JPS6230302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタンデム式揚水発電所の制御方法の改
良に係り、特に運転モードを停止または調相運転
から揚水運転に変更する場合におけるタンデム式
揚水発電所の制御方法に関する。

第１図に示すように、水車１１とポンプ２１を
同軸上に設置したタンデム式揚水発電所において
は、主機が調相運転を行なつている場合、水車１
１はガイドベーン１２を全閉とされ、ランナ１３
はその流路内の水を下方に押下げて空気中で回転
している。同様にポンプ２１は吐出弁２２を閉
じ、インペラ２３の流路内の水は下方に押下げら
れ、インペラ２３は空気中で回転している。この
調相運転から揚水運転に運転モードを変更する場
合には、水車１１側は調相運転時におけると同様
にランナ１３を空転させておき、ポンプ側はイン
ペラ２３の流路内の空気を排気することによつ
て、そこを水で充満させ、ポンプ２１を締切運転
状態にさせる。ポンプ２１が締切運転状態になつ
た後、吐出弁２２を開いて運転モードを揚水運転
に移行させる。また、停止状態から揚水運転への
モード変換を行なう場合には水車ランナ部の水を
押下げ、起動装置を用いてポンプを空中で起動
し、それが正規回転速度に達したら系統と並列し
て一旦調相運転とし、以後前述と同様の過程で揚
水運転に移行させる。

上記の運転モード変更の過程において、ポンプ
駆動のために必要なポンプ入力は調相運転から揚
水運転への移行を例にをとると第２図１のように
変化する。即ち、インペラ２３の流路内から空気
を排気する過程で、ａからｂのようにポンプ入力
は増大して行き、インペラ流路内の空気が水と完
全に置換されて締切運転状態（ｂ点）に至る近傍
では、ポンプ入力は急激に増大する。この運転状
態より、同図２のように吐出弁を徐々に開いて行
くとポンプ入力はｂ〜ｃのように変化し、ポンプ
が正規揚水運転に入つた後、ポンプ入力は安定す
る。

このように運転モード変換時に、ポンプ入力が
大幅に変動すると、発電電動機に並列されている
電力系統に大きな動揺を与え、同一系統に連なる
負荷側の各種装置に悪影響を及ぼすことになる。
これは特に、系統容量の小さい電力系や、系統容
量に対してポンプ入力の割合が大きな場合、はな
はだ不都合で、系統の安定度を低下させる一因と
なる。

本発明は従来の運転制御方法における上述の如
き不都合を除去すべくなされたもので、発電電動
機が系統と並列運転している状態で調相運転から
揚水運転へモード変換する過程においてまたは停
止中のポンプを揚水運転する過程において調相運
転中または停止中のポンプが正規揚水運転に至る
までに必要とする電力をポンプとタンデムに設置
した水車を発電運転することにより供給し、正規
揚水運転状態になつた後、系統からポンプに徐々
に電力を供給し、この供給電力に見合う分だけ水
車の発電出力を漸次軽減させて行き、水車による
発電出力が零に近づいた際に水車側のガイドベー
ンを急速に閉鎖して水車を空転運転状態にするこ
とにより系統に及ぼす電力動揺を極力低減させる
ようにしたタンデム式揚水発電所の制御方法を提
供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は運転モー
ドを停止状態または調相運転から揚水運転に変更
する際、ポンプが水面押下げ運転、締切運転およ
び正規揚水運転へと移行する間、それに必要な入
力を水車を発電運転することにより水車から供給
させ、しかる後、正規揚水運転に必要なポンプ入
力を系統より徐々に供給してそれに見合う分だけ
水車の発電出力を減らして水車を空転運転に至ら
しめるようにしたタンデム式揚水発電所の制御方
法において、水車の最高落差における無負荷運転
ガイドベーン開度と最低落差における無負荷運転
ガイドベーン開度の範囲内で任意の一定開度を設
定し、水車のガイドベーン開度が前記の設定無負
荷運転ガイドベーン開度に達した際水車のガイド
ベーンを急閉鎖し、しかる後、水車の水面押下げ
を行うようにしたことを特徴とするものである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の詳細を設明
する。

第１図において、主機が停止状態の場合は水車
もポンプも停止している。また、調相運転を行な
つている場合は、前述と同様に水車１１はガイド
ベーン１２を全閉とされ、ランナ流路内の水は押
下げられ、ランナ１３は空中で回転している。ま
た、ポンプ２１は吐出弁２２を全閉とし、インペ
ラ２３の流路内の水は下方に押下げられ、インペ
ラも空中で回転している。これらの状態から揚水
運転に変更する場合には、まず、水車１１のガイ
ドベーン１２を開いて発電運転状態とし、停止状
態または調相運転から揚水運転への過程における
ポンプ２１の入力を水車が負担して揚水運転に至
らしめ、しかる後、水車でまかなつていたポンプ
入力を徐々に系統からの電力に切換え、その後で
再び水車１１側の水面押下げによつて水車を空転
させ、揚水運転への移行を完了させる。

