JPH0673376U - 発電用水車の負荷制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水車の起動時に、河川法を考慮して負荷制御
を行う場合に、河川法に触れることの無い発電用水車の
負荷制限装置を得ること。 【構成】 発電用水車と、この発電用水車に回転駆動さ
れる水車発電機と、前記発電用水車のガイドベ−ンを開
閉制御するガイドベ−ン制御装置とから成る水力発電所
に於て、前記発電用水車のガイドベ−ン制御装置に内臓
され前記発電用水車のガイドベ−ン開度制限を行う負荷
制限装置に、前記水車発電機が電力系統に並入された直
後に前記ガイドベ−ンがとるべき開度を予めプリセット
し、河川への水車放流量を最低流量から制御可能にした
ことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、発電用水車（以下水車と記す）の負荷制限装置の改良に関し、特 に水車発電機（以下発電機と記す）が電力系統に並入された直後から、河川への 水車放流量を最低流量から制御可能にした発電用水車の負荷制限装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

水車として多用されている反動形の水車、例えばフランシス水車では、停止状 態から起動する場合、静止力に打勝つトルクを与える必要がある。そのため、水 車に起動指令を与え水車ガイドベ−ンを開制御し、水車ランナが回転を開始する 水車の始動時点に於ては、水車を無負荷で運転する時よりも通常多量の水を一時 的に必要とし、従って、水車始動時の水車ガイドベ−ンの開度も無負荷運転時の 開度よりも大きくなる。

【０００３】 ところで、水力発電用水車のガイドベ−ン制御装置には、水車の回転速度を制 御する部分である速度調整機構と、負荷制限装置と呼ばれ水車ガイドベ−ンの開 度を制限するガイドベ−ン開度制限機構とが設けられている。

【０００４】 図３は、従来の水車の起動制御タイムチャ−トであり、横軸は時間，縦軸は水 車の回転速度及びガイドベ−ンの開度を示している。図３に於て、ＬＬ（一点鎖 線）は負荷制限開度、ＧＶ（実線）はガイドベ−ン開度、ＷＳ（実線）は水車の 回転速度である。ＳＴは水車への起動指令発時点、ＲＴは水車の始動時点、ＰＬ は発電機の電力系統への並入時点である。又、Ｓはガイドベ−ンの起動開度（水 車の始動時点に於けるガイドベ−ン開度）、ＲＳは水車の定格回転速度、ＮＬは ガイドベ−ンの無負荷開度である。

【０００５】 次に、図３を用いて従来の水車起動時に於ける負荷制限開度ＬＬ，ガイドベ− ン開度ＧＶ，水車の回転速度ＷＳの３つの関係に就いて簡単に説明する。 水車の起動時には、時点ＳＴに於て、水車に起動指令が与えられると、先ず、 負荷制限装置の負荷制限開度ＬＬをガイドベ−ンの起動開度Ｓまで上げ、ガイド ベ−ン制御装置によりガイドベ−ンを起動開度Ｓに向けて所定の速度で開き、水 車に導入される流水量を次第に増加して行く。しかし、水車は停止したままであ り、ガイドベ−ン開度を更に増加し、その起動開度Ｓに達する時点ＲＴにて水車 は初めて始動する。

【０００６】 水車が始動し回転を始めると、ガバナの調速機能により水車は次第に加速され て所定の速度に達すると、ガイドベ−ンの閉方向制御が開始され、水車速度がそ の定格回転速度ＲＳに達し、更にオ−バ−シュ−トしない様にガイドベ−ンは急 速に無負荷開度ＮＬまで閉じられ、水車は定格回転速度ＲＳで回転を継続する。 その後、発電機を励磁して電圧を確立させ、電力系統との同期をとり、時点ＰＬ にて発電機を電力系統へ同期並入する。この間、負荷制限開度ＬＬは一定値（ガ イドベ−ンの起動開度Ｓ）に保持される。

