JPS6030481A - 揚水発電所のポンプ起動運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はポンプまたはポンプ水車（以下、巣にポンプと
いう。）と直結して揚水運転を行なう複数台の同期７１
１．動機を備えた揚水発電所のポンプ起動運転方法に１
する。

〔発明の技術的背景〕

発電運転を行なう同期発電機と、揚水運転を行なう複数
台の同期電動機とをイｎｈえた掲水発小、所におけるポ
ンプの超勤方法としては、第１図に６ｊ＋示するように
水車１に直結する同ル１発電（憎２と、ポンプ８ａ、８
ｏ、８ｃにそれぞれ直１・１、する同期″（セ４ｉ１”
ｉｊｔ、ａ４　ａ、４　ｂ、４　ｃとｗｒ閉Ｑ５ａ−５
ｇを介して市１力的に結合し、各位に適当な励磁ｔカえ
、発電伝２が発生ずる１（：５．力を電動伝４ａ〜４ｃ
に供給して起動さセ１回転速厩をｆ’ｙ：？’）、垢加
させて定格回転速度まで加速する同ｈｖ」超勤方法が広
く採用されている。

第２１凶は、こｖ１川ｊυ、１起動時における水車の出
力（Ａ）、ガイドベーン開１（Ｂ）、回転Ｍ　（０）と
、ポンプの軸入力（Ｄ）、ガイドベーン１弊：ｉ（ｘ＋
および回転ｉｔ７．（Ｆ）を示すものであ４．。発Ｋｉ
ｉ観および日、畦・力１湾はいすねも定格回転速度に達
する時点１１才では７ｔ・力先ノロ：から切離されてい
る。電動機４ａ〜４Ｃが定格回転速度に同期した後、開
閉器５０〜５ｋを操作して発電、櫨２と′は動機４ａ〜
４Ｃを電力系統に並列投入し、ガイドベーンまたは吐出
弁を開口してポンプを揚水運転させると共に、発電機２
に直起されている水車１の停止操作を行なう。

〔背景技術の問題点〕

上述のように、従来の同期起動方式では、発電伝お上ひ
＊１４１ｉ４張としての四期砲はいずれも定格回転速度
に達するまでは電力系統に結合されていないので、その
間、系統に動揺を与えることはないが、揚水運転が開始
されてからのｍ５力は全て系統から供給されることにな
るため、系統へ悪影響を及ぼすおそれがある。即ち、ガ
イドベーン（−１：たは吐出弁）の開度に対するポンプ
の軸入力は第８図に示すように非直線的に変化するため
、ポンプのガイドベーンの開口制＃時に■ｊ９力系統に
与える動揺が犬きく、系統に連なる各」１［ｉ市気機械
設備への悪影響が懸念される。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来技術の欠点を除去し、ポンプの起
動から揚水運転までの間、１ｉｉ′力系統に殆んど影Ｗ
’に与えることがなく、テ定性および信頼性の高いポン
プの起動運転方法を提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の概要〕

本発明のポンプ起動運転方式は、上述の目的を達成する
ため、１台または複躾台の水車直結形同期発電機と複数
台のポンプ直ム′１形同勘甑動俵とから成る電力系統に
おいて、各ｄｊｍ機を前記発電機からの電力によシ向期
起動させて各ポンプを水中で加速し、定格回転速成ｖｃ
遅した後、外部のｒトカ系統に並入し、前記各ポンプを
揚水運転に移行させる間も、前記発電１幾が系統に’ｊ
＜＊　電するル、力と、前記各電動機が系統から受電す
る電力の（相対差が規定範囲内（（なるように、前記各
電動機の入力変化に応じてＩ￥ｉＪ記水車のガイドベー
ン開匪匍１　＃ｌｆ行ない、各ポンプが所定の揚水運転
状態で安定した後、前件水車のガイドベーン１弊々に閉
じて出力系統から解列し、停止させることを主たる特赦
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施列を図面を参服して説明する。

本発明を、第１図におけると同様に、１台の水車直結形
同期発電機２と、複数台のポンプ直結形同期電動機４ａ
、４ｏ、４ｃとを備えた揚水発電所に適用する場合につ
き説明する。ポンプに起動指令が入力されると先ず、開
閉器５ａ、５ｂ、５θを閉路して発電（幾２と″市動機
４ａとを゛電気的に長続する。水車ｌのガイドベーンを
開いて水草１を起動させ、この水車によって―Ｚ動され
る発電伝２から゛電動機４ａに給電してこれに直結する
ポンプ３ａを同期起動させ、水中で次第に加速させる。

