JPS6355371A - 分岐水路型揚水発電所の運転制御方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業・上の利用分野） 本発明は上池からの水路が途中までを一条の水路とされ
、、その先を複数条の分岐水路に分岐され、各分岐水路
にポンプおよび水車またはポンプ水車（以下、単にポン
プ水車という。）が設置された分岐水路型揚水発電所の
運転ｉｌＩＩＩＩｔｌ１方法において、電力系統からの
給電指令に対応してポンプ水車の運転制御を行うポンプ
水車の運転制御方法に関ずる。

（従来の技術） 近年、電力需要の増大および電力供給源の多様化にとも
ない、水力発電所は余剰電力によって下池の水を上池へ
揚水する揚水発電所として建設されることが多い。

このような揚水発電所においては、効率上の見地から通
常、複数台のポンプ水車が並列的に設置されるが、その
場合には、水路の構築費を低減させるため、上池からポ
ンプ水車に至る水路のうち、上池側を各ポンプ水車に共
通な一条水路とし、途中の分岐点から下池側を各ポンプ
水車毎の分岐水路とする、いわゆる分岐水路型揚水発電
所とされることが多い。

第３図はその一例として３台のポンプ水車を設置した分
岐水路型揚水発電所を概念的に示すもので、水車運転の
場合、上池１の水は一条の鉄管からなる一条水路２を通
り、分岐点３において３条の分岐水路４ａ、４ｂ、４ｃ
内に流入し、各ポンプ水１１５ａ、５ｂ、５ｃ内を流下
する際、それらに連結された発電電動機（図示せず）を
駆動して仕事をした後、吐出側管路６ａ、６ｂ、６ｃお
よび放水路７を経て下池８へ放水される。

揚水運転の場合には、下池８内の水は発電電動機によっ
てポンプ駆動されるポンプ水車５ａ、５ｂ、５ｃにより
汲み上げられ、分岐水路４ａ、４ｂ、４ｃおよび一条水
路２を経て上池１へ揚水される。

このような構成の分岐水路型揚水発電所においては、通
常、一部のポンプ水車が発電または揚水・運転を行い、
残りのポンプ水車は停止している。

これは、揚水発電所は火゛力または原子力発電所のバッ
クアップ用もしくは余剰電力蓄積用として設置されたも
のであるため、普段は揚水発電所におけるすべてのポン
プ水車が発電または揚水運転に投入されることは少ない
からである。

しかしながら、同一の電力系統に連なる他の発電所や回
線系統にトラブルを生じたり、何等かの理由によって電
力需要が急激に増加したような場合には、電力系統から
の給電指令に基づいて揚水運転中のポンプ水車を電力系
統から解列して停止させると共に、停止中のポンプ水車
を水車起動させて電力系統に並入させ、□給電要葦是が
大きい場合□には、さらに停止させたポンプ水車を水車
起動し電力系統に並入させること辷なる。

□第４図は第３図の構成の揚水発１所において、１号機
５ａと２号機５ｂが揚水運転をし、３□４機５Ｃが停止
している際に、電力系統から給電指令が入力された場合
における各号機に連なる発電電動機の発電量の変化の様
子を示している。

同図において、時刻Ｔａにて給電指令が入力されると、
１号機５ａと２号１５ｂに直結された発ｆｆｉ電動機は
直ちに入力を遮断され、１号機５ａと２号機５ｂのガイ
ドベーンは閉じて停止モードへと移行する。一方、それ
まで停止状態にあった３号機５Ｃは水車運転モードでガ
イドベーンを開ぎ始める。

３号機５Ｃに直結された発電電動機は規定の回転速度に
達した時刻Ｔ、にて電力系統に並入され、規走の負荷を
とる。

次に１号ｔｆｉ５ａおよび２号機５ｂが完全に停止した
後、時刻Ｔ。にて１号機５ａと２号Ｂ１５ｂのガイドベ
ーンを水車運転モードで開き始め、規定の回転速度に達
した時刻Ｔ。で電力系統に並入した後、給電要求量に合
致するまで各号機５８〜５ｏのガイドベーン開度を調整
する。ＴｄおよびＴｆはそれぞれ３号１５ｃおよび１，
２号１５ａ。

