〔電力002〕火力発電機の特徴

〔電力002〕火力発電機の特徴

火力発電所の蒸気タービンには、同期発電機が直結しています。これを、タービン発電機といいます。
タービン発電機と水車発電機の違いについて解説します。

(1)極数と回転速度

タービン発電機は、高温高圧の蒸気のもつエネルギーを効率よく運動エネルギーに変換するために、蒸気タービンの回転速度を高くします。しかし、発電機の回転速度は、同期発電機を蒸気タービンに直結するために、極数と周波数からなる同期速度とする必要があります。同期速度とは、「(120×商用周波数)/発電機の極数」で求めることができる値です。
よって、極数は2、50〔Hz〕で3,000〔min-1〕、60〔Hz〕で3,600〔min-1〕とします。タービン発電機は高速回転のため、細長い横軸形とし、水素冷却を行います。
一方、水車発電機は落差・流入などにより各水車に最も適する回転速度があります。回転速度は、高くても1,000〔min-1〕(6極)程度です。

(2)容量

火力発電機の1台(系列)あたりの出力は最大152万〔kW〕(東京電力)程度です。
水車発電機は揚水発電で35~40万〔kW〕です。
タービン発電機は、建設費の低減や効率向上のために次第に大容量化され、現在の発電量になりました。

(3)短絡と短絡電流

タービン発電機の短絡比は0.6~1.0程度です。水車発電機では、0.9~1.2と少し大きくなります。タービン発電機は、水車発電機より安定度が低下します。
また、短絡電流は、一般にタービン発電機のほうが大きくなります。

(4)タービン発電機の冷却について

タービン発電機は、高速で大容量の発電機です。そのため、冷却は水素冷却方式が採用されています。水素ガスでコイル表面を冷却することで、空気で冷却するよりも、回転子が回転したときの風損を軽減できる、コロナによる損傷が現象できる、冷却効果が大きい、などのメリットがあります。また、冷却効果を上げるために、コイル内部を水素冷却する直接水素冷却や、固定子コイルに直接水を通じる直接水冷却方式なども採用されつつあります。なお、水車発電機ではほとんどが空気冷却方式です。

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