【０００７】 次に、発電機の負荷制御を行うためにガイドベ−ン制御装置による設定を上限 とする必要があり、調速・負荷設定器に連続した“増”指令を与える。この様に して、ガイドベ−ンは急速に負荷制限開度まで開かれ、発電機はガイドベ−ン開 度に応ずる負荷を取る。その後ガイドベ−ンは、更に“増”指令により負荷制限 開度ＬＬに沿って徐々に開かれ、後述の自動負荷調整装置による自動負荷調整目 標開度ＡＬに達し、発電機はガイドベ−ンの開度に応じて徐々に負荷を取って行 く。

【０００８】 ところで、水力発電所の運転による河川水位の上昇率が河川法により規定され ている場合があり、特に、規定されている場合には、放流量が０である水車の停 止状態から起動放流する場合は、水位の上昇率を低く抑える必要がある。 上記理由から、前述のガイドベ−ンを起動開度Ｓまで開いて水車を起動し、発電 機を同期並入して負荷を取る従来の起動方法により起動すると、放流量上昇率が 大きくなり過ぎて河川法に触れる場合があった。

【０００９】 この対策として、起動時に水車が回転を開始したら、負荷制限を無負荷近くま で下げる制御、或いは発電機を同期並入後、調速・負荷設定器を断続器を用いて 徐々に上げる制御を行っていた。又、最近の自動負荷調整装置（以下ＡＬＲと記 す）では、負荷制限装置を制御するのに対し河川法を考慮し、負荷の少ない時に は制御量を少なくする様な「負荷に応じた制御」を行う機能を持たせたものもあ る。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

上記、河川法に触れないための対策としての、負荷制限を無負荷近くまで下げ る制御では、落差変動の大きい発電所に於ては、無負荷の位置（開度）が落差に より変化するために、負荷制限装置の無負荷位置調整が困難になる点が問題であ り、又、調速・負荷設定器を断続器を用いて徐々に上げる制御方式では、ＡＬＲ と制御が競合し、調速・負荷設定器の制御速度が遅いために、ＡＬＲ編差継続検 出，又は制御渋滞検出となって、ＡＬＲ制御はロックされ現状維持となってしま う場合があり問題であった。 本考案は、上記問題点を解決すべくなされたもので、発電用水車の起動時に、 河川法を考慮して負荷制御を行う場合に、河川法に触れることの無い発電用水車 の負荷制限装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、発電用水車と、この発電用水車に回転駆 動される水車発電機と、前記発電用水車のガイドベ−ンを開閉制御するガイドベ −ン制御装置とから成る水力発電所に於て、前記ガイドベ−ン制御装置に内臓さ れ前記ガイドベ−ンの開度制限を行う負荷制限装置に、前記水車発電機が電力系 統に並入された直後に前記ガイドベ−ンがとるべき開度を予めプリセットし、河 川への水車放流量を最低流量から制御可能にしたことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】

水車の起動制御に際し、発電機が電力系統に並入されると、負荷制限を予めプ リセットされた値に下げ、この位置から負荷制限を放流量に応じて漸増する様に したから、河川法に触れることなく水車の起動制御が可能となる。

【００１３】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案を説明する。図１は、本考案に係る発電用水車の 負荷制限装置の一実施例の要部を示すブロック図である。図２は、同装置による 水車起動時の起動制御タイムチャ−トの一例であり、図３の相当部分には同一符 号を付している。 図１に於て、全体を一点鎖線で囲み符号１０を付した装置が、本考案に係る発 電用水車の負荷制限装置である。この装置１０を構成する１１は、オン状態変化 検出回路（以下オン状変回路と記す）、１２はカウンタ、１３は低値優先回路で ある。２０は、図示しない発電機が電力系統に同期並入されたことを検出する検 出器（説明の便宜上ａ接点で示す）であり、その検出信号２０ａはオン状変回路 １１に加えられる。オン状変回路１１は、上記の検出信号２０ａを受信した時の み出力１１ａを生じ、この出力１１ａはプリセット指令信号としてカウンタ１２ に加えられる。２１は、図示しないガイドベ−ン制御装置の増・減指令接点であ り、その増・減指令はカウンタ１２に加えられる。２２は、ガイドベ−ン制御装 置から出力されるガイドベ−ンの開度を規定するプリセット値（無負荷開度）で あり、カウンタ１２に加えられる。１２ａは、カウンタ１２の出力で、低値優先 回路１３に加えられる。２３は、図示しないガイドベ−ン制御装置から出力され る速度信号で、低値優先回路１３に加えられる。低値優先回路１３は、２つの入 力であるカウンタの出力１２ａと、速度信号２３とを比較し、両者の中の何れか 一方の低い方の値を選択して、負荷制限出力１３ａとして出力する。

【００１４】 次に、上記構成の本考案装置の作動を、図１及び図３の相当部分に同一符号を 付した図２を用いて説明する。図２と図３との比較から明らかな様に、発電機の 系統への同期並入直前までは、従来装置と同様である。即ち、時点ＳＴにて起動 指令を与え、ガイドベ−ン制御装置の増・減指令接点２１の“増”指令により、 負荷制限開度ＬＬをガイドベ−ンの起動開度Ｓまで上げ、水車（発電機）を起動 する。水車が定格回転速度ＲＳに達し、発電機に励磁を与え電圧を確立させて電 力系統との同期をとり、時点ＰＬにて発電機を電力系統へ同期並入する。

【００１５】 発電機が電力系統へ同期並入されると、検出器２０は、これを検出してそのａ 接点を閉じ検出信号２０ａを出力し、検出信号２０ａはオン状変回路１１に加え られる。検出信号２０ａを受信すると、オン状変回路１１は出力１１ａを生じ、 出力１１ａはカウンタ１２にプリセット指令信号として加えられる。カウンタ１ ２には予め、ガイドベ−ン制御装置からガイドベ−ンの開度（無負荷開度）を規 定するプリセット値２２が入力されており、プリセット指令信号１１ａを受信す ると、カウンタ１２には、プリセット値（無負荷開度）２２がセットされ、この プリセット値は、カウンタ１２の出力１２ａとして低値優先回路１３に加えられ る。一方、低値優先回路１３には、図示しないガイドべ−ン制御装置より速度信 号２３が加えられているから、カウンタ１２より出力１２ａが加えられると、低 値優先回路１３は、両入力の中の低い方の値（無負荷開度）を選択し、負荷制限 出力１３ａとして出力する。従って、図２に示す様に、発電機が電力系統に同期 並入された時点ＰＬに於て、負荷制限開度ＬＬは無負荷開度ＮＬと一致する位置 に下降制御される。

【００１６】 この後は、ガイドベ−ン制御装置の増・減指令接点２１により“増”指令を与 え、負荷制限開度ＬＬを徐々に増大させ、河川法を考慮したＡＬＲにより、又は 手動等の外部増減指令により、負荷制限開度ＬＬ内で発電機の負荷制御を行う。 従って水車の起動時に河川法に触れること無く起動することが可能となる。

【００１７】

【考案の効果】

以上、本考案に就いて詳細に説明したが、本考案によれば、河川法により放流 量変化率の規制を受けている水力発電所に於て、落差の変動があっても、完全に 無負荷位置から負荷制御が出来るので、放流量の制御が容易となり、河川法に触 れること無く水車の起動を可能にした発電用水車の負荷制限装置を得ることが出 来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る発電用水車の負荷制限装置への追
加装置の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１に示す装置による水車起動時の起動制御タ
イムチャ−トの一例。

【図３】従来の水車の起動制御タイムチャ−ト。

【符号の説明】

１０……負荷制限装置への追加装置、 １１……オン状態変化検出装置、 １２……カウンタ、 １３……低値優先回路、 ２０……同期並入検出器、 ２１……負荷制限装置の増・減指令接点、 ２２……プリセット値、 ２３……速度信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電用水車と、この発電用水車に回転駆
   動される水車発電機と、前記発電用水車のガイドベ−ン
   を開閉制御するガイドベ−ン制御装置とから成る水力発
   電所に於いて、前記ガイドベ−ン制御装置に内臓され前
   記ガイドベ−ンの開度制限を行う負荷制限装置に、前記
   水車発電機が電力系統に並入された直後に前記ガイドベ
   −ンがとるべき開度を予めプリセットし、河川への水車
   放流量を最低流量から制御可能にしたことを特徴とする
   発電用水車の負荷制限装置。