再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法
【課題】沸騰水型原子炉の原子炉冷却材再循環系において、可変電圧可変周波数電源に給電する電源の故障・保守点検時または可変電圧可変周波数電源装置内の故障・保守点検時においても、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡状態で継続運転できる再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０は、２台の原子炉冷却材再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを駆動するために必要な台数の通常運転用半導体電力変換装置と、１台の予備半導体電力変換装置１１ｓと、電気的遮断機構１２と、切替制御装置１３とを備え、通常運転用半導体電力変換装置または予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂの回転速度に応じて出力するよう制御されたものである。
【解決手段】本発明に係る原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０は、２台の原子炉冷却材再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを駆動するために必要な台数の通常運転用半導体電力変換装置と、１台の予備半導体電力変換装置１１ｓと、電気的遮断機構１２と、切替制御装置１３とを備え、通常運転用半導体電力変換装置または予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂの回転速度に応じて出力するよう制御されたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉冷却材再循環ポンプを継続して運転できる再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉は、原子炉冷却材再循環系により原子炉圧力容器内の炉心冷却材の流量を変化させることで、原子炉出力を制御している。原子炉冷却材再循環系は、再循環ポンプ、再循環ポンプ駆動電源装置、再循環流量制御装置などから構成される。
【０００３】
再循環ポンプは、ループ配管を介して原子炉圧力容器に接続される。この再循環ポンプの回転速度は、再循環流量制御装置により、再循環ポンプ駆動電源装置の出力を制御することで、制御できる。この結果、原子炉圧力容器内の冷却材流量を変化させ、原子炉出力を制御することができる。
【０００４】
再循環ポンプ駆動電源装置として、可変電圧可変周波数電源装置を用いる場合がある。
【０００５】
一般に、可変電圧可変周波数電源装置は、半導体電力変換回路と制御装置とを有する。
【０００６】
半導体電力変換回路は、原子炉冷却材再循環流量制御装置により、出力電圧と出力周波数の比が一定となるよう制御される。この制御された半導体電力変換回路出力を利用して、可変電圧可変周波数電源装置は、再循環ポンプの回転速度を制御する。
【０００７】
制御装置は、通常、冗長化（二重化）されている。このため、制御装置で単一故障が発生した場合または保守点検を実施する場合は、健全な制御装置に切り替えることにより、可変電圧可変周波数電源装置は継続運転可能である。
【０００８】
しかし、半導体電力変換回路は、たとえば電源主回路半導体素子などの回路内の一部以外は、冗長化されていない。全てを冗長化することは経済的に合理的でないためである。
【０００９】
したがって、半導体電力変換回路内の冗長化（二重化）されていない箇所が故障した場合は、半導体電力変換回路内部での故障拡大の防止および再循環ポンプ駆動電動機の保護を目的として、制御装置により、可変電圧可変周波数電源装置は停止される。この場合、再循環ポンプも停止してしまう。
【００１０】
従来、この種の半導体電力変換回路故障時の再循環ポンプ停止を回避する技術に、米国特許第５６２５５４５号明細書（特許文献１）に記載されたものがある。
【００１１】
この米国特許第５６２５５４５号明細書（特許文献１）に記載された半導体電力変換回路は、半導体電力変換回路内の半導体電力逆変換回路を直列冗長化した構造を有し、各半導体電力逆変換回路に対してバイパス回路が設けられている。半導体電力逆変換回路が故障した場合、この半導体逆変換回路をバイパス回路によってバイパスすることで、半導体電力変換回路の出力停止を防ぎ、再循環ポンプの停止を回避できるようになっている。
【特許文献１】米国特許第５６２５５４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の半導体電力変換回路故障時の再循環ポンプ停止を回避する技術は、半導体電力変換回路内の半導体素子が単一故障した場合、この故障した半導体素子を含む半導体電力逆変換回路をバイパスすることで、半導体電力変換回路の出力の停止を回避できるようになっている。
【００１３】
しかし、半導体電力変換回路の故障部位の修理を行う場合は、再循環ポンプは停止となる。半導体電力変換回路に電圧を印加した状態では、故障部位を修理できないため、可変電圧可変周波数電源装置を停止する必要があるからである。
【００１４】
また、半導体電力変換回路を保守点検する場合も、再循環ポンプは停止となる。半導体電力変換回路に電圧を印加した状態では保守点検を実施できないためである。
【００１５】
可変電圧可変周波数電源装置は、電源である所内電源系もしくは入力変圧器の故障発生または保守点検時などの給電が停止される場合には、停止してしまう。この場合も、再循環ポンプは停止してしまう。
【００１６】
また、半導体電力変換回路内の冗長化（二重化）されていない箇所が故障した場合、半導体電力変換回路内部での故障拡大の防止および再循環ポンプ駆動電動機の保護を目的として、制御装置により、可変電圧可変周波数電源装置は停止される。この場合も、再循環ポンプは停止となる。
【００１７】
再循環ポンプが停止すると、次のような問題が生じる。
【００１８】
原子炉冷却材再循環系は、通常、２系統が同時に運用されており、それぞれに再循環ポンプが備えられる。このため、１台の再循環ポンプが停止した場合でも、他の１台が継続運転し、原子炉圧力容器内の冷却材は循環し続ける。
【００１９】
しかし、この場合、再循環ポンプが停止した側のループ配管内では冷却材の循環が止まる。このため、このループ配管内の冷却材温度が下がり、原子炉圧力容器内との温度差が大きくなる。この温度差により原子炉圧力容器とループ配管の接続部付近における熱的疲労が増加する。
【００２０】
したがって、再循環ポンプの停止は、プラント寿命に影響する。
【００２１】
また、１台の再循環ポンプが停止した場合、２台同時運転時に比べ、原子炉圧力容器内の冷却材流量が低減する。
【００２２】
したがって、再循環ポンプの停止は、原子炉出力の低下につながる。
【００２３】
さらに、１台の再循環ポンプ３が停止した場合、再循環ポンプを１台停止、１台運転という速度不平衡の状態で運転することになる。この場合、再循環ポンプにより駆動流を与えられている、原子炉圧力容器内のジェットポンプは、再循環ポンプ２台を同速で運転している時に比べ、大きな流量を扱うことになる。このため、ジェットポンプでキャビテーションが発生する可能性が大きくなる。キャビテーションが発生した場合、ジェットポンプに振動、騒音およびエロージョンが発生する。
【００２４】
したがって、再循環ポンプの停止は、ジェットポンプに悪影響を与える。
【００２５】
再循環ポンプの停止による弊害を防止するために、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることのできる技術の開発が望まれる。
【００２６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、沸騰水型原子炉の原子炉冷却材再循環系において、可変電圧可変周波数電源に給電する電源の故障もしくは保守点検時、又は可変電圧可変周波数電源装置内の故障もしくは保守点検時においても、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることができる再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る再循環ポンプの電源システムは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、再循環ポンプ駆動電動機を駆動するための電力変換装置と、前記電力変換装置に対して並列冗長化した予備用電力変換装置と、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の入力側および出力側にそれぞれ設けられる電気的遮断器と、前記電気的遮断器の開閉を制御し回路構成を切り替える切替制御装置とを有し、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置は、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力をするように制御可能に構成したものである。
【００２８】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、電源部から給電し再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置の停止と同時にこの電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を前記電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有する方法である。
【００２９】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置に給電する電源部の停電と同時にこの電源部および前記電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を他の電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有する方法である。
【００３０】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、他の電源部、運転中の他の電力変換装置または運転中の前記予備用電力変換装置が故障した際に、回路切り替えを行うことなく、故障して停止中の前記電力変換装置内の制御装置に対して故障信号のリセットを行うステップと、前記電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。
【００３１】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の電力変換装置またはこの電力変換装置に給電する電源部で故障が発生した場合、前記電力変換装置を停止するステップと、前記予備用電力変換装置を停止するステップと、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の停止により空転している前記再循環ポンプ駆動電動機に対し前記予備用電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。
【００３２】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項７に記載したように、電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の前記予備用電力変換装置を停止するステップと、この停止にともない空転を開始する再循環ポンプ駆動電動機に前記電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。
【００３３】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項８に記載したように、電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、停止している前記電力変換装置と前記予備用電力変換装置とが前記再循環ポンプ駆動電動機に並列接続されるよう回路を切り替える回路切替ステップと、前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号と同期した前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号により、出力なしの状態で前記停止している電力変換装置を始動するステップと、前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記停止している電力変換装置出力を上昇させるステップと、この上昇と同時に前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記予備用電力変換装置出力を下降させるステップと、前記予備用電力変換装置の出力をゼロにしてこの予備用電力変換装置を停止するステップと、前記予備用電力変換装置を前記再循環ポンプ駆動電動機から電気的に切り離すことにより、前記停止している電力変換装置のみによって前記再循環ポンプ駆動電動機が給電されるように回路を切り替える回路切替ステップとを有する方法である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法によれば、沸騰水型原子炉の原子炉冷却材再循環系において、可変電圧可変周波数電源に給電する電源の故障もしくは保守点検時、または可変電圧可変周波数電源装置内の故障もしくは保守点検時においても、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施形態を示す全体構成図である。
【００３７】
原子炉冷却材再循環システム２０は、原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０、原子炉冷却材再循環系２１、電源部３０ａおよび３０ｂを備える。
【００３８】
原子炉冷却材再循環系２１は、沸騰水型原子炉に対して広く適用されている２系統の冷却水の再循環系統であり、原子炉圧力容器２２、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂ、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂ、ループ配管２５およびジェットポンプ２６を備える。
【００３９】
再循環ポンプ２４ａは再循環ポンプ駆動電動機２３ａによって駆動され、互いの動作は連動する。再循環ポンプ２４ｂと再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの駆動関係も同様である。再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂは、ループ配管２５を介して原子炉圧力容器２２に接続される。
【００４０】
再循環流量制御装置２７は、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。再循環流量制御装置２７は、可変電圧可変周波数電源システム１０に対して、可変電圧可変周波数電源システム１０の出力を制御するための、速度要求信号αを送信する機能を有する。
【００４１】
この速度要求信号αは、可変電圧可変周波数電源システム１０の出力を制御することにより、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度を制御するための信号である。したがって、再循環流量制御装置２７は、この速度要求信号αにより、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの速度を制御し、炉心冷却材２８およびジェットポンプ駆動流２９の流量を変化させ、原子炉出力を制御することができる。
【００４２】
炉心冷却材２８は、再循環ポンプ２４ａまたは２４ｂにより昇圧され、ループ配管２５内を移動して原子炉圧力容器２２に到達し、ジェットポンプ駆動流２９としてジェットポンプ２６を通過して炉心下部に達し、炉心を通ってループ配管２５へ戻る、という循環過程を繰り返す。
【００４３】
