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[[Image:Pristina PowerStation-KosovoB-Generator 2003.jpg|thumb|タービン発電機]]
==概要==
'''タービン発電機'''(タービンはつでんき、Turbine Generator)は[[タービン]]と[[発電機]]が直結されたもので、[[流体]]の持つ[[位置エネルギー]]・[[圧力エネルギー]]・[[速度エネルギー]]、すなわち[[運動エネルギー]]から得られる回転力を[[電力]]へと変換するために用いられる。
前段のエネルギー形態としては、水力、火力、原子力などが一般的に用いられる。
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==水素冷却==
界磁や固定子に大きな電流が流れるタービン発電機において、機器の冷却は重要である。容量約100MVA100[MVA]以下のタービン発電機では空気により冷却を行うことも多いが、事業用火力・原子力発電プラントで用いられる容量約100~1,000MVA000[MVA]級のタービン発電機では、通常、冷却効果を高めるため、機内に[[水素]]を封入して[[冷媒]]としている。水素を空気と比較した場合の特徴を下記に示す。
 
*熱伝導・熱伝達に優れている。
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*発電機の構成材料(鉄芯・導体・絶縁体等)を酸化劣化させない。
 
水素は可燃性・爆発性の気体であるが、空気や酸素などの助燃性気体が混合しなければ引火や爆発は発生せず、適切に取扱えば安全上の問題はない。なお、冷却効果や絶縁力の向上とともに機内への空気の混入を防止するため、発電機内の水素圧力は大気圧の2~5とさに高められる。また、発電機の開放点検などの際は、機内で水素と空気が混合して爆発性雰囲気となることを避けるため、発電機内の水素を一旦[[二酸化炭素]]で置換し、その後二酸化炭素を空気と置換して水素と空気が直接混じらないようにしている。
 
水素冷却のタービン発電機は、日本では1953年に東京電力潮田発電所3号機(55MW)(出力55MW)で初めて導入され、その後タービン発電機の大容量化が進むこととなった。〔参考:火力原子力発電必携 増補改訂第4版--(社)火力原子力発電技術協会〕
 
一方、[[固定子]]の冷却には、水素冷却よりも冷却効果を高めるため、固定子の導体内部に空けた孔に冷却用の[[純水]]を通す「固定子直接水冷却」が用いられることが多い。高電圧が印加される部材を直接水で冷却することは奇異危惧を感じられるかもしれないが、高純度の水は良好な絶縁体である。技術的には[[回転子]]の水冷却も可能であるが、構造が複雑で機器コストがあ高く保守が困難なため殆ど採用されていない。
〔参考:火力原子力発電必携 増補改訂第4版--(社)火力原子力発電技術協会〕
 
一方、[[固定子]]の冷却には、水素冷却よりも冷却効果を高めるため、固定子の導体内部に空けた孔に冷却用の純水を通す「固定子直接水冷却」が用いられることが多い。(高電圧が印加される部材を直接水で冷却することは奇異に感じられるかもしれないが、高純度の水は良好な絶縁体である。)
 
==出力制限と可能出力曲線==
タービン発電機の運転においては、皮相電力[VA](有効電力[W]と無効電力[var]のベクトル和の大きさ)を、機器所定の制限値以内に収める必要がある。しかし、負荷の[[力率]]が低い場合、下記の要因によっても制約を受ける。
 
タービン発電機の運転*遅れ力率(誘導性負荷)では、力率が低下するおい従っは、皮相同じ出力[VA](有効でも界磁力[W]と無効電力[var]のベクトル和の絶対値)、所定の制限値以内に収める必要がある。しかしため負荷界磁巻線[[力率]]が低い場合、下記の要因電流制限によってもり出力はを受ける。
 
*遅れ力率(誘導性負荷)では、力率が低下するに従い界磁電流を強める必要があるため、界磁巻線の電流制限により、出力は制限を受ける。
 
*進み力率(容量性負荷)では、同じ出力でも界磁電流を弱めることとなるが、固定子端部への磁束集中による過熱や同期化力の減少による脱調を防止するため、出力は制限を受ける。
 
実際のタービン発電機では、上記をまとめたものが可能出力曲線として定められており、運転において必ず考慮すべき重要な事項である。<!--可能出力曲線サンプル作成中-->
 
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