第４図に示したように、ポンプ３ａが定格回転速度に達
した時点（Ｔ、）で、開閉器５ｈ、５１を閉１烙させ、
発電機２と電動機４ａを外部の同一電力系統に並入する
。しかる後、ポンプ３ａのガイドベーンまたは吐出弁を
開口して揚水運転へ移行させる。この際、発電機２が１
（ｊ力先統に給電する発電運転出力と、電動（壱４ａが
電力系統から受電する揚水運転入力の相対差が、第５図
に示す規定範囲内におさ捷るように、水車１のガイドベ
ーン開度を対応制御させ、揚水運転状態への移行が完了
し１作動が安定した時点（Ｔ、）で水車１のガイドベー
ン開１圧を、Ｎ４４図（Ｂ）に示すように゛ト汀、力系
統に対して悪影響を及ぼさないように予め設定した緩速
此について徐々に閂じ、ガイドベーンが無負イａｆ相当
しｆ」度に到達したら１発ｎｄ餞２を′ｉシカ系統から
解列させ、停止はせる。

このようにして、最初の゛電動機４ａの揚水運転への移
行が完了すると、負荷状況に応じた適切なタイミングで
第２．第８の電動機４ｂ、４ｃ全上記と同様にして順次
起動させ、揚水運転へ移行させる。

以上の説明では、複数台の揚水用電動機を１台ずつ起動
させる例につき述べたが、本発明においては複数台の電
動様およびこれらに直結するポンプを一斉に起動して揚
水運転へ移行させるようにしてもよい。

即ち、第４図におけると同様に、発電機２に直結した水
車１を起動させて発電機２からの電力を電動機４ａ、４
ｂ、４ｃに供給し、これらの電動機に直結したポンプ８
ａ、８ｂ、Ｆｃを静止状態から一斉に同期起動させ、水
中で次第に加速する。

各ポンプが定格回転速度に到達した時点（ＴＩ）で、発
電機２および電動ｔｌｆ９．４ａ〜４Ｃを一斉に外部の
同一電力系統に並入する。

次いで、各ポンプ８ａ〜３ｃのガイドベーンまたは吐出
弁を斉一に、かつ所定の速度で開口させて、各ポンプを
揚水運転に移行させる。この移置期間（Ｐｌ中の発電機
２は、それが系統に給電する電力と、電動機４ａ〜４Ｃ
が系統から受電する電力との相対差が第５図につき説明
したと同様に、規定範囲内におさまるようにガイドベー
ンの開ｅｋ対応制御される。

時点（Ｔ１）において、全てのポンプ８ａ〜８ｃが揚水
運転への移行を完了すると、発電機２は停止動作に入力
、水車のガイドベーンは徐々に閉じ、水車出力も次第に
低下する。水車のガイドベーンが無負荷和尚開度まで低
下すると、発電機２は系統から解列された後、停止する
。

第６図は第４図につき述べた移行時間（Ｐｌにおける対
応制御に際して使用される制御装置の一例を示すもので
、第１図の発電機２が電力系統に給電する発電運転出力
は出力検出装置１０によって検出され、また、電動機４
ａ〜４ｃが電力系統から受電する揚水運転総入力は入力
検出装置１１によって検出される。

これらの検出装置ｔｆｆｉｌＯ，１１の検出信号は入出
力制御装置１２に８かれて相対差を演算され、得られた
制御信号はガイドベーン制御装置１３に入力される。

このガイドベーン制御装置は発電運転出力と揚水運転総
入力の相対差が第５図に示すように、電力系統に影響を
及ぼさないように予め設定した規定範囲内に卦さまるよ
う、水車１のガイドベーン１４を開閉することによって
、電動機４ａ〜４ｃの揚水運転への移行に伴う揚水運転
入力の変化に応じた対応制御を行なう。

