CH140820A - Hydroelektrische Speicherkraftanlage. - Google Patents

Description

      Hydroelektrische        Speicherkraftanlage.       Die Erfindung bezieht sich auf - eine       bydroelektrischeSpeicherkraftanlage    mit  Turbine, Motorgenerator und mit .demselben  durch eine     Kupplung    ein- und     ausrücl#bar     verbundener Kreiselpumpe und besteht darin,       ,dass    für plötzliche Umschaltung von Pumpen  betrieb auf Turbinenbetrieb     während,der    Um  schaltung mindestens solange, bis die  -Wassersäule in der Druckleitung ihre Strö  mungsrichtung geändert hat,

   der Betrieb der  Turbine durch einen     Hilfsenergiespeicher"der     gegenüber dem Wasser in der Druckleitung  eine bedeutend geringere Massenträgheit zu       überwinden    hat, eingeleitet     bezw.    aufrecht  erhalten wird.

   Im     Leitungsnetz.    des     Motor-          generators    kann ein Relais .angeordnet sein,  das durch Spannungsabfall,     Frequenzvermin-          derung    oder Belastungszunahme während ,dem  Pumpenbetrieb selbsttätig ausgelöst wird und  dabei einerseits das     Abs,chlussorgan    in der       Pumpendruckleitung    schliesst, sowie die  Pumpenkupplung :

  auslöst und     .anderseits    das       Abschlussorgan    in der     Turbinendruckleitun,g,     sowie den     Leitapparat    der Turbine öffnet,    während zwischen dem     Hilfsenergiespeicher     und -der Turbine ein     Abschluss,organ    vor  gesehen sein kann, dessen Öffnung nach       Auslösung,des    Relais selbsttätig erfolgt.  



  Auf der Zeichnung ist ein Ausführungs  beispiel des     Erfindungsgegenstandfes    schema  tischdargestellt.  



  Der Motorgenerator 1 ist einerseits mit der  Turbine 2 gekuppelt,     anderseits    kann .er  durch eine zum Beispiel ,als Magnetkupplung  4 ausgebildete, ein- und     ausrückbare    Kupp  lung mit einer Pumpe 3 gekuppelt     werden.     Durch Leitungen 6 ist der Motorgenerator 1  mit einem nicht gezeichneten elektrischen  Leitungsnetz verbunden.

   Bei Pumpenbetrieb  treibt der Motorgenerator 1 als Motor die  Kreiselpumpe 8, welche aus dem Unter  wasserkanal 7 durch die Saugleitung 8 Was  ser ansaugt     und    dasselbe durch die     Pum-          pendruckleitung    9, in welcher ein     Abschluss-          organ        11    angeordnet ist,. in die Druckleitung  10 und in die zum Beispiel in der Form eines  Stausees oder natürlichen Sees vorgesehene       Wasserspeicheranlage    fördert.

   An die Druck-      Leitung 10 ist die     Turbinendruckleitung    12  angeschlossen, welche mit einem     Abschluss-          organ    13 versehen, einerseits mit einem       Hilfsenergiespeicher    5 und     anderseits    mit der  Turbine 2 in     Verbindung    steht. Das der  Turbine entströmende Wasser wird durch  ein Saugrohr 14 in den Unterwasserkanal 7  geführt.

   Die     Abschlussorgane   <B>11</B> und 13, die  Kupplung 4 zwischen     Notorgenerator    und  Pumpe, und ein auf :den (nicht gezeichneten)       Leitapparat    der Turbine wirkender Servo  motor 15 sind an eine gemeinsame     elektrische     Steuerleitung 16 angeschlossen, die ihrerseits  von dem durch die Spannung oder     Frequenz     der Leitung 6 beeinflussten Relais 17 ge  steuert wird.  



  Bei Pumpenbetrieb erhält der Motor  generator Strom aus dem     elektrischen    Lei  tungsnetz vermittelst der Leitungen 6. Das       Abschlussorga.n    13 ist dabei geschlossen.  währenddem das     Abschluss'organ    11 geöffnet  und die Kupplung 4 eingerückt ist. In dieser  Stellung läuft das Turbinenlaufrad in     .dem     mit Luft gefüllten Turbinengehäuse leer mit,  währenddem die Pumpe 3 aus dem Unter  wasserkanal 7 das Wasser durch die Lei  tungen 8, 9 und i 10 in die Speicheranlage  pumpt.  



  Bei einer plötzlichen Belastungsvermeh  rung des elektrischen Leitungsnetzes oder  dem unmittelbaren Ausfallen eines Teils der       Krafterzeugungsa.nla.ge    fällt' die     .Spannung     und die Frequenz im Leitungsnetz und in  der Leitung 6, wodurch das Relais 17 aus  gelöst wird. Die Auslösung des Relais be  wirkt vermittelst der Leitung 16 die sofor  tige Entkupplung der Pumpe 3, ferner wird  das     Abschlussorgn    11 geschlossen, das Ab  schlussorgan 13 geöffnet und der Leitapparat  der Turbine 2 durch den Servomotor 15 in  vollständig geöffnete Stellung gebracht.

    Diese Umschaltung bremst die Wasserförde  rung der Pumpe 3 augenblicklich auf Null  ab, während die Wassersäule in der Druck  Leitung 9, 10 infolge ihrer Massenträgheit  sich noch einige Zeit     aufwärtsbewegt,    bis  die kinetische Energie der Wassersäule ver  nichtet     ist.       Es wird nun bei dieser Anlage erreicht,  dass während der     Abbremsung    der Wasser  säule die Turbine 2 bereits durch Wasser     be-          aufschlagt    wird, indem die Einleitung des  Turbinenbetriebes durch das dem nahe bei  der Turbine angeordneten Hilfsenergie  speicher 5 entnommene Wasser erfolgt.  



  Durch das Offnen des Schiebers. 13 ent  steht in der     Turbinendruckleitung    12 gegen  über dem Speicher 5 ein Unterdruck, so dass  die     Rückschlagklappe    19 sich     selbsttätig     öffnet (gestrichelt gezeichnete     Stellung)    und  das aufgespeicherte Wasser durch die im  Speicher     komprimierte    Luft in die Turbine  gedrückt wird.

   Mittlerweile ist das Wasser  in der Leitung 10     abgebremst    und     iii    ab  wärtsgehender Richtung     beschleunigt    wor  den, so dass nach einer durch die     emessunr,     ,der Druckleitung bestimmten Zeit dieses  Wasser für .den Betrieb     .der    Turbine zur     Vcr-          fügiing    steht.

       .Sobald        .der    Druck in der Lei  tung 12 wieder grösser ist als der     Druck    im  Hilfsspeicher 5, wird .die     Rückschlagklappe     19 selbsttätig     geschlossen    und .der     'Speicher     durch eine Umleitung 18 (deren Querschnitt  nur einen Bruchteil des     Querschnittes    der       Turbinendruckleitung        beträgt)    wieder     la.ny-          sam    mit Wasser gefüllt.

   Die Turbine 2  treibt nun den Motorgenerator als Genera  tor, welcher das elektrische Leitungsnetz  durch die     KraItleitung    6 mit Energie be  liefert. Die Belastung des     Leitungsnetzes     ist durch .die Abschaltung der Pumpe ge  sunken, und ausserdem wird nach     Einscha.lten     der Turbine noch weitere     Energie    zugeführt,       @o    dass die Schwankung     kompensiert        wird,          ohne        .dass        irgend    ein Teil Schaden nimmt.

         Sobald    .die Belastungsverhältnisse im Netz  wieder normal sind, kann das Aggregat 1,  2, 3 von     Hand    oder gegebenenfalls selbst  tätig in. Abhängigkeit von der Netzspan  nung. der Frequenz oder der Belastung der  übrigen Generatoren. wieder auf Pumpen  betrieb     umgeschaltet    werden.  



  An Stelle der elektrischen .Steuerung der  Schieber 11 und 13, der Kupplung 4 und  des     Servomotors    15 kann auch eine @Steue-           rung    auf     hydraulischem    Wege vorgesehen  sein, welche durch ein an die Leitung 6 an  geschlossenes Relais     heeinflusst    wird. An  Stelle eines     Spannungs-    oder eines     Frequenz-          C,    kann auch ein Relais vorgesehen sein,  das in Abhängigkeit von den Stromstärken       der,das    elektrische     Leitungsnetz        -beliefernden     Generatoren beeinflusst wird.

   Es können  ebenfalls Leitungen 21 angeordnet werden,  mittelst welcher die ganze     Speicherkraff-          anlage    von einer     Fernsteuerzentrale    selbst  tätig oder von Hand     gesteuert    werden kann.  Die Anlage kann auch selbsttätig auf Spei  cherbetrieb umgeschaltet werden. Dazu ist  in .der Turbinenleitung 12 eine gestrichelt  gezeichnete     Leerschussvorrichtung    29 vor  gesehen, welche ebenfalls in Abhängigkeit  von Ader Spannung oder der Frequenz in der       Leituxig    6, oder der Belastung im elektri  schen Leitungsnetz durch ein Relais ge  steuert wird.  



  Durch die     Erfindung        wird    erreicht,     da.ss     die bisher zur Übernahme von Belastungs  spitzen vorgesehenen elektrischen oder ther  mischen Hilfsmaschinen, welche, um stets  bereit .zu sein, -dauernd ohne Belastung mit  dem Netz synchron mitlaufen müssen und  nicht nur     gewiss-ermassen    totes Kapital dar  stellen, sondern noch für den Leerlauf  Energie benötigen, überflüssig werden.

   Da  ,durch die Erfindung eine plötzliche Umschal  tung von Pumpenbetrieb auf     Turbinenbetrieb     möglich wird, kann die zum Ausgleich der       Belastungsschwankungen    dienende Anlage  bei normaler Belastung als Antrieb für die  Speicheranlage laufen, die überschüssige  Energie also verwenden, während bei Über  schreitung der Belastungsgrenze aber     sofort     auf volle Deckleistung zur     ,Erzeugung    und  Abgabe von Kraft     umgeschaltet    wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Hydroelektrische ,Speicherkraftanlage mit Turbine, Motorgenerator und mit .demselben durch eine Kupplung ein- und ausrückbar verbundener Kreiselpumpe, dadurch gekenn- zeichnet, dass für plötzliche Umschaltung von Pumpenbetrieb .auf Turbinenbetrieb während der Umschaltung mindestens solange, bis,die Wassersäule in der Druckleitung ihre Strö mungsrichtung geändert hat, der Betieb der Turbine durch einen Hilfsenergiespeicher, der gegenüber dem Wasser in .der Druck leitung eine bedeutend geringere Massenträg heit zu überwinden hat, eingeleitet bezw. aufrechterhalten wird.

   UNTEHANSPRUCHE 1. HydroelektrLche @SpcicUerkraftanla:ge nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass durch Spannungsabfall, Frequenzverminderung oder Belastungs- zunahme im Leitungsnetz des Motor generators während .dem Pumpenbetrieb selbsttätig ein Relais ausgelöst wird, das einerseits das Abschlussorgan in der Pumpendruckleitung schliesst, sowie die Pumpenkupplung .auslöst und anderseits ,das A bschlussorgan in der Turbinen- ,druckleitung,

   sowie den Leitapparat der Turbine öffnet, während die Öffnung eines zwischen Hilfs.energiespeicher und Turbine vorgesehenen Abschlussorganes selbsttätig erfolgt. 2. Hydroelektrische Speicherkraftanlage nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass -der Hilfsenergiespeicher in unmittelbarer Nähe der Turbine an geordnet ist.

   Hydroelektrische Speicherkraftanlage nach Unteranspruch<B>1,</B> dadurch gekenn zeichnet, dass zur Auffüllung des Hilfs- energiespeichers mit Wasser eine die Rückschlagklappe umgehende Leitung zwischen dem Hilfsenergiespeicher und ,der Turbinen,d@ruckleitun.g vorgesehen ist, ,deren Querschnitt nur einen Bruchteil .des Querschnittes der Turbinendrzek- leitung beträgt.