可変電圧可変周波数電源システム１０は、２台の原子炉冷却材再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを駆動するために必要な台数Ｎ台（本実施形態においては２台とする）の通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂと、１台の予備半導体電力変換装置１１ｓと、電気的遮断機構１２と、切替制御装置１３とを備える。
【００４４】
電源部３０ｘは、三相交流電源としての所内電源系３１ｘおよびこの三相交流を受電し変圧する変圧器３２ｘからなる。この変圧器３２ｘは、変圧した三相交流を、可変電圧可変周波数電源システム１０に与える。ただし、この段落において添え字のｘは全てａまたは全てｂである。
【００４５】
ここで、電源部の設置数は、通常運転用半導体電力変換装置の台数Ｎと同数とする。本実施形態においては設置台数が２台の場合について説明する。
【００４６】
電気的遮断機構１２は、電気的遮断器１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏ、１２ｂｏ、１２ｓａｏおよび１２ｓｂｏを備える。各電気的遮断器は、切替制御装置１３から受信する、電気的遮断機構動作信号βに応じて開閉する。この電気的遮断機構１２の各電気的遮断器として、遮断器または半導体スイッチなどの電気的遮断器を用いることができる。
【００４７】
切替制御装置１３は、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。切替制御装置１３は、電気的遮断機構１２の各電気的遮断器に対して、電気的遮断機構動作信号βを送信して開閉を制御することにより、可変電圧可変周波数電源システム１０内の回路切り替えを統括する機能を有する。
【００４８】
通常運転用半導体電力変換装置１１ｘの入力側は、電気的遮断器１２ｘｉを介して電源部３０ｘと接続される。通常運転用半導体電力変換装置１１ｘの出力側は、電気的遮断器１２ｘｏを介して再循環ポンプ駆動電動機２３ｘと接続される。予備半導体電力変換装置１１ｓの入力側は、電気的遮断器１２ｓｘｉを介して電源部３０ｘと接続される。予備半導体電力変換装置１１ｓの出力側は、電気的遮断器１２ｓｘｏを介して再循環ポンプ２４ｘと接続される。ただし、この段落において添え字のｘは全てａまたは全てｂである。
【００４９】
なお、予備半導体電力変換装置１１ｓの入力側は、全ての電源部から給電可能なように構成されることに注意する。電源部の設置台数が３台以上の場合においても、予備半導体電力変換装置１１ｓは、任意の電源部から給電可能なように、各電源部に対してそれぞれ電気的遮断器を介して接続される。すなわち、予備半導体電力変換装置１１ｓは、全ての通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂに対して並列冗長化可能なように接続される。
【００５０】
次に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの構成について説明する。
【００５１】
図２は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂならびに予備半導体電力変換装置１１ｓの構成を示す図である。
【００５２】
通常運転用半導体電力変換装置１１ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓについては、通常運転用半導体電力変換装置１１ａと構成を同じくするので、説明を省略する。
【００５３】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、半導体電力変換回路１４ａ、制御装置１８ａおよび故障検出装置１９ａを備える。
【００５４】
半導体電力変換回路１４ａは、半導体電力順変換回路１５ａ、半導体電力逆変換回路１６ａおよび平滑コンデンサ１７ａを備える。
【００５５】
半導体電力順変換回路１５ａの入力側は、故障検出装置１９ａを介して電気的遮断器１２ａｉと接続され、出力側は、半導体電力逆変換回路１６ａの入力側と接続される。この半導体電力順変換回路１５ａは、電源部３０ａから受けた、変圧された三相交流を、直流に変換する機能を有する。
【００５６】
半導体電力逆変換回路１６ａの出力側は、故障検出装置１９ａを介して電気的遮断器１２ａｏと接続される。この半導体電力逆変換回路１６ａは、半導体電力順変換回路１５ａから受けた直流を、任意の周波数および電圧を持つ交流に変換する機能を有する。
【００５７】
また、半導体電力順変換回路１５ａと半導体電力逆変換回路１６ａの間には、平滑コンデンサ１７ａを設ける。
【００５８】
制御装置１８ａは、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。制御装置１８ａは、再循環流量制御装置２７から受信した速度要求信号αに応じて、半導体電力変換回路１４ａに対して半導体素子制御信号δａを送信する機能を有する。この制御は、出力電圧と出力周波数の比が一定となるように行う。
【００５９】
また、制御装置１８ａは、故障検出装置１９ａから故障信号γａを受けた場合には、半導体電力変換回路１４ａに対して半導体素子制御信号δａを送り、半導体電力変換回路１４ａを停止させる機能を有する。
【００６０】
故障検出装置１９ａは、半導体電力変換回路１４ａの入出力電流が、あらかじめ設定された入出力電流の制限値と比較して異常がある場合に、制御装置１８ａに対して、この異常を知らせる故障信号γａを送信する機能を有する。
【００６１】
次に、可変電圧可変周波数電源システム１０の作用について説明する。
【００６２】
なお、本実施形態においては、手順４を除き、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの給電系統の不具合に対する処理についてのみ説明する。再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの給電系統の不具合に対する処理については、対称性を鑑み、添え字を適宜置き換えて読むことによって同様に行うことができるため、説明を省略する。
【００６３】
通常、可変電圧可変周波数電源システム１０の電気的遮断機構１２の各電気的遮断器は、１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ａｏおよび１２ｂｏを閉じ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ｓａｏおよび１２ｓｂｏを開いた回路構成で運転される（以下、通常運転中という）。図１に示された回路構成は、通常運転中のものである。
【００６４】
通常運転中は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂが運転しており、予備半導体電力変換装置１１ｓは停止している。
【００６５】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは再循環ポンプ駆動電動機２３ａに、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは再循環ポンプ駆動電動機２３ｂに、それぞれ給電している。
【００６６】
通常運転中に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａについて、故障が発生した場合や保守点検を実施する場合、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは停止する。
【００６７】
この場合、次の手順（手順１）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【００６８】
図３は、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機２３ａの、回転速度４１ａの低下および復帰に係る速度−時間特性図である。
【００６９】
故障発生時は、故障検出装置１９ａは、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内での故障発生を検知し、制御装置１８ａに対して故障信号γａを送信する。
【００７０】
次に、制御装置１８ａは、故障信号１９ａを受信し、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図３のＡ点）。
【００７１】
また、保守点検時も、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図３のＡ点）。
【００７２】
このとき、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、駆動電力を失い、慣性による空転（フリーラン）状態になる。このため、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａは、次第に下がっていく（図３のＡ点−Ｂ点間）。
【００７３】
図４は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの故障等に起因する予備半導体電力変換装置１１ｓの始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【００７４】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図４に示す回路に切り替える。
【００７５】
この図４に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、電源部３０ａから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
【００７６】
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。この半導体素子制御信号δｓは、半導体電力変換回路１４ｓが、空転している再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度（空転速度）に応じた電圧および周波数を出力（以下、調整出力という）するように、制御する信号である。
【００７７】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して調整出力を開始する（図３のＢ点）。予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、故障発生または保守点検実施前の回転速度まで復帰するよう運転する（図３のＢ−Ｃ間）。この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａと、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの回転速度４１ｂは、平衡状態に復帰する（図３のＣ点）。
【００７８】
以上の手順（手順１）によって、通常運転中に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを停止させる場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに、故障発生または保守点検実施前の平衡状態に復帰させることができる。
【００７９】
また、通常運転中に、電源部３０ａについて、故障が発生した場合や保守点検を実施する場合、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは停電する。
【００８０】
この場合は、次の手順（手順２）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【００８１】
制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを停止する（図３上のＡ点）。再循環ポンプ駆動電動機２３ａは空転を開始し、回転速度４１ａが次第に下がっていく（図３のＡ点−Ｂ点間）。
【００８２】
図５は、電源部３０ａの停電に起因する予備半導体電力変換装置１１ｓの始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【００８３】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図５に示す回路に切り替える。
【００８４】
この図５に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、停電した電源部３０ａを避け健全な電源部３０ｂから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
【００８５】
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。
【００８６】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して調整出力を開始する（図３のＢ点）。予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、故障発生または保守点検実施前の回転速度まで復帰するよう運転する（図３のＢ−Ｃ間）。この結果、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂは、平衡状態に復帰する（図３のＣ点）。
【００８７】
以上の手順（手順２）によって、通常運転中に、電源部３０ａが停電する場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに故障発生または保守点検実施前の平衡状態に復帰させることができる。
【００８８】
図５に示す回路構成では、一つの電源部３０ｂのみが、可変電圧可変周波数電源システム１０に対する給電を担う。このため、入力変圧器３２ｂの容量が十分でない場合は、回転速度４１ａおよび４１ｂを、故障発生または保守点検実施前の平衡状態まで復帰させることができない。
【００８９】
この場合は、次の手順（手順３）により、故障発生または保守点検実施前に比べ、低い回転速度において平衡状態を実現する。
【００９０】
図６は、復帰速度を低減した場合における、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの、回転速度４１ａおよび４１ｂの低下および復帰に係る速度−時間特性図である。
【００９１】
まず、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図６上のＡ点）。再循環ポンプ駆動電動機２３ａは空転を開始し、回転速度４１ａが次第に下がっていく（図６のＡ点−Ｂ点間）。
【００９２】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図５に示す回路に切り替える。
【００９３】
この図５に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、停電した電源部３０ａを避け健全な電源部３０ｂから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
【００９４】
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。また、制御装置１８ｂは、半導体素子制御信号δｂを半導体電力変換回路１４ｂに送信する。
【００９５】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは再循環ポンプ駆動電動機２３ｂに対して、それぞれ調整出力を開始する。（図６のＢ点）。
【００９６】
また、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの回転速度４１ｂを、一定量だけ低減する。
【００９７】
予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、この一定量低減後の回転速度４１ｂまで復帰するよう運転する（図６のＢ−Ｃ間）。
【００９８】
この結果、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂは、平衡状態に復帰する（図６のＣ点）。