５ｂの規定負荷到達時刻を示す。

このような制御方法においては、電力系統からの給電要
求指令時刻Ｔ８から停止中の３号機が負荷をとり始める
時刻Ｔｂまでの間、この揚水発電所全体としては電力系
統に対して電力を供給していない状態となる。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、従来の分岐水路型揚水発電所の運転制御
方法においては発電または揚水運転中のポンプ水車以外
のポンプ水車は停止状態とされていたため、電力系統か
ら給電要求があった場合に、停止中のポンプ水車を水車
起動して給電要求に対応するにはかなりの時間を必要と
し、その間、電力系統が不安定な状態におかれるという
不都合があった。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は背摂技術における上述のごとき欠点を除去すべ
くなされたもので、上池からの一条水路が途中で複数本
の分岐水路に分岐し、各分岐水路にポンプ水車が設置さ
れた分岐水路型揚水発電所において、一部のポンプ水車
が発電または揚水運転中に、同一の揚水発電所における
残りのポンプ水車を調相運転して電力系統からの給電要
求に備えて待機させておくことを特徴とする。

（作　用） 上述のように構成した本発明の運転制御方法によれば、
分岐水路を持つ揚水発電所を一つの単位とし、電力系統
からの給電指令に早く対応することができる。

すなわち、分岐水路のそれぞれにポンプ水車を設置した
揚水発電所において、−台または複数台の発Ｎ電動機が
発電または揚水運転中に、残りのポンプ水車を調相運転
状態にしておけば、電力系統から給電要求があった場合
、揚水運転中のポンプ水車を入力遮断すると同時に、空
転状態のポンプ水車を直ちに発電モードに切換えること
ができるので、従来のように停止から水車起動までの時
間を短縮でき、その結果、電力系統からの突発的な給電
要求に対しても迅速に対応でき、電力系統の動揺を小さ
く押えることができる。

しかも、揚水発電所全体を一つの単位として電力系統か
らコントロールする場合、複数台のポンプ水車の制御は
ローカルな方法によって行うことができるので、状況に
応じて即座に運転パターンを選択し得るというメリット
が得られる。

（実施例） 次に、第３図に例示した揚水発電所に本発明を適用した
例につき、その詳細を説明する。

第１図において３台のポンプ水車のうち、１号機＃１と
２号機＃２が揚水運転を行っている場合、３丹機＃３は
ランナ室内への空気送りこみによって水面を押し下げら
れ、水車方向へ規定の回転速度で回転する調相運転を行
っている。

時刻Ｔ　において、電力系統から給電要求の指令が入力
されると、それまで揚水運転されていた１号機＃１と２
号様＃２は入力を遮断され、ガイドベーンを開じて停止
する。　　　□ −一方、それまで調相運転を行っていた３号機＃３は直
ちに発電モードへ切換えられ、それと同時に３号機のガ
イドベーンが開き、排気弁も開かれ、ランナ室内の空気
は排除される。

従って、３号機＃３はガイドベーンが作動を開始すると
ほとんど同時に第１図（Ｃ）のように負荷をとりはじめ
る。時刻Ｔｄは３号機＃３が定格の発電モードに達した
状態を示す。

電力系統からの給電要求が更に大きい場合には、１．２
号機が完全に停止した後の時刻Ｔ　において、１．２号
ｎ＃１．＃２を発電モードにて起動させ、ガイドベーン
を徐々に開いて電力系統に電力を供給する。なお、第１
図中、Ｔｆは１．２号機が規定の負荷状態に到達した時
刻を示す。

従って、揚水発電所全体の出力は第１図（ｄ）のように
変化することになり、第４図（ｄ）と対比すれば明らか
なように、時刻Ｔ　〜Ｔｂまでの空白時間をほぼ零にす
ることができ、それだけ電力系統の動揺を低減させるこ
とができる。