第７図は複数台の水車直結形同期発電機２ａ。

２ｂ、２ｃと、複数台の揚水ポンプ直結形同期電動機４
ａ、４ｂ、４ｃを１台ずつ直列接続して組合わせた揚水
発電所の構成例を示す。

かかる構成の揚水発電所に本発明を適用する場合には、
第４図につき説明したと同様に、各発電＠２ａ〜２Ｃに
夫々直結すぬ水車１ａ〜ＩＣのガイドベーンを一斉に開
口させて各水車を起動させ、これらの水車によって駆動
される各発電機２ａ〜２Ｃの出力を直列された電動機４
ａ〜４Ｃに入力して同期起動させる。

各ポンプが水中加速によシ定格回転速度に達すると、時
点Ｔ、において各発電機２ａ〜２ｃと各電動機４ａ〜４
ｃ’ｌ外部の同一紙力系統に並入する。続いて、各ポン
プ８ａ〜８ｃのガイドベーンまたは吐出弁′２徐々に開
口して夫々、揚水運転へ移行させると共に、各水車１ａ
〜１ｃにおいてもガイドベーンを徐々に開口させ、谷発
電ｅＪｈ２ａ〜２ｃが電力系統に給電する発電運転総出
力と、各電＠機４ａ〜４Ｃが電力系統から受電する揚水
運転総入力との相対差が、第５図の規定範囲内となるよ
うに対応制御しながら、各電動機４ａ〜４Ｃ全揚水運転
状態に移行、安定させる。この対応制御に際しては、第
６図につき説明したと同様に、出力検出装置１０によっ
て検出される発電運転総出力と、入力検出装置１１によ
って検出される揚水運転総入力との相対差を入出力制御
装置１２にインプットして偏差演算を行ない、その出力
全ガイドベーン制御装置１３に導いてガイドベーン１４
０開度を制御する。

この対応制御によって、各電動ｉ４ａ〜４Ｃの揚水運転
状態が安定すると、各水車１ａ〜１ｃのガイドベーン開
度を、電力系統に影響を及ぼさないよう予め設定した緩
速度で一斉かつ徐々に閉じ、第４図ｆＢ］に示すように
、無負荷相当開度に達したら各発電機を電力系統から解
列させた後、停止させる。

なお、以上の説明では１台または複数台の水車直結形同
期発電機と、複数台のポンプ直結形同期電動機が同一の
揚水発電所内に設置されている場合を例にして説明した
が、これらの同期機は同一の電力系統に連係されるもの
であれば別々の揚水発電所に設置されていても本発明に
よって対応制御することができる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明においては揚水発電所における複
数台のポンプを起動運転する場合、同期起動で駆動中の
水車に直結する同期発電機からの電力によって前記各ポ
ンプに直結された複数台の同期電動機を駆動しながら、
発電機と電動機を同一電力系統に同時に並入するから、
並入時には電力系統にほとんど影響を与え彦い。

ｔ７’ｃ、各ポンプのガイドベーンまたは吐出弁を開口
して所定の揚水運転に移行させる過程におしても、各電
動機が電力系統から受電する揚水運転入力と、１台また
は複数台の発電機が電力系統へ給電する発電運転出力と
の相対差が規定範囲におさまるよう制御しながら運転状
態を移行させるようにしたので、ポンプのガイドベーン
開度とポンプ軸入力とが第８図に示すように非直線的な
入力開度特性を有していても、各電動機の受電によって
電力系統へ影響を及ぼすことは殆んどない。１だ、上述
の揚水運転入力と発電運転出力との相対差の規定範囲を
電力系統の状況に応じて調整することにより、最適人力
関係全選択しながらポンプ起動全災施できるので、電力
系統の特性を考慮した安定か制御が可能である。

更には、揚水発電所の水路が、上池から１本の鉄管で導
かれ、ポンプの付近で分岐して複数台のポンプに接続し
て構成されＣいる場合には、ポンプによって揚水された
水流が水車側に流れて循環するので、揚水運転移行中の
過渡状態において、鉄管やこれに取付けたサージタンク
あるいは上池に水流動揺を与えることがなくなり、安全
な運転制御が可能となる。

このように、本発明によれば、ポンプの起ｗＪ−に−よ
び揚水運転移行時に問題と、なってｌｆｈだポンプ入力
が電力系統に及ばず影響をほとんど回避でき、安定性の
高い系統運用が可能となる。