【００９９】
以上の手順（手順３）によれば、通常運転中に、電源部３０ａが停電し、かつ入力変圧器３２ｂの容量が十分でない場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【０１００】
本実施形態の原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内での故障発生もしくは保守点検時において、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを電気的に切り離し、健全な予備半導体電力変換装置１１ｓによって再循環ポンプ駆動電動機２３ａを運転するよう、回路を構成することができる。
【０１０１】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、所内電源系３１ａまたは入力変圧器３２ａの故障発生もしくは保守点検時において、電源部３０ａおよび通常運転用半導体電力変換装置１１ａを電気的に切り離し、健全な電源部３０ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓによって再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを運転するよう、回路を構成することができる。
【０１０２】
このため、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、空転を余儀なくされた場合でも、一時的な速度低下はあるものの、空転前の回転速度を維持でき、また入力変圧器３２ｂの容量不足の際にも、空転前の速度より低い速度ではあるが回転速度を回復することができる。
【０１０３】
この結果、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを同等の速度にて継続運転することが可能であり、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂは継続運転可能となる。
【０１０４】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、ループ配管２５内における炉心冷却材２８の循環を維持することができ、ループ配管２５内の炉心冷却材２８の温度を維持し、ループ配管２５と原子炉圧力容器２２との接続部付近の熱的疲労の増加および原子炉出力の低下を短時間および最小限に抑えることが可能となる。
【０１０５】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの速度不平衡にともない発生する可能性があるジェットポンプ２６内のキャビテーション発生の可能性を低下させることができる。このため、キャビテーションによるジェットポンプ２６への振動、騒音およびエロージョン等の悪影響を抑えることが可能となる。
【０１０６】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備半導体電力変換装置１１ｓ始動の際に、空転中の再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂの回転速度４１ａまたは４１ｂに応じた電圧および周波数を、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂに印加することができる。
【０１０７】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、過度な負荷をかけることなく、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂを継続運転させる事ができる。
【０１０８】
図７は、予備運転中における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【０１０９】
予備運転中とは、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの停止時において、可変電圧可変周波数電源システム１０の電気的遮断器１２ｓａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｏおよび１２ｂｏを閉じ、１２ａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏおよび１２ｓｂｏを開いた図７に示す回路構成で、可変電圧可変周波数電源システム１０を運転している状態をいう。
【０１１０】
予備運転中において、電源部３０ａもしくは３０ｂ、運転中の通常運転用半導体電力変換装置１１ｂまたは予備半導体電力変換装置１１ｓで故障が発生する場合がある。
【０１１１】
しかし、この故障は一過性である場合がある。
【０１１２】
電源部３０ｘまたは半導体電力変換装置１１ｙについて、予備運転中に一過性の故障が発生した場合には、次の手順（手順４）により、速やかに故障発生前の予備運転状態に復帰する。
【０１１３】
なお、手順４において、添え字ｘとｙの組み合わせ（ｘ、ｙ）は、（ａ、ｓ）または（ｂ、ｂ）を表すものとする。
【０１１４】
制御装置１８ｙは、故障検出装置１９ｙが発信した故障信号γｙを受けて、半導体素子制御信号δｙを発信する。
【０１１５】
半導体電力変換回路１４ｙは、この半導体素子制御信号δｙを受けて停止する。
【０１１６】
この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘは空転状態になり、徐々に失速する。
【０１１７】
次に、制御装置１８ｙに対して、故障信号のリセットを行う。
【０１１８】
次に、制御装置１８ｙは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ｙに対して半導体素子制御信号δｙを送信する。
【０１１９】
続いて、半導体電力変換装置１１ｙは、この半導体素子制御信号δｙを受けて再始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ｘの回転速度にあわせた調整出力を開始する。
【０１２０】
なお、可変電圧可変周波数電源システム１０は、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを復帰させる速度として、故障発生前と比べて低減した速度を選び、この低減速度にて、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを平衡状態にすることもできる。
【０１２１】
以上の手順（手順４）により、故障が一過性だった場合は、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを速やかに故障発生前の速度まで復帰して継続運転することができる。
【０１２２】
可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備運転中において、所内電源系３１ｘ、入力変圧器３２ｘまたは運転中の半導体電力変換装置１１ｙに故障が発生し、その故障が一過性であった場合には、故障発生により停止した半導体電力変換装置１１ｙに対し故障信号のリセットを行い再起動することで、健全な半導体電力変換装置１１ｙにて回路を構成することができる。
【０１２３】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、一時的な速度低下はあるものの速度を維持し、または速度低減して、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを、同等の速度にて継続運転することが可能となる。
【０１２４】
また、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂが、一過性でない故障を起こす場合がある。
【０１２５】
この場合、次の手順（手順５）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【０１２６】
制御装置１８ｂは、故障検出装置１９ｂが発信した故障信号γｂを受けて、半導体素子制御信号δｂを発信する。半導体電力変換回路１４ｂは、この半導体素子制御信号δｂを受けて停止する。
【０１２７】
また、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを発信し、半導体電力変換回路１４ｓを停止する。
【０１２８】
この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂは、共に空転状態になる。
【０１２９】
図８は、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂに故障が起きた場合における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【０１３０】
予備半導体電力変換装置１１ｓの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｂｉおよび１２ｂｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｏを閉じて、図８に示す回路に切り替える。
【０１３１】
次に、制御装置１８ｓは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ｓに対し、半導体素子制御信号δｓを送信する。
【０１３２】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、この半導体素子制御信号δｓを受けて再始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度にあわせた調整出力を開始する。
【０１３３】
なお、この調整出力は、必ずしも故障発生前の速度まで復帰させるための出力とは限らない。図８に示す回路構成では、一つの電源部３０ｂおよび一つの予備半導体電力変換装置１１ｓのみが２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂに対する給電を担う。このため、入力変圧器３２ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓの容量が十分でないと、各再循環ポンプ駆動電動機に対する給電が不足する場合がある。
【０１３４】
この場合は、制御装置１８ｓは、故障発生または保守点検実施前に比べ、低い回転速度において平衡状態を実現するように、半導体電力変換回路１４ｓに対し、半導体素子制御信号δｓを送信する。
【０１３５】
以上の手順（手順５）により、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂが一過性でない故障を起こした場合において、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂは、故障発生前の速度またはこの速度より低減した速度まで復帰でき、速度平衡状態で継続運転することができる。
【０１３６】
可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備運転中において、所内電源系３１ｂ、入力変圧器３２ｂまたは運転中の通常運転用半導体電力変換装置１１ｂで故障が発生した場合、故障箇所を電気的に切り離し、健全な所内電源系３１ａ、入力変圧器３２ａおよび予備半導体電力変換装置１１ｓにて回路を構成することができる。
【０１３７】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、一時的な速度低下はあるものの速度を維持し、または速度低減して、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを、同等の速度にて継続運転することが可能となる。
【０１３８】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの故障修理または保守点検時、可変電圧可変周波数電源システム１０は、図４に示す回路構成により運転される。
【０１３９】
また、電源部３０ａの故障修理または保守点検時、可変電圧可変周波数電源システム１０は、図５に示す回路構成により運転される。
【０１４０】
この故障修理または保守点検が終了した場合、可変電圧可変周波数電源システム１０の回路構成を、図１に示す通常運転時の状態に復旧させることができる。
【０１４１】
この場合、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる手順として、次の二つをあげることができる。
【０１４２】
第一の手順（手順６−１）は、復旧時に、回転速度４１ａの一時的な低下をともなう手順である。
【０１４３】
図３のＤ点以降は速度低減せず予備運転している状態からの第一の手順による復旧時の、図６のＤ点以降は速度低減して予備運転している状態からの第一の手順による復旧時の、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの速度−時間特性図である。
【０１４４】
まず、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを発信し、半導体電力変換回路１４ｓを停止する。（図３または図６のＤ点）。
【０１４５】
このとき、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、空転状態になり徐々に失速する（図３または図６のＤ点−Ｅ点間）。
【０１４６】
図４に示す回路構成の場合、予備半導体電力変換装置１１ｓの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを開放し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを閉じて、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１４７】
図５に示す回路構成の場合は、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを開放し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを閉じて、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１４８】
次に、制御装置１８ａは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ａに対し、半導体素子制御信号δａを送信する。
【０１４９】
続いて、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、この半導体素子制御信号δａを受けて始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａにあわせた調整出力を開始する（図３または図６のＥ点）。
【０１５０】
なお、この調整出力は、故障発生前の速度まで復帰させるための出力とする。速度低減状態で予備運転を行っている場合には、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａの通常運転速度への復帰に合わせ、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの速度４１ｂも通常運転速度へ復帰させる（図６のＥ点以降）。
【０１５１】
この第一の手順（手順６−１）によって、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの一時的な速度低下はあるものの、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧することができる。また、予備運転を速度低減状態で行っていた場合は、通常運転速度を回復することができる。
【０１５２】
第二の手順（手順６−２）は、復旧時に、回転速度４１ａを低下させずにすむ手順である。
【０１５３】