もっとも、本発明においては、調相運転中のポンプ水車
のランナを空気中で空転させるため、それに直結された
発Ｎ電ｖＪ機に若干の入力が必要であるが、この電力量
は電力系統からみればごく僅かであり、電力系統からの
給電要求に対して直ちに発電モードに切替えることがで
きる本発明は非常に有利である。

なお、第１図の例において、電力系統がらの給電要求量
が少ない場合、すなわち例えば１．２号機の揚水運転を
停止させ、かつ３号機を発電運転させるだけで充分な場
合には、第２図に示すように、揚水運転を停止させたポ
ンプ水車＃１．　＃２のランナ室内に空気を送りこみ、
ランナを水車方向に空転させることにより調相運転を継
続させ、電力系統からの給電要求がさらに大きくなった
場合に備えておくことが好ましい。なお、第２図中のＴ
ｇは１．２号機の調相運転開始時刻を示す。

また、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく
、例えば２台のポンプ水車を臓えた揚水運転において、
１台が発電または揚水運転中には残りの１台を調相運転
させればよく、また、４台のポンプ水車を備えた揚水運
転においては、電力系統からの給電指令に対して２台を
揚水運転することにより対応できるときは、残りの２台
のポンプ水車を調相運転させればよい。

あるいはまた、複数台のポンプ水車の一部を揚水起動さ
せる際、それに要する電力の一部を他のポンプ水車の発
電運転によってまかない、この発電運転を行ったポンプ
水車をそのまま調相運転に移行させるようにしてもよい
。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明は分岐水路型揚水発電所において
、一部のポンプ水車が発電または揚水運転中に、残りの
ポンプ水車を水車方向に空転させ、いわゆる調相運転状
態で待機させるものであるから、電力系統からの給電要
求に対して素早く対応することができ、電力系統の動揺
を低く押えることができる。

また、揚水発電所全体を一つの単位と考えて電力系統か
らコントロールする場合、各ポンプ水車のυＪｉｌｔを
ローカルな方法によって行うことができるので、状況に
応じて運転パターンをタイムリーに選択できるというメ
リットがある。

またさらに、複数台のポンプ水車が揚水発電所内に並列
的に設置されているため、調相運転に必要なコンプレッ
サーなどの補機類を共用することも可能であり、コスト
的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれ本発明の運転１ＩＩＪ１９１
１方法の実施例を示す各号機および揚水発電所全体の出
力波形図、第３図は３台のポンプ水車を備えた分岐水路
型揚水発電所の概略構成を示す概略図、°第４図は従来
の運転制御方法を例示する出力波形図である。 １・・・上池、２・・・−茶水路、３・・・分岐点、４
ａ。 ４ｂ、４ｃ・・・分岐水路、５ａ、５ｂ、　５Ｃ・・・
ポンプ水車、５ａ、５ｂ、６ｃ・・・吐出側管路、７・
・・放水路、８・・・下池。 出願人代理人　　佐　　藤　　−維 肋ｊ’１丁 第１目 第３目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上池からの一条水路が途中で複数本の分岐水路に分
   岐し、各分岐水路にポンプおよび水車またはポンプ水車
   （以下、単にポンプ水車という）が設置された分岐水路
   型揚水発電所において、一部のポンプ水車が発電または
   揚水運転中に、同一の揚水発電所における残りのポンプ
   水車を調相運転して電力系統からの給電要求に備えて待
   機させておくことを特徴とする分岐水路型揚水発電所の
   運転制御方法。 ２、揚水運転のポンプ水車を停止させ、同一の揚水発電
   所においてそれまで調相運転状態にて待機していたポン
   プ水車を発電モードにて起動させた後、前記停止後のポ
   ンプ水車を調相運転モードにて起動することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の分岐水路型揚水発電所の
   運転制御方法。 ３、揚水運転モードで起動されるポンