、発電機16の出力ラインに変流器50および整流
器52を介して電流値検出器54を接続し、この電流値
検出器54の出力端を前記AND回路48の他方の入力
端に接続する。そして、このA、 N D回路48の出
力端を前記蒸気タービン14の入口蒸気制御弁56を制
御操作する弁開度制御装置(図示せず)に接続する。
なお、前記電流値検出器54は、一般的なコンパレータ
で構成することができ、この電流値検出器54に電流の
比較値を設定するための動作電流設定器58が接続配置
される。また、発電機】6の出力ラインは、変圧器60
および遮断器62を介して母線64と接続し、またこれ
と並列に変圧器66を介して所内負荷68を接続して電
力系統を構成する。
このように構成された過速防止装置において、負荷遮断
等によって発電機16の出力電力が減少した際に、電力
検出器36によってこれを検出し、演算回路46はこの
検出値を入力して微分演算を行い、電力の減少量が40
〜50%以上に達しかつその変化速度が規定値以内であ
る場合にA、 N D回路4日に対して所定の信号を出
力する。一方、電流値検出器54ば発電機16の出力電
流を検出し、この出力電流が動作電流設定器58の設定
値より低下した際にAND回路48に対して所定の信号
を出力する。そこで、AND回路48は、これらの入力
信号によるA、 N D条件が成立した際に、タービン
14の入口蒸気制御弁56に対して閉操作信号を出力す
る。
前述した本実施例過速防止装置の動作条件を略示すれば
、第2図に示す通りである。すなわち、電力検出器36
および演算回路46は、通常40〜50%の電力降下が
生じた際に動作するよう設定される。このため、例えば
負荷の瞬時的な短絡事故が発生し、その後の出力動揺に
よる電力降下幅が40〜50%に達した場合、電力検出
器36および演算回路46はこれを検出してAND回路
48に対して信号を出力する〔第2図の入力信号A参照
〕。ところが、過速防止制御を実行する必要があるのは
、出力が略零となった状態であるのに対し、短絡時の電
力動揺においては、至近端の短絡でない限り出力が零に
なることはないので、このような場合に加速防止装置が
動作する必要はない。そこで、本実施例においては、電
流検出器54により発電機16の出力電流を監視して残
留出力の有無を判別し、出力電流が動作電流設定器58
により設定された所定値より低下した際に前記AND回
路48に対して信号を出力する〔第2図の入力信号B参
照〕。従ってA、 N D回路48は、前述した2つの
A、 N D条件が成立した場合のみに信号を出力して
過速防止制御を実行するので〔第2図の出力信号C参照
〕、誤動作を防止することができる。また、至近端の短
絡事故に際しても、有効電力は減少するが短絡電流が流
れているため、電流値検出器54の検出値は動作電流設
定器58の設定値より低下することはな(、AND回路
48のAND条件は不成立となり、過速防止装置が誤動
作することはない。
この場合、発電機16の残留出力電流は、負荷遮断時に
おいても完全に零にはならず、所内負荷68を介して若
干の電流が通流する。そのため、動作電流設定器58の
設定値は所内負荷電流よりも若干大きく設定する必要が
あり、例えば次式に示すように設定するのが好適である
ここで、電力変動時の出力電流の下限値は予測するのが
困難であるが、一般に動作電流設定器58の設定値は、
所内負荷電流の5割増し程度、すなわち発電機16の定
格電流の20〜30%とするのが好適である。
このようにして、本実施例の過速防止装置によれば、短
絡事故後の電力変動による電力降下幅が40〜50%に
達しても、発電機16の出力電流が定格電流の20%以
下まで降下することはないので、第2図に示す入力信号
Bの条件が成立せず、従ってタービン14の入口蒸気制
御弁56が誤操作されることはない。一方、負荷遮断時
においては、発電機16の出力電流が所内負荷電流値ま
で降下するので、第2図に示す入力信号AおよびBの条
件が共に成立し、入口蒸気制御弁56が閉操作され過速
防止制御が実行される。
なお、本実施例において、発電機16の出力の増減の検
出手段として、電力検出器36の出力信号を演算回路4
6に入力して微分演算するよう構成したが、これに限定
されることなく、例えばタービン車室内の蒸気圧力と発
電機]6の有効電力とを比較して、その偏差から出力の
増減を検出するよう回路構成することもできる。
また、整流器52.電流値検出器54および動作電流設
定器58の代わりに高速度形の不足電流継電器を適用す
ることもできる。
〔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、
蒸気タービン発電設備における発電機出力の増減を監視
してタービンのオーバースピードを防止する過速防止装
置において、発電機の残留出力の有無を監視することに
よって、負荷の瞬時的な短絡事故と適正な負荷遮断とを
確実に判別し、短絡事故時の出力変動による過速防止装
置の誤動作を有効に防止することができる。従って、簡
単な回路構成で、電力系統に不要な外乱を与えることな
く、負荷遮断時におけるタービンの過速度を確実に防止
することができ、この種過速防止装置の性能の向上を図
ると共にこれを低コストに実現することができる。
以上、本発明の好適な実施例につき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計変更をなし
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図に示す回路の動
作条件を示す論理説明図、第3図は従来のタービン過速
防止装置のブロック回路図、第4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。 10、、、ボイラ     12. 、 、加減弁用サ
ーボ14、、、蒸気タービン  1.6.、、発電機1
8、、、回転数検出器  20.、、回転数設定器22
)、、補助従動ピストン 24、、、パイロット弁補助サーボ 26、、、加減弁用従動ピストン 28、、、過速防止用電磁弁 30.、、電磁弁操作回
路32)、、計器用変圧器  34.50.、、変流器
36、、、電力検出器 3B、 60.68. 、 、昇圧変圧器 40.64
.、、母線42.68.、、負荷     44.、、
電源46、 、 、演算回路    48.、、AND
回路52)、、整流器     54.、、電流値検出
器56、、、入口蒸気制御弁 58.、、動作電流設定
器62)、、遮断器

Claims (5)

    【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、発電機の有効電力の急速な減少を
    検出する検出装置と、発電機の残留出力が無くなったこ
    とを検出する検出装置とを設け、発電機の有効電力が急
    減すると共に残留出力が零になった場合にタービン過速
    防止制御を実行するよう回路構成す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、発電機の有効電力の急減を検出する検出装
    置の出力信号と発電機の残留出力が零になったことを検
    出する検出装置の出力信号とをそれぞれ入力するAND
    回路を設け、このAND回路における入力信号のAND
    条件が成立した際にタービンの入口蒸気制御弁を閉操作
    するためAND回路の出力信号をタービンの弁開度制御
    装置に送出するよう回路構成してなるタービン過速防止
    装置。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項記載のタービ
    ン過速防止装置において、発電機の有効電力の急減を検
    出する検出装置は、発電機の有効電力を検出する電力検
    出器と、この電力検出器の検出信号を入力して微分演算
    を行う演算回路とから構成してなるタービン過速防止装
    置。
  4. (4)特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記
    載のタービン過速防止装置において、発電機の残留出力
    が零になったことを検出する検出装置は、整流器と、動
    作電流設定器を備えた電流検出器とからなり、発電機の
    出力電流値が所定値より低下した際に残留出力が零であ
    ることを判定するよう回路構成してなるタービン過速防
    止装置。
  5. (5)特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記
    載のタービン過速防止装置において、発電機の残留出力
    が零になったことを検出する検出装置は、高速度形の不
    足電流継電器で構成してなるタービン過速防止装置。
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