この第二の手順（手順６−２）は、半導体素子制御信号δａと３４ｓを同期させることにより、停止状態から運転状態へ移行する通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力と、運転状態から停止状態へ移行する予備半導体電力変換装置１１ｓの出力とを、オーバーラップさせることに特徴がある。
【０１５４】
図９のＤ点以降は速度低減せず予備運転している状態からの第二の手順による復旧時の、図１０のＤ点以降は速度低減して予備運転している状態からの第二の手順による復旧時の、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの速度−時間特性図である。
【０１５５】
まず、図４および図５に示す回路構成において、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉと１２ａｏを閉じる。
【０１５６】
次に、制御装置１８ａは、出力をゼロにするように、半導体電力変換回路１４ａに対し、半導体素子制御信号δａを送信する。
【０１５７】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、半導体素子制御信号δａを受け、出力ゼロの状態で始動する（図９または図１０のＤ点）。
【０１５８】
続いて、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを送信し、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力を徐々に上昇させる。
【０１５９】
同時に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを送信し、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力を徐々に下降させる。
【０１６０】
この半導体素子制御信号δａおよび３４ｓは、互いに同期している。この同期は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力および予備半導体電力変換装置１１ｓの出力をあわせて（オーバーラップさせて）運転される、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度を、一定に保つように行われる（図９または図１０のＤ−Ｅ点）。
【０１６１】
このオーバーラップの末に、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力はゼロになる（図９または図１０のＥ点）。
【０１６２】
予備運転を図４に示す回路構成で行っていた場合、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力がゼロになると同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを開放して、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１６３】
また、予備運転を図５に示す回路構成で行っていた場合、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを開放して、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１６４】
なお、速度低減状態で予備運転を行っていた場合には、続いて、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａの通常運転速度への復帰に合わせ、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの速度４１ｂも通常運転速度へ復帰させる（図１０のＥ点以降）。
【０１６５】
この第二の手順（手順６−２）によって、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下なしに、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧することができる。また、予備運転を速度低減状態で行っていた場合は、通常運転速度を回復することができる。
【０１６６】
従来、所内電源系１２ａ、入力変圧器１３ａ、または通常運転用導体電力変換装置１１ａの故障修理または保守点検を実施後の通常状態への回路構成復旧時には、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび原子炉冷却材再循環ポンプ３ａを停止する必要があった。
【０１６７】
可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、この故障修理または保守点検実施後に、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧するにあたり、第一の手順（手順６−１）を適用することにより、一時的な速度低下はあるものの再循環ポンプ駆動電動機２３ａの継続運転が可能である。
【０１６８】
また、第二の手順（手順６−２）を適用することにより、速度低下なしに再循環ポンプ駆動電動機２３ａの継続運転が可能である。さらに、第二の手順（手順６−２）を適用する場合は、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに印加する電圧を一定に保つことができる。
【０１６９】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０は、全く負荷をかけることなく、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを継続運転させながら予備運転状態から通常運転状態へ復旧する事が可能である。
【０１７０】
可変電圧可変周波数電源システム１０に対し手順１ないし手順６−１を適用するような場合においては、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転がともなう（図３および図６のＢ点およびＥ点）。
【０１７１】
この再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転開始から、通常運転用半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓから給電を受けるまでの時間（空転時間）が長ければ、それだけ再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下が大きくなる。このため、空転時間を短縮することは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂのすみやかな速度平衡状態への復帰につながる。
【０１７２】
この空転時間を短縮するために、半導体電力変換回路１４ａの平滑コンデンサ１７ａを利用する。
【０１７３】
図２に示すように、半導体電力変換回路１４ａは、平滑コンデンサ１７ａを有する。
【０１７４】
可変電圧可変周波数電源システム１０を通常運転中、すなわち通常運転用半導体電力変換装置１１ａから再循環ポンプ駆動電動機２３ａに給電している際にも、予備半導体電力変換装置１１ｓ内の平滑コンデンサ１７ｓを充電状態で維持する。
【０１７５】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０を予備運転中、すなわち予備半導体電力変換装置１１ｓから再循環ポンプ駆動電動機２３ａに給電しており、回路構成を通常運転状態へ切り替えて復旧する際にも、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内の平滑コンデンサ１７ａを充電状態で維持する。
【０１７６】
この充電された平滑コンデンサ１７ａおよび１７ｓを利用することにより、可変電圧可変周波数電源システム１０は、手順１ないし手順６−１において、半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓの停止にともなう再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転開始から、半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓによる再循環ポンプ駆動電動機２３ａへの給電開始までの時間を短縮することができ、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施形態を示す全体構成図。
【図２】図１に示された通常運転用半導体電力変換装置およびならびに予備半導体電力変換装置の構成を示す図。
【図３】図１に示された再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および復帰に係る速度−時間特性図。
【図４】通常運転用半導体電力変換装置の故障等に起因する予備半導体電力変換装置の始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図５】電源部の停電に起因する予備半導体電力変換装置の始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図６】復帰速度を低減した場合における、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および復帰に係る速度−時間特性図。
【図７】予備運転中における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図８】予備運転中において、電源部または通常運転用半導体電力変換装置に故障が起きた場合における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図９】図１に示された再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および手順６−２による復帰に係る速度−時間特性図。
【図１０】復帰速度を低減した場合における、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および手順６−２による復帰に係る速度−時間特性図。
【符号の説明】
【０１７８】
１０ 原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム
１１ａ、１１ｂ 通常運転用半導体電力変換装置
１１ｓ 予備半導体電力変換装置
１２ 電気的遮断機構
１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏ、１２ｂｏ、１２ｓａｏ、１２ｓｂｏ 電気的遮断器
１３ 切替制御装置
１４ａ、１４ｂ、１４ｓ 半導体電力変換回路
１５ａ、１５ｂ、１５ｓ 半導体電力順変換回路
１６ａ、１６ｂ、１６ｓ 半導体電力逆変換回路
１７ａ、１７ｂ、１７ｓ 平滑コンデンサ
１８ａ、１８ｂ、１８ｓ 制御装置
１９ａ、１９ｂ、１９ｓ 故障検出装置
２０ 原子炉冷却材再循環システム
２１ 原子炉冷却材再循環系
２２ 原子炉圧力容器
２３ａ、２３ｂ 再循環ポンプ駆動電動機
２４ａ、２４ｂ 再循環ポンプ
２５ ループ配管
２６ ジェットポンプ
２７ 再循環流量制御装置
２８ 炉心冷却材
２９ ジェットポンプ駆動流
３０ａ、３０ｂ 電源部
３１ａ、３１ｂ 所内電源系
３２ａ、３２ｂ 入力変圧器
４１ａ 再循環ポンプ駆動電動機２３ａ速度
４１ｂ 再循環ポンプ駆動電動機２３ｂ速度
α 速度要求信号
β 電気的遮断機構動作信号
γａ、γｂ、γｓ 故障信号
δａ、δｂ、δｓ 半導体素子制御信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉冷却材再循環ポンプを継続して運転できる再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、沸騰水型原子炉は、原子炉冷却材再循環系により原子炉圧力容器内の炉心冷却材の流量を変化させることで、原子炉出力を制御している。原子炉冷却材再循環系は、再循環ポンプ、再循環ポンプ駆動電源装置、再循環流量制御装置などから構成される。
【０００３】
再循環ポンプは、ループ配管を介して原子炉圧力容器に接続される。この再循環ポンプの回転速度は、再循環流量制御装置により、再循環ポンプ駆動電源装置の出力を制御することで、制御できる。この結果、原子炉圧力容器内の冷却材流量を変化させ、原子炉出力を制御することができる。
【０００４】
再循環ポンプ駆動電源装置として、可変電圧可変周波数電源装置を用いる場合がある。
【０００５】
一般に、可変電圧可変周波数電源装置は、半導体電力変換回路と制御装置とを有する。
【０００６】
半導体電力変換回路は、原子炉冷却材再循環流量制御装置により、出力電圧と出力周波数の比が一定となるよう制御される。この制御された半導体電力変換回路出力を利用して、可変電圧可変周波数電源装置は、再循環ポンプの回転速度を制御する。
【０００７】
制御装置は、通常、冗長化（二重化）されている。このため、制御装置で単一故障が発生した場合または保守点検を実施する場合は、健全な制御装置に切り替えることにより、可変電圧可変周波数電源装置は継続運転可能である。
【０００８】
しかし、半導体電力変換回路は、たとえば電源主回路半導体素子などの回路内の一部以外は、冗長化されていない。全てを冗長化することは経済的に合理的でないためである。
【０００９】
したがって、半導体電力変換回路内の冗長化（二重化）されていない箇所が故障した場合は、半導体電力変換回路内部での故障拡大の防止および再循環ポンプ駆動電動機の保護を目的として、制御装置により、可変電圧可変周波数電源装置は停止される。この場合、再循環ポンプも停止してしまう。
【００１０】
従来、この種の半導体電力変換回路故障時の再循環ポンプ停止を回避する技術に、米国特許第５６２５５４５号明細書（特許文献１）に記載されたものがある。
【００１１】
この米国特許第５６２５５４５号明細書（特許文献１）に記載された半導体電力変換回路は、半導体電力変換回路内の半導体電力逆変換回路を直列冗長化した構造を有し、各半導体電力逆変換回路に対してバイパス回路が設けられている。半導体電力逆変換回路が故障した場合、この半導体逆変換回路をバイパス回路によってバイパスすることで、半導体電力変換回路の出力停止を防ぎ、再循環ポンプの停止を回避できるようになっている。
【特許文献１】米国特許第５６２５５４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の半導体電力変換回路故障時の再循環ポンプ停止を回避する技術は、半導体電力変換回路内の半導体素子が単一故障した場合、この故障した半導体素子を含む半導体電力逆変換回路をバイパスすることで、半導体電力変換回路の出力の停止を回避できるようになっている。
【００１３】
しかし、半導体電力変換回路の故障部位の修理を行う場合は、再循環ポンプは停止となる。半導体電力変換回路に電圧を印加した状態では、故障部位を修理できないため、可変電圧可変周波数電源装置を停止する必要があるからである。
【００１４】
また、半導体電力変換回路を保守点検する場合も、再循環ポンプは停止となる。半導体電力変換回路に電圧を印加した状態では保守点検を実施できないためである。
【００１５】
可変電圧可変周波数電源装置は、電源である所内電源系もしくは入力変圧器の故障発生または保守点検時などの給電が停止される場合には、停止してしまう。この場合も、再循環ポンプは停止してしまう。
【００１６】
また、半導体電力変換回路内の冗長化（二重化）されていない箇所が故障した場合、半導体電力変換回路内部での故障拡大の防止および再循環ポンプ駆動電動機の保護を目的として、制御装置により、可変電圧可変周波数電源装置は停止される。この場合も、再循環ポンプは停止となる。
【００１７】
再循環ポンプが停止すると、次のような問題が生じる。
【００１８】
原子炉冷却材再循環系は、通常、２系統が同時に運用されており、それぞれに再循環ポンプが備えられる。このため、１台の再循環ポンプが停止した場合でも、他の１台が継続運転し、原子炉圧力容器内の冷却材は循環し続ける。
【００１９】
しかし、この場合、再循環ポンプが停止した側のループ配管内では冷却材の循環が止まる。このため、このループ配管内の冷却材温度が下がり、原子炉圧力容器内との温度差が大きくなる。この温度差により原子炉圧力容器とループ配管の接続部付近における熱的疲労が増加する。