これを調相運転から揚水運転への移行を例にと
り第３図に基いて説明すると、水車のガイドベー
ンを同図１に示すように〜間で少し開き、ラ
ンナ内に水を流入させる。点以降、ポンプのイ
ンペラ流路内の空気を徐々に排気して行く。この
過程では水車のガイドベーンを徐々に開き、同図
５に示すポンプ入力の増加分を水車出力（同図
３）が負担する。点で排気が完了すると、ポン
プは締切運転状態になるので、以後、ポンプ吐出
弁を同図２のように徐々に開き、ポンプを揚水運
転に至らせる。吐出弁の開度が100％となり、ポ
ンプが正規揚水運転状態に至ると、そのポンプ入
力を徐々に系統側に切換える。これは水車ガイド
ベーンを徐々に絞ることによつて行なわれる。即
ち、ポンプが正規揚水運転を行なつている場合の
ポンプ定格入力をＰ_Nポンプへ供給される系統電
力（第３図４）の増分をΔＰとすると、水車はＰ
_N−ΔＰ分の発電出力を生ずるようガイドベーン
を制御する。やがて、点に達すると、系統から
供給される電力Ｐがポンプ定格入力Ｐ_Nと等しく
なり、水車からポンプへ電力を供給する必要がな
くなるので、点で調速装置用ソレノイドを閉
じ、点においてガイドベーンを全閉に至らしめ
る。ガイドベーンの全閉後、水車側は再び水面押
下げによりランナは空転状態とされ、揚水運転へ
のモード変更は完了する。

上記の過程において、調速装置用ソレノイドを
閉じる時点で水車が無負荷発電運転であればガ
イドベーンを急閉鎖しても系統に対して電力動揺
を与えることはない。

しかしながら、この時点でポンプは系統から電
力を供給されて揚水運転を行なつているため、水
車の運転状態が無負荷であるか否かを水車の出力
によつてとらえることはできない。そこで、本発
明では、別途試験により求めた水車の有効落差と
ガイドベーン開度との関係に基いて、水車の運転
落差範囲内における水車の無負荷運転ガイドベー
ン開度の一定開度を調速装置用ソレノイド閉成点
として設定し、ガイドベーン開度が、この設定
点以下になつた際に調速装置用ソレノイドに閉信
号を送るようにしている。即ち、例えば第４図に
示すように、水車の運転落差がHminからHmax
で、それらの点での無負荷運転ガイドベーン開度
が夫々a₁，a₂である場合、第３図点の設定無負
荷運転ガイドベーン開度としてａを選び、その点
で調速装置用ソレノイドを閉じる。その際、水車
がHminの運転落差で運転されている場合には−
ΔP₁の電力をモータ運転より入力しや断すること
となり、また、逆にHmaxの運転落差で運転され
ている場合にはΔP₂相当分の電力を水車運転より
負荷しや断することとなつてHminとHmaxの間
隔が運転範囲を有する場合にはΔP₁，ΔP₂の絶対
値が大きくなるため、多少の電力動揺を系統に与
えることとなるが、ΔP₁，ΔP₂の電力動揺を許容
できるだけの系統容量がある場合や、変落差が少
い場合には、HminとHmax間における任意の無
負荷運転ガイドベーン開度の一点で点を設定で
きるため、検出も容易で制御シーケンスも簡単に
なる。

なお、本発明においては、水車の運転落差範囲
が広く、かつ、系統容量が電力動揺ΔP₁，ΔP₂に
比較して小さい場合には、点の設定無負荷運転
ガイドベーン開度を水車の運転落差に応じて調整
できるようにしておくことによりガイドベーンの
急閉鎖時に系統に及ぼす電力動揺を小さくするこ
ともできる。

上述の如く、本発明は、水車を発電運転するこ
とによりポンプを揚水運転させた後、揚水運転に
必要なポンプ入力を系統より徐々に供給してその
分だけ水車の発電出力を減らし、ポンプ入力に相
当する電力を系統より供給することができるよう
になつた時点で水車の調速装置用ソレノイドを閉
じてガイドベーンを急閉鎖する場合において、別
途試験により求めた水車の運転落差に応じた水車
の無負荷運転ガイドベーン開度を水車の調速装置
用ソレノイドの閉成位置として設定しておくもの
であるから、電力系統に対して急激な電力動揺を
与えることなく安定した状態で、停止または調相
運転から揚水運転へ運転モードの変更を行なうこ
とができ、しかもガイドベーンの急閉鎖点の設定
が容易で制御シーケンスは簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図はタンデム式揚水発電所を例示する横断
面図、第２図は停止または調相運転から揚水運転
にモード変更する場合におけるポンプ入力とポン
プ吐出弁開度の関係を示すグラフ、第３図は本発
明の方法におけるポンプ・水車の特性図、第４図
は水車の無負荷運転ガイドベーンの開度特性を示
す特性図である。 １１……水車、１２……ガイドベーン、１３…
…ランナ、２１……ポンプ、２２……吐出弁、２
３……インペラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 運転モードを停止状態または調相運転から揚
   水運転に変更する際、ポンプが水面押下げ運転、
   締切運転および正規揚水運転へと移行する間、そ
   れに必要な入力を水車を発電運転することにより
   水車から供給させ、しかる後、正規揚水運転に必
   要なポンプ入力を系統より徐々に供給してそれに
   見合う分だけ水車の発電出力を減らして水車を空
   転運転に至らしめるようにしたタンデム式揚水発
   電所の制御方法において、水車の最高落差におけ
   る無負荷運転ガイドベーン開度と最低落差におけ
   る無負荷運転ガイドベーン開度の範囲内で任意の
   一定開度を設定し、水車のガイドベーン開度が前
   記の設定無負荷運転ガイドベーン開度に達した際
   水車のガイドベーンを急閉鎖し、しかる後、水車
   の水面押下げを行なうようにしたことを特徴とす
   るタンデム式揚水発電所の制御方法。 ２ 設定無負荷運転ガイドベーン開度を水車の運
   転落差に応じて任意に選択できるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のタン
   デム式揚水発電所の制御方法。 ３ ガイドベーンの急閉鎖が調速装置用ソレノイ
   ドの閉成により行なわれるようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   タンデム式揚水発電所の制御方法。