平成１４年・二次試験－電力・管理【問１】

タービン発電機に採用される固定子巻線水冷却方式に関する次の各項目について簡潔に述べよ。 （１）水冷却方式を採用する目的と発電機水冷却系統の概要 （２）水冷却方式発電機に付属される機器と制御装置の概要 （３）運転中に冷却水の循環が停止した場合の制御の概要

【解答】
(1)方式を採用する目的と発電機水冷却系統の概要
ア　水冷却方式を採用する目的
固定子巻線を、冷却効果の高い水で直接冷却することにより、発電機の大容量化又は小型化を図る。
イ 発電機水冷却系統の概要
固定子巻線の冷却水通路には中空導体の素線が用いられ、この素線内部に直接冷却水を流して冷却する。
①固定子冷却水は、発電機内部の冷却水入口ヘッダパイプで分岐される。
②固定子冷却水は、各固定子巻線内部を流れる。
③固定子冷却水は、発電機内部の冷却水出口ヘッダパイプで合流する。
④固定子冷却水は、発電機外部の冷却器により冷却され、循環再利用される。

(2)水冷却発電機に付属される機器と制御装置の概要
冷却水循環ポンプ、冷却水冷却器、冷却水貯水タンク、冷却水流量調整弁、冷却水処理装置
固定子冷却水制御装置

(3)運転中に冷却水の循環が停止した場合
ア　運転中に冷却水の循環が停止した場合、固定子巻線の温度上昇を防止するため自動的に出力制御が行われる。
イ　一定時間内に出力制御が行われない場合、自動的に停止する。

---

【標準解答】
(1) 水冷却方式を採用する目的と発電機水冷却系統の概要
固定子巻線を冷却効果の高い水で直接冷却することにより、発電機の大容量化又は小型化を図る。
固定子巻線の冷却水通路には中空導体の素線が用いられ、この素線の内部に直接冷却水を流して冷却する。
発電機外部で冷却等の処理をされた固定子巻線冷却水は発電機内部に導かれ、冷却水入口ヘッダパイプで分岐されて、絶縁物製の接続管を通して各固定子巻線内部を流れる。
各固定子巻線から出た冷却水は、絶縁物製の接続管を通して冷却水出口ヘッダパイプにまとめられて発電機外部に取り出され、再び冷却等の処理をされて循環使用される。
(2) 水冷却式発電機に付属される機器と制御装置の概要発電機には冷却水を循環させるためのポンプ、冷却水の冷却器、冷却水の膨張を吸収する冷却水タンク(貯水槽)、冷却水流量を調節する調整弁(冷却水の圧力を調整する調整弁)、純水である冷却水の導電率を固定子巻線の対地絶縁に必要な値以下に維持するためのイオン交換樹脂塔が設けられる。
また、冷却水の導電率、圧力、温度、流量の監視・制御を行う固定子冷却水制御装置が設けられる。
(3) 運転中に冷却水の循環が停止した場合の制御の概要
冷却水の循環が停止した場合は、冷却水（又は、固定子巻線）の過度の温度上昇を防止するため、自動的に発電機出力を減少させる制御（ランバック制御）が行われている。さらに、所定の時間内に出力が減少できなかった場合は、タービン及び発電機を自動停止する保護回路が設けられる。