【００２０】
したがって、再循環ポンプの停止は、プラント寿命に影響する。
【００２１】
また、１台の再循環ポンプが停止した場合、２台同時運転時に比べ、原子炉圧力容器内の冷却材流量が低減する。
【００２２】
したがって、再循環ポンプの停止は、原子炉出力の低下につながる。
【００２３】
さらに、１台の再循環ポンプ３が停止した場合、再循環ポンプを１台停止、１台運転という速度不平衡の状態で運転することになる。この場合、再循環ポンプにより駆動流を与えられている、原子炉圧力容器内のジェットポンプは、再循環ポンプ２台を同速で運転している時に比べ、大きな流量を扱うことになる。このため、ジェットポンプでキャビテーションが発生する可能性が大きくなる。キャビテーションが発生した場合、ジェットポンプに振動、騒音およびエロージョンが発生する。
【００２４】
したがって、再循環ポンプの停止は、ジェットポンプに悪影響を与える。
【００２５】
再循環ポンプの停止による弊害を防止するために、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることのできる技術の開発が望まれる。
【００２６】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、沸騰水型原子炉の原子炉冷却材再循環系において、可変電圧可変周波数電源に給電する電源の故障もしくは保守点検時、又は可変電圧可変周波数電源装置内の故障もしくは保守点検時においても、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることができる再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る再循環ポンプの電源システムは、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、再循環ポンプ駆動電動機を駆動するための電力変換装置と、前記電力変換装置に対して並列冗長化した予備用電力変換装置と、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の入力側および出力側にそれぞれ設けられる電気的遮断器と、前記電気的遮断器の開閉を制御し回路構成を切り替える切替制御装置とを有し、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置は、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力をするように制御可能に構成したものである。
【００２８】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、電源部から給電し再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置の停止と同時にこの電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を前記電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有する方法である。
【００２９】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置に給電する電源部の停電と同時にこの電源部および前記電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を他の電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有する方法である。
【００３０】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項５に記載したように、電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、他の電源部、運転中の他の電力変換装置または運転中の前記予備用電力変換装置が故障した際に、回路切り替えを行うことなく、故障して停止中の前記電力変換装置内の制御装置に対して故障信号のリセットを行うステップと、前記電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。
【００３１】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項６に記載したように、電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の電力変換装置またはこの電力変換装置に給電する電源部で故障が発生した場合、前記電力変換装置を停止するステップと、前記予備用電力変換装置を停止するステップと、前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の停止により空転している前記再循環ポンプ駆動電動機に対し前記予備用電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。
【００３２】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項７に記載したように、電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の前記予備用電力変換装置を停止するステップと、この停止にともない空転を開始する再循環ポンプ駆動電動機に前記電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記電力変換装置を再始動するステップとを有する方法である。
【００３３】
また、本発明に係る再循環ポンプの電源システム制御方法は、上述した課題を解決するために、請求項８に記載したように、電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、停止している前記電力変換装置と前記予備用電力変換装置とが前記再循環ポンプ駆動電動機に並列接続されるよう回路を切り替える回路切替ステップと、前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号と同期した前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号により、出力なしの状態で前記停止している電力変換装置を始動するステップと、前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記停止している電力変換装置出力を上昇させるステップと、この上昇と同時に前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記予備用電力変換装置出力を下降させるステップと、前記予備用電力変換装置の出力をゼロにしてこの予備用電力変換装置を停止するステップと、前記予備用電力変換装置を前記再循環ポンプ駆動電動機から電気的に切り離すことにより、前記停止している電力変換装置のみによって前記再循環ポンプ駆動電動機が給電されるように回路を切り替える回路切替ステップとを有する方法である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る再循環ポンプの電源システムおよびその制御方法によれば、沸騰水型原子炉の原子炉冷却材再循環系において、可変電圧可変周波数電源に給電する電源の故障もしくは保守点検時、または可変電圧可変周波数電源装置内の故障もしくは保守点検時においても、再循環ポンプを１台も停止させず、２台の再循環ポンプを速度平衡の状態で運転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施形態を示す全体構成図である。
【００３７】
原子炉冷却材再循環システム２０は、原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０、原子炉冷却材再循環系２１、電源部３０ａおよび３０ｂを備える。
【００３８】
原子炉冷却材再循環系２１は、沸騰水型原子炉に対して広く適用されている２系統の冷却水の再循環系統であり、原子炉圧力容器２２、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂ、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂ、ループ配管２５およびジェットポンプ２６を備える。
【００３９】
再循環ポンプ２４ａは再循環ポンプ駆動電動機２３ａによって駆動され、互いの動作は連動する。再循環ポンプ２４ｂと再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの駆動関係も同様である。再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂは、ループ配管２５を介して原子炉圧力容器２２に接続される。
【００４０】
再循環流量制御装置２７は、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。再循環流量制御装置２７は、可変電圧可変周波数電源システム１０に対して、可変電圧可変周波数電源システム１０の出力を制御するための、速度要求信号αを送信する機能を有する。
【００４１】
この速度要求信号αは、可変電圧可変周波数電源システム１０の出力を制御することにより、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度を制御するための信号である。したがって、再循環流量制御装置２７は、この速度要求信号αにより、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの速度を制御し、炉心冷却材２８およびジェットポンプ駆動流２９の流量を変化させ、原子炉出力を制御することができる。
【００４２】
炉心冷却材２８は、再循環ポンプ２４ａまたは２４ｂにより昇圧され、ループ配管２５内を移動して原子炉圧力容器２２に到達し、ジェットポンプ駆動流２９としてジェットポンプ２６を通過して炉心下部に達し、炉心を通ってループ配管２５へ戻る、という循環過程を繰り返す。
【００４３】
可変電圧可変周波数電源システム１０は、２台の原子炉冷却材再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを駆動するために必要な台数Ｎ台（本実施形態においては２台とする）の通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂと、１台の予備半導体電力変換装置１１ｓと、電気的遮断機構１２と、切替制御装置１３とを備える。
【００４４】
電源部３０ｘは、三相交流電源としての所内電源系３１ｘおよびこの三相交流を受電し変圧する変圧器３２ｘからなる。この変圧器３２ｘは、変圧した三相交流を、可変電圧可変周波数電源システム１０に与える。ただし、この段落において添え字のｘは全てａまたは全てｂである。
【００４５】
ここで、電源部の設置数は、通常運転用半導体電力変換装置の台数Ｎと同数とする。本実施形態においては設置台数が２台の場合について説明する。
【００４６】
電気的遮断機構１２は、電気的遮断器１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏ、１２ｂｏ、１２ｓａｏおよび１２ｓｂｏを備える。各電気的遮断器は、切替制御装置１３から受信する、電気的遮断機構動作信号βに応じて開閉する。この電気的遮断機構１２の各電気的遮断器として、遮断器または半導体スイッチなどの電気的遮断器を用いることができる。
【００４７】
切替制御装置１３は、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。切替制御装置１３は、電気的遮断機構１２の各電気的遮断器に対して、電気的遮断機構動作信号βを送信して開閉を制御することにより、可変電圧可変周波数電源システム１０内の回路切り替えを統括する機能を有する。
【００４８】
通常運転用半導体電力変換装置１１ｘの入力側は、電気的遮断器１２ｘｉを介して電源部３０ｘと接続される。通常運転用半導体電力変換装置１１ｘの出力側は、電気的遮断器１２ｘｏを介して再循環ポンプ駆動電動機２３ｘと接続される。予備半導体電力変換装置１１ｓの入力側は、電気的遮断器１２ｓｘｉを介して電源部３０ｘと接続される。予備半導体電力変換装置１１ｓの出力側は、電気的遮断器１２ｓｘｏを介して再循環ポンプ２４ｘと接続される。ただし、この段落において添え字のｘは全てａまたは全てｂである。
【００４９】
なお、予備半導体電力変換装置１１ｓの入力側は、全ての電源部から給電可能なように構成されることに注意する。電源部の設置台数が３台以上の場合においても、予備半導体電力変換装置１１ｓは、任意の電源部から給電可能なように、各電源部に対してそれぞれ電気的遮断器を介して接続される。すなわち、予備半導体電力変換装置１１ｓは、全ての通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂに対して並列冗長化可能なように接続される。
【００５０】
次に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの構成について説明する。
【００５１】
図２は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂならびに予備半導体電力変換装置１１ｓの構成を示す図である。
【００５２】
通常運転用半導体電力変換装置１１ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓについては、通常運転用半導体電力変換装置１１ａと構成を同じくするので、説明を省略する。
【００５３】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、半導体電力変換回路１４ａ、制御装置１８ａおよび故障検出装置１９ａを備える。
【００５４】
半導体電力変換回路１４ａは、半導体電力順変換回路１５ａ、半導体電力逆変換回路１６ａおよび平滑コンデンサ１７ａを備える。
【００５５】
半導体電力順変換回路１５ａの入力側は、故障検出装置１９ａを介して電気的遮断器１２ａｉと接続され、出力側は、半導体電力逆変換回路１６ａの入力側と接続される。この半導体電力順変換回路１５ａは、電源部３０ａから受けた、変圧された三相交流を、直流に変換する機能を有する。
【００５６】
半導体電力逆変換回路１６ａの出力側は、故障検出装置１９ａを介して電気的遮断器１２ａｏと接続される。この半導体電力逆変換回路１６ａは、半導体電力順変換回路１５ａから受けた直流を、任意の周波数および電圧を持つ交流に変換する機能を有する。
【００５７】
また、半導体電力順変換回路１５ａと半導体電力逆変換回路１６ａの間には、平滑コンデンサ１７ａを設ける。
【００５８】
制御装置１８ａは、コンピュータにプログラムが読み込まれることにより、あるいは所要の回路により構成される。制御装置１８ａは、再循環流量制御装置２７から受信した速度要求信号αに応じて、半導体電力変換回路１４ａに対して半導体素子制御信号δａを送信する機能を有する。この制御は、出力電圧と出力周波数の比が一定となるように行う。
【００５９】
また、制御装置１８ａは、故障検出装置１９ａから故障信号γａを受けた場合には、半導体電力変換回路１４ａに対して半導体素子制御信号δａを送り、半導体電力変換回路１４ａを停止させる機能を有する。
【００６０】
故障検出装置１９ａは、半導体電力変換回路１４ａの入出力電流が、あらかじめ設定された入出力電流の制限値と比較して異常がある場合に、制御装置１８ａに対して、この異常を知らせる故障信号γａを送信する機能を有する。
【００６１】
次に、可変電圧可変周波数電源システム１０の作用について説明する。
【００６２】
なお、本実施形態においては、手順４を除き、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの給電系統の不具合に対する処理についてのみ説明する。再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの給電系統の不具合に対する処理については、対称性を鑑み、添え字を適宜置き換えて読むことによって同様に行うことができるため、説明を省略する。