特に、上述のように、１台の水車で複数台のボンプを起
動する場合には、経済性が向上し、また、１台の水車で
複数台のポンプ全−斉に水中起動させて揚水運転に移行
させる場合にはポンプ全１台ずつ停止状態から揚水運転
に移行させる場合に比べ、短時間で全台の起動が可能に
なる。１だ、複数台の水車と複数台のボンフ゛全１対１
に対応させて同期起動させる場合にも全台の揚水運転へ
の移行に要する時間全短縮することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１台の水車直結形同期発電機と３台のポンプ直
結形同期電動機とを備えた揚水発電所の電力系統接続図
、第２図は従来の同期起動方式を説明する動作線図、第
８図はポンプの入力開度特性図、第４図は本発明の実施
例を示す動作線図、第５図は本発明による揚水運転入力
に対する入出力相対差の規定範囲全例示するグラフ、第
６図は本発明において使用される制御装置のブロック線
図、第７図は本発明の他の実施例を説明するための揚水
発電所の電力系統図である。 １、　１　ａ、１　ｂ、１　ａ・−水車、２．　２ａ、
２ｂ。 ２　ｃ−−−同期発電契、８　ａ、８　ｂ、：ｄ　ｃ−
ポンプ・４ａ、４ｂ、４ｃ・・・同期発動機、５ａ〜５
ｋ・・・開閉器。 出願人代理人　猪　股　清 第１図 第３図 □η′イド＼−ン閉度 第２図 Ｔ１　□時閂 第　５図 第　６　図 ０ 第　７　閏 ＩＣ５Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水車直結形同期発電機と、ポンプまたはポンプ水車
   に直結した複数台の同期電動個とから成る電力系統にお
   いて、前記発電機からの電力によシ前記電動機を静止状
   態から同期起動させて前記ポンプまたはポンプ水車を水
   中で加速し、これが定格回転速廐に達した後、前記発Ｉ
   Ｌ機と電動機を外部の同一′−電力系統並入し、しかる
   後、前記ポンプまたはポンプ水車を揚水運転に移行させ
   る間、前記発゛亀穢が電力系統に給電するｔＷ力と、前
   記亀ｉＪ＋　機が゛市；力系統から受電する電力の相対
   差が予め設定した規定範囲内におさまるように前記電動
   機の入力変化に応じて前記水車のガイドベーンの開度を
   対応制御し、前記ポンプまたはポンプ水車が所定の揚水
   運転状態で安定した後、前記水車のガイドベーンを徐々
   に閉じ、前記発電機を電力系統から解列して停止させる
   ことを％ｅとする揚水発電所のポンプ水車またはポンプ
   の起動運転方法。 ？！、１台の水車直結形同期光山桜と、ポンプまたはポ
   ンプ水車に直結した複数台の同期ミルＤ俵とを備えた揚
   水発職、所において、複数台のポンプまたはポンプ水車
   を駆動する各同期Ｃし５￥ｄＪ槻を前記同期発電ｊ氷か
   らの電力によって回転させながら、前記各ポンプまたは
   ポンプ水車を一斉に揚水運転に移行させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の起動運転方法。 ８、複数台の水車直結形同期発電機と、ポンプまたはポ
   ンプ水車に直結した仮？ｂ’Ｌ台の商工υｊ′甑励（裂
   が１台ずつ直列接続され、各同期ｉル動僚のう易水運転
   移行時のイ【力を、対応する同期発布１機から給電され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または輿２項
   に記載の起動運転方法。 生同期箪動機の揚水移行時の゛電力を向期発゛１１４機
   から給電する際、この同期版′ｉ・損が電力系統に給電
   する発電運転出力を出力４伽出・装置によって検出し、
   前記同期電動様が電力系統から受電する揚水運転入力を
   人力検出装置によって検出し。 これらの検出装置の検出信号を入出力側御装置に入力し
   てそれらの（ｕ対差を演算し、この演算結果をガイドベ
   ーン制征ｊ装置に入力し、前記相対差が電力系統に影響
   を及ぼさないよう予め設定した規定範囲内におさまるよ
   う、前記水車のガイドベーンを対応制御することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一
   項に記載の起動運転方法。 ５、揚水発屯所の水路が上池から１本の鉄′占で心かれ
   、途甲で分岐して水車および桜劣ス台のポンプ−よたは
   ポンプ水車にＩｋ　６’）Ｇされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のい１“れか−項
   に記載の起動運転方法。