【００６３】
通常、可変電圧可変周波数電源システム１０の電気的遮断機構１２の各電気的遮断器は、１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ａｏおよび１２ｂｏを閉じ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ｓａｏおよび１２ｓｂｏを開いた回路構成で運転される（以下、通常運転中という）。図１に示された回路構成は、通常運転中のものである。
【００６４】
通常運転中は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａおよび１１ｂが運転しており、予備半導体電力変換装置１１ｓは停止している。
【００６５】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは再循環ポンプ駆動電動機２３ａに、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは再循環ポンプ駆動電動機２３ｂに、それぞれ給電している。
【００６６】
通常運転中に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａについて、故障が発生した場合や保守点検を実施する場合、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは停止する。
【００６７】
この場合、次の手順（手順１）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【００６８】
図３は、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機２３ａの、回転速度４１ａの低下および復帰に係る速度−時間特性図である。
【００６９】
故障発生時は、故障検出装置１９ａは、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内での故障発生を検知し、制御装置１８ａに対して故障信号γａを送信する。
【００７０】
次に、制御装置１８ａは、故障信号１９ａを受信し、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図３のＡ点）。
【００７１】
また、保守点検時も、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図３のＡ点）。
【００７２】
このとき、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、駆動電力を失い、慣性による空転（フリーラン）状態になる。このため、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａは、次第に下がっていく（図３のＡ点−Ｂ点間）。
【００７３】
図４は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの故障等に起因する予備半導体電力変換装置１１ｓの始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【００７４】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図４に示す回路に切り替える。
【００７５】
この図４に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、電源部３０ａから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
【００７６】
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。この半導体素子制御信号δｓは、半導体電力変換回路１４ｓが、空転している再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度（空転速度）に応じた電圧および周波数を出力（以下、調整出力という）するように、制御する信号である。
【００７７】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して調整出力を開始する（図３のＢ点）。予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、故障発生または保守点検実施前の回転速度まで復帰するよう運転する（図３のＢ−Ｃ間）。この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａと、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの回転速度４１ｂは、平衡状態に復帰する（図３のＣ点）。
【００７８】
以上の手順（手順１）によって、通常運転中に、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを停止させる場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに、故障発生または保守点検実施前の平衡状態に復帰させることができる。
【００７９】
また、通常運転中に、電源部３０ａについて、故障が発生した場合や保守点検を実施する場合、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは停電する。
【００８０】
この場合は、次の手順（手順２）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【００８１】
制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを停止する（図３上のＡ点）。再循環ポンプ駆動電動機２３ａは空転を開始し、回転速度４１ａが次第に下がっていく（図３のＡ点−Ｂ点間）。
【００８２】
図５は、電源部３０ａの停電に起因する予備半導体電力変換装置１１ｓの始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【００８３】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図５に示す回路に切り替える。
【００８４】
この図５に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、停電した電源部３０ａを避け健全な電源部３０ｂから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
【００８５】
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。
【００８６】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して調整出力を開始する（図３のＢ点）。予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、故障発生または保守点検実施前の回転速度まで復帰するよう運転する（図３のＢ−Ｃ間）。この結果、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂは、平衡状態に復帰する（図３のＣ点）。
【００８７】
以上の手順（手順２）によって、通常運転中に、電源部３０ａが停電する場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに故障発生または保守点検実施前の平衡状態に復帰させることができる。
【００８８】
図５に示す回路構成では、一つの電源部３０ｂのみが、可変電圧可変周波数電源システム１０に対する給電を担う。このため、入力変圧器３２ｂの容量が十分でない場合は、回転速度４１ａおよび４１ｂを、故障発生または保守点検実施前の平衡状態まで復帰させることができない。
【００８９】
この場合は、次の手順（手順３）により、故障発生または保守点検実施前に比べ、低い回転速度において平衡状態を実現する。
【００９０】
図６は、復帰速度を低減した場合における、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの、回転速度４１ａおよび４１ｂの低下および復帰に係る速度−時間特性図である。
【００９１】
まず、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを発信し、半導体電力変換回路１４ａを停止する（図６上のＡ点）。再循環ポンプ駆動電動機２３ａは空転を開始し、回転速度４１ａが次第に下がっていく（図６のＡ点−Ｂ点間）。
【００９２】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを閉じて、図５に示す回路に切り替える。
【００９３】
この図５に示す回路構成で運転することにより、予備半導体電力変換装置１１ｓは、停電した電源部３０ａを避け健全な電源部３０ｂから給電可能となると同時に、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して給電可能となる。
【００９４】
次に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを半導体電力変換回路１４ｓに送信する。また、制御装置１８ｂは、半導体素子制御信号δｂを半導体電力変換回路１４ｂに送信する。
【００９５】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは再循環ポンプ駆動電動機２３ａに対して、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは再循環ポンプ駆動電動機２３ｂに対して、それぞれ調整出力を開始する。（図６のＢ点）。
【００９６】
また、通常運転用半導体電力変換装置１１ｂは、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの回転速度４１ｂを、一定量だけ低減する。
【００９７】
予備半導体電力変換装置１１ｓは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａを、この一定量低減後の回転速度４１ｂまで復帰するよう運転する（図６のＢ−Ｃ間）。
【００９８】
この結果、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂは、平衡状態に復帰する（図６のＣ点）。
【００９９】
以上の手順（手順３）によれば、通常運転中に、電源部３０ａが停電し、かつ入力変圧器３２ｂの容量が十分でない場合において、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度４１ａおよび４１ｂを、すみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【０１００】
本実施形態の原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内での故障発生もしくは保守点検時において、通常運転用半導体電力変換装置１１ａを電気的に切り離し、健全な予備半導体電力変換装置１１ｓによって再循環ポンプ駆動電動機２３ａを運転するよう、回路を構成することができる。
【０１０１】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、所内電源系３１ａまたは入力変圧器３２ａの故障発生もしくは保守点検時において、電源部３０ａおよび通常運転用半導体電力変換装置１１ａを電気的に切り離し、健全な電源部３０ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓによって再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを運転するよう、回路を構成することができる。
【０１０２】
このため、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、空転を余儀なくされた場合でも、一時的な速度低下はあるものの、空転前の回転速度を維持でき、また入力変圧器３２ｂの容量不足の際にも、空転前の速度より低い速度ではあるが回転速度を回復することができる。
【０１０３】
この結果、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを同等の速度にて継続運転することが可能であり、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂは継続運転可能となる。
【０１０４】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、ループ配管２５内における炉心冷却材２８の循環を維持することができ、ループ配管２５内の炉心冷却材２８の温度を維持し、ループ配管２５と原子炉圧力容器２２との接続部付近の熱的疲労の増加および原子炉出力の低下を短時間および最小限に抑えることが可能となる。
【０１０５】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、再循環ポンプ２４ａおよび２４ｂの速度不平衡にともない発生する可能性があるジェットポンプ２６内のキャビテーション発生の可能性を低下させることができる。このため、キャビテーションによるジェットポンプ２６への振動、騒音およびエロージョン等の悪影響を抑えることが可能となる。
【０１０６】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備半導体電力変換装置１１ｓ始動の際に、空転中の再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂの回転速度４１ａまたは４１ｂに応じた電圧および周波数を、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂに印加することができる。
【０１０７】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、過度な負荷をかけることなく、再循環ポンプ駆動電動機２３ａまたは２３ｂを継続運転させる事ができる。
【０１０８】
図７は、予備運転中における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【０１０９】
予備運転中とは、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの停止時において、可変電圧可変周波数電源システム１０の電気的遮断器１２ｓａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｏおよび１２ｂｏを閉じ、１２ａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏおよび１２ｓｂｏを開いた図７に示す回路構成で、可変電圧可変周波数電源システム１０を運転している状態をいう。
【０１１０】
予備運転中において、電源部３０ａもしくは３０ｂ、運転中の通常運転用半導体電力変換装置１１ｂまたは予備半導体電力変換装置１１ｓで故障が発生する場合がある。
【０１１１】
しかし、この故障は一過性である場合がある。
【０１１２】
電源部３０ｘまたは半導体電力変換装置１１ｙについて、予備運転中に一過性の故障が発生した場合には、次の手順（手順４）により、速やかに故障発生前の予備運転状態に復帰する。
【０１１３】
なお、手順４において、添え字ｘとｙの組み合わせ（ｘ、ｙ）は、（ａ、ｓ）または（ｂ、ｂ）を表すものとする。
【０１１４】
制御装置１８ｙは、故障検出装置１９ｙが発信した故障信号γｙを受けて、半導体素子制御信号δｙを発信する。
【０１１５】
半導体電力変換回路１４ｙは、この半導体素子制御信号δｙを受けて停止する。
【０１１６】
この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘは空転状態になり、徐々に失速する。
【０１１７】
次に、制御装置１８ｙに対して、故障信号のリセットを行う。
【０１１８】
次に、制御装置１８ｙは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ｙに対して半導体素子制御信号δｙを送信する。
【０１１９】
続いて、半導体電力変換装置１１ｙは、この半導体素子制御信号δｙを受けて再始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ｘの回転速度にあわせた調整出力を開始する。
【０１２０】
なお、可変電圧可変周波数電源システム１０は、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを復帰させる速度として、故障発生前と比べて低減した速度を選び、この低減速度にて、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを平衡状態にすることもできる。
【０１２１】
以上の手順（手順４）により、故障が一過性だった場合は、再循環ポンプ駆動電動機２３ｘを速やかに故障発生前の速度まで復帰して継続運転することができる。
【０１２２】
可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備運転中において、所内電源系３１ｘ、入力変圧器３２ｘまたは運転中の半導体電力変換装置１１ｙに故障が発生し、その故障が一過性であった場合には、故障発生により停止した半導体電力変換装置１１ｙに対し故障信号のリセットを行い再起動することで、健全な半導体電力変換装置１１ｙにて回路を構成することができる。
【０１２３】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、一時的な速度低下はあるものの速度を維持し、または速度低減して、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを、同等の速度にて継続運転することが可能となる。
【０１２４】
また、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂが、一過性でない故障を起こす場合がある。
【０１２５】
この場合、次の手順（手順５）により、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる。
【０１２６】
制御装置１８ｂは、故障検出装置１９ｂが発信した故障信号γｂを受けて、半導体素子制御信号δｂを発信する。半導体電力変換回路１４ｂは、この半導体素子制御信号δｂを受けて停止する。
【０１２７】
また、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを発信し、半導体電力変換回路１４ｓを停止する。
【０１２８】
この結果、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂは、共に空転状態になる。
【０１２９】
図８は、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂに故障が起きた場合における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システム１０の概略的な回路構成図である。
【０１３０】
予備半導体電力変換装置１１ｓの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｂｉおよび１２ｂｏを開放し、電気的遮断器１２ｓｂｏを閉じて、図８に示す回路に切り替える。
【０１３１】
次に、制御装置１８ｓは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ｓに対し、半導体素子制御信号δｓを送信する。
【０１３２】
続いて、予備半導体電力変換装置１１ｓは、この半導体素子制御信号δｓを受けて再始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度にあわせた調整出力を開始する。
【０１３３】
なお、この調整出力は、必ずしも故障発生前の速度まで復帰させるための出力とは限らない。図８に示す回路構成では、一つの電源部３０ｂおよび一つの予備半導体電力変換装置１１ｓのみが２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂに対する給電を担う。このため、入力変圧器３２ｂおよび予備半導体電力変換装置１１ｓの容量が十分でないと、各再循環ポンプ駆動電動機に対する給電が不足する場合がある。
【０１３４】
この場合は、制御装置１８ｓは、故障発生または保守点検実施前に比べ、低い回転速度において平衡状態を実現するように、半導体電力変換回路１４ｓに対し、半導体素子制御信号δｓを送信する。
【０１３５】
以上の手順（手順５）により、予備運転中に、電源部３０ｂまたは通常運転用半導体電力変換装置１１ｂが一過性でない故障を起こした場合において、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂは、故障発生前の速度またはこの速度より低減した速度まで復帰でき、速度平衡状態で継続運転することができる。
【０１３６】
可変電圧可変周波数電源システム１０は、予備運転中において、所内電源系３１ｂ、入力変圧器３２ｂまたは運転中の通常運転用半導体電力変換装置１１ｂで故障が発生した場合、故障箇所を電気的に切り離し、健全な所内電源系３１ａ、入力変圧器３２ａおよび予備半導体電力変換装置１１ｓにて回路を構成することができる。
【０１３７】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、一時的な速度低下はあるものの速度を維持し、または速度低減して、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂを、同等の速度にて継続運転することが可能となる。
【０１３８】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａの故障修理または保守点検時、可変電圧可変周波数電源システム１０は、図４に示す回路構成により運転される。
【０１３９】
また、電源部３０ａの故障修理または保守点検時、可変電圧可変周波数電源システム１０は、図５に示す回路構成により運転される。
【０１４０】
この故障修理または保守点検が終了した場合、可変電圧可変周波数電源システム１０の回路構成を、図１に示す通常運転時の状態に復旧させることができる。
【０１４１】
この場合、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを停止させず、２台の再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの回転速度をすみやかに平衡状態に復帰させることができる手順として、次の二つをあげることができる。
【０１４２】
第一の手順（手順６−１）は、復旧時に、回転速度４１ａの一時的な低下をともなう手順である。
【０１４３】
図３のＤ点以降は速度低減せず予備運転している状態からの第一の手順による復旧時の、図６のＤ点以降は速度低減して予備運転している状態からの第一の手順による復旧時の、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの速度−時間特性図である。
【０１４４】
まず、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを発信し、半導体電力変換回路１４ｓを停止する。（図３または図６のＤ点）。
【０１４５】
このとき、再循環ポンプ駆動電動機２３ａは、空転状態になり徐々に失速する（図３または図６のＤ点−Ｅ点間）。
【０１４６】
図４に示す回路構成の場合、予備半導体電力変換装置１１ｓの停止と同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを開放し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを閉じて、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１４７】
図５に示す回路構成の場合は、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを開放し、電気的遮断器１２ａｉおよび１２ａｏを閉じて、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１４８】
次に、制御装置１８ａは、調整出力をさせるべく、半導体電力変換回路１４ａに対し、半導体素子制御信号δａを送信する。
【０１４９】
続いて、通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、この半導体素子制御信号δａを受けて始動し、空転状態の再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａにあわせた調整出力を開始する（図３または図６のＥ点）。
【０１５０】
なお、この調整出力は、故障発生前の速度まで復帰させるための出力とする。速度低減状態で予備運転を行っている場合には、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａの通常運転速度への復帰に合わせ、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの速度４１ｂも通常運転速度へ復帰させる（図６のＥ点以降）。
【０１５１】
この第一の手順（手順６−１）によって、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの一時的な速度低下はあるものの、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧することができる。また、予備運転を速度低減状態で行っていた場合は、通常運転速度を回復することができる。
【０１５２】
第二の手順（手順６−２）は、復旧時に、回転速度４１ａを低下させずにすむ手順である。
【０１５３】
この第二の手順（手順６−２）は、半導体素子制御信号δａと３４ｓを同期させることにより、停止状態から運転状態へ移行する通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力と、運転状態から停止状態へ移行する予備半導体電力変換装置１１ｓの出力とを、オーバーラップさせることに特徴がある。
【０１５４】
図９のＤ点以降は速度低減せず予備運転している状態からの第二の手順による復旧時の、図１０のＤ点以降は速度低減して予備運転している状態からの第二の手順による復旧時の、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂの速度−時間特性図である。
【０１５５】
まず、図４および図５に示す回路構成において、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ａｉと１２ａｏを閉じる。
【０１５６】
次に、制御装置１８ａは、出力をゼロにするように、半導体電力変換回路１４ａに対し、半導体素子制御信号δａを送信する。
【０１５７】
通常運転用半導体電力変換装置１１ａは、半導体素子制御信号δａを受け、出力ゼロの状態で始動する（図９または図１０のＤ点）。
【０１５８】
続いて、制御装置１８ａは、半導体素子制御信号δａを送信し、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力を徐々に上昇させる。
【０１５９】
同時に、制御装置１８ｓは、半導体素子制御信号δｓを送信し、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力を徐々に下降させる。
【０１６０】
この半導体素子制御信号δａおよび３４ｓは、互いに同期している。この同期は、通常運転用半導体電力変換装置１１ａの出力および予備半導体電力変換装置１１ｓの出力をあわせて（オーバーラップさせて）運転される、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度を、一定に保つように行われる（図９または図１０のＤ−Ｅ点）。
【０１６１】
このオーバーラップの末に、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力はゼロになる（図９または図１０のＥ点）。
【０１６２】
予備運転を図４に示す回路構成で行っていた場合、予備半導体電力変換装置１１ｓの出力がゼロになると同時に、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓａｉおよび１２ｓａｏを開放して、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１６３】
また、予備運転を図５に示す回路構成で行っていた場合、切替制御装置１３は、電気的遮断機構動作信号βを発信し、電気的遮断器１２ｓｂｉおよび１２ｓａｏを開放して、図１に示す通常運転用回路に切り替える。
【０１６４】
なお、速度低減状態で予備運転を行っていた場合には、続いて、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの回転速度４１ａの通常運転速度への復帰に合わせ、再循環ポンプ駆動電動機２３ｂの速度４１ｂも通常運転速度へ復帰させる（図１０のＥ点以降）。
【０１６５】
この第二の手順（手順６−２）によって、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下なしに、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧することができる。また、予備運転を速度低減状態で行っていた場合は、通常運転速度を回復することができる。
【０１６６】
従来、所内電源系１２ａ、入力変圧器１３ａ、または通常運転用導体電力変換装置１１ａの故障修理または保守点検を実施後の通常状態への回路構成復旧時には、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび原子炉冷却材再循環ポンプ３ａを停止する必要があった。
【０１６７】
可変電圧可変周波数電源システム１０によれば、この故障修理または保守点検実施後に、予備運転状態から通常運転状態へ回路構成を復旧するにあたり、第一の手順（手順６−１）を適用することにより、一時的な速度低下はあるものの再循環ポンプ駆動電動機２３ａの継続運転が可能である。
【０１６８】
また、第二の手順（手順６−２）を適用することにより、速度低下なしに再循環ポンプ駆動電動機２３ａの継続運転が可能である。さらに、第二の手順（手順６−２）を適用する場合は、再循環ポンプ駆動電動機２３ａに印加する電圧を一定に保つことができる。
【０１６９】
したがって、可変電圧可変周波数電源システム１０は、全く負荷をかけることなく、再循環ポンプ駆動電動機２３ａを継続運転させながら予備運転状態から通常運転状態へ復旧する事が可能である。
【０１７０】
可変電圧可変周波数電源システム１０に対し手順１ないし手順６−１を適用するような場合においては、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転がともなう（図３および図６のＢ点およびＥ点）。
【０１７１】
この再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転開始から、通常運転用半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓから給電を受けるまでの時間（空転時間）が長ければ、それだけ再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下が大きくなる。このため、空転時間を短縮することは、再循環ポンプ駆動電動機２３ａおよび２３ｂのすみやかな速度平衡状態への復帰につながる。
【０１７２】
この空転時間を短縮するために、半導体電力変換回路１４ａの平滑コンデンサ１７ａを利用する。
【０１７３】
図２に示すように、半導体電力変換回路１４ａは、平滑コンデンサ１７ａを有する。
【０１７４】
可変電圧可変周波数電源システム１０を通常運転中、すなわち通常運転用半導体電力変換装置１１ａから再循環ポンプ駆動電動機２３ａに給電している際にも、予備半導体電力変換装置１１ｓ内の平滑コンデンサ１７ｓを充電状態で維持する。
【０１７５】
また、可変電圧可変周波数電源システム１０を予備運転中、すなわち予備半導体電力変換装置１１ｓから再循環ポンプ駆動電動機２３ａに給電しており、回路構成を通常運転状態へ切り替えて復旧する際にも、通常運転用半導体電力変換装置１１ａ内の平滑コンデンサ１７ａを充電状態で維持する。
【０１７６】
この充電された平滑コンデンサ１７ａおよび１７ｓを利用することにより、可変電圧可変周波数電源システム１０は、手順１ないし手順６−１において、半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓの停止にともなう再循環ポンプ駆動電動機２３ａの空転開始から、半導体電力変換装置１１ａまたは予備半導体電力変換装置１１ｓによる再循環ポンプ駆動電動機２３ａへの給電開始までの時間を短縮することができ、再循環ポンプ駆動電動機２３ａの速度低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明に係る再循環ポンプの電源システムの実施形態を示す全体構成図。
【図２】図１に示された通常運転用半導体電力変換装置およびならびに予備半導体電力変換装置の構成を示す図。
【図３】図１に示された再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および復帰に係る速度−時間特性図。
【図４】通常運転用半導体電力変換装置の故障等に起因する予備半導体電力変換装置の始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図５】電源部の停電に起因する予備半導体電力変換装置の始動時における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図６】復帰速度を低減した場合における、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および復帰に係る速度−時間特性図。
【図７】予備運転中における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図８】予備運転中において、電源部または通常運転用半導体電力変換装置に故障が起きた場合における、図１に示した可変電圧可変周波数電源システムの概略的な回路構成図。
【図９】図１に示された再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および手順６−２による復帰に係る速度−時間特性図。
【図１０】復帰速度を低減した場合における、図１に示した再循環ポンプ駆動電動機の、回転速度の低下および手順６−２による復帰に係る速度−時間特性図。
【符号の説明】
【０１７８】
１０ 原子炉冷却材再循環ポンプの可変電圧可変周波数電源システム
１１ａ、１１ｂ 通常運転用半導体電力変換装置
１１ｓ 予備半導体電力変換装置
１２ 電気的遮断機構
１２ａｉ、１２ｂｉ、１２ｓａｉ、１２ｓｂｉ、１２ａｏ、１２ｂｏ、１２ｓａｏ、１２ｓｂｏ 電気的遮断器
１３ 切替制御装置
１４ａ、１４ｂ、１４ｓ 半導体電力変換回路
１５ａ、１５ｂ、１５ｓ 半導体電力順変換回路
１６ａ、１６ｂ、１６ｓ 半導体電力逆変換回路
１７ａ、１７ｂ、１７ｓ 平滑コンデンサ
１８ａ、１８ｂ、１８ｓ 制御装置
１９ａ、１９ｂ、１９ｓ 故障検出装置
２０ 原子炉冷却材再循環システム
２１ 原子炉冷却材再循環系
２２ 原子炉圧力容器
２３ａ、２３ｂ 再循環ポンプ駆動電動機
２４ａ、２４ｂ 再循環ポンプ
２５ ループ配管
２６ ジェットポンプ
２７ 再循環流量制御装置
２８ 炉心冷却材
２９ ジェットポンプ駆動流
３０ａ、３０ｂ 電源部
３１ａ、３１ｂ 所内電源系
３２ａ、３２ｂ 入力変圧器
４１ａ 再循環ポンプ駆動電動機２３ａ速度
４１ｂ 再循環ポンプ駆動電動機２３ｂ速度
α 速度要求信号
β 電気的遮断機構動作信号
γａ、γｂ、γｓ 故障信号
δａ、δｂ、δｓ 半導体素子制御信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再循環ポンプ駆動電動機を駆動するための電力変換装置と、
前記電力変換装置に対して並列冗長化した予備用電力変換装置と、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の入力側および出力側にそれぞれ設けられる電気的遮断器と、
前記電気的遮断器の開閉を制御し回路構成を切り替える切替制御装置とを有し、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置は、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力をするように制御可能に構成したことを特徴とする再循環ポンプの電源システム。
【請求項２】
電源部から給電し再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置の停止と同時にこの電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を前記電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、
前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項３】
再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置に給電する電源部の停電と同時にこの電源部および前記電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を他の電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、
前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項４】
前記調整出力ステップは、他の再循環ポンプ駆動電動機の回転速度を低減するステップをさらに有する請求項２または請求項３記載の再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項５】
電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、他の電源部、運転中の他の電力変換装置または運転中の前記予備用電力変換装置が故障した際に、
回路切り替えを行うことなく、故障して停止中の前記電力変換装置内の制御装置に対して故障信号のリセットを行うステップと、
前記電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項６】
電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の電力変換装置またはこの電力変換装置に給電する電源部で故障が発生した場合、
前記電力変換装置を停止するステップと、
前記予備用電力変換装置を停止するステップと、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の停止により空転している前記再循環ポンプ駆動電動機に対し前記予備用電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、
前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項７】
電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、
運転中の前記予備用電力変換装置を停止するステップと、
この停止にともない空転を開始する再循環ポンプ駆動電動機に前記電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、
前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項８】
電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、
停止している前記電力変換装置と前記予備用電力変換装置とが前記再循環ポンプ駆動電動機に並列接続されるよう回路を切り替える回路切替ステップと、
前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号と同期した前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号により、出力なしの状態で前記停止している電力変換装置を始動するステップと、
前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記停止している電力変換装置出力を上昇させるステップと、
この上昇と同時に前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記予備用電力変換装置出力を下降させるステップと、
前記予備用電力変換装置の出力をゼロにしてこの予備用電力変換装置を停止するステップと、
前記予備用電力変換装置を前記再循環ポンプ駆動電動機から電気的に切り離すことにより、前記停止している電力変換装置のみによって前記再循環ポンプ駆動電動機が給電されるように回路を切り替える回路切替ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項９】
前記電力変換装置内の電力変換回路を常に充電した状態に維持することを特徴とする請求項２、請求項３、請求項６ないし請求項８記載のいずれか１項に記載した再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項１】
再循環ポンプ駆動電動機を駆動するための電力変換装置と、
前記電力変換装置に対して並列冗長化した予備用電力変換装置と、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の入力側および出力側にそれぞれ設けられる電気的遮断器と、
前記電気的遮断器の開閉を制御し回路構成を切り替える切替制御装置とを有し、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置は、前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力をするように制御可能に構成したことを特徴とする再循環ポンプの電源システム。
【請求項２】
電源部から給電し再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置の停止と同時にこの電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を前記電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、
前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項３】
再循環ポンプ駆動電動機を駆動する電力変換装置に給電する電源部の停電と同時にこの電源部および前記電力変換装置を電気的に切り離し、かつ予備用電力変換装置を他の電源部および前記再循環ポンプ駆動電動機に電気的に接続する回路切替ステップと、
前記再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を始動する調整出力ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項４】
前記調整出力ステップは、他の再循環ポンプ駆動電動機の回転速度を低減するステップをさらに有する請求項２または請求項３記載の再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項５】
電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、他の電源部、運転中の他の電力変換装置または運転中の前記予備用電力変換装置が故障した際に、
回路切り替えを行うことなく、故障して停止中の前記電力変換装置内の制御装置に対して故障信号のリセットを行うステップと、
前記電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項６】
電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、運転中の電力変換装置またはこの電力変換装置に給電する電源部で故障が発生した場合、
前記電力変換装置を停止するステップと、
前記予備用電力変換装置を停止するステップと、
前記電力変換装置および前記予備用電力変換装置の停止により空転している前記再循環ポンプ駆動電動機に対し前記予備用電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、
前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記予備用電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項７】
電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、
運転中の前記予備用電力変換装置を停止するステップと、
この停止にともない空転を開始する再循環ポンプ駆動電動機に前記電力変換装置から給電可能なように回路を切り替える回路切替ステップと、
前記空転している再循環ポンプ駆動電動機の回転速度に応じた出力で、前記電力変換装置を再始動するステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項８】
電源部または電力変換装置の停止に伴い予備用電力変換装置から再循環ポンプ駆動電動機へ給電している状態で、
停止している前記電力変換装置と前記予備用電力変換装置とが前記再循環ポンプ駆動電動機に並列接続されるよう回路を切り替える回路切替ステップと、
前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号と同期した前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号により、出力なしの状態で前記停止している電力変換装置を始動するステップと、
前記停止している電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記停止している電力変換装置出力を上昇させるステップと、
この上昇と同時に前記予備用電力変換装置内で用いられている制御信号を変化させることにより前記予備用電力変換装置出力を下降させるステップと、
前記予備用電力変換装置の出力をゼロにしてこの予備用電力変換装置を停止するステップと、
前記予備用電力変換装置を前記再循環ポンプ駆動電動機から電気的に切り離すことにより、前記停止している電力変換装置のみによって前記再循環ポンプ駆動電動機が給電されるように回路を切り替える回路切替ステップとを有することを特徴とする再循環ポンプの電源システム制御方法。
【請求項９】
前記電力変換装置内の電力変換回路を常に充電した状態に維持することを特徴とする請求項２、請求項３、請求項６ないし請求項８記載のいずれか１項に記載した再循環ポンプの電源システム制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１２０４４９（Ｐ２００７−１２０４４９Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１５８２７（Ｐ２００５−３１５８２７）
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月３１日（２００５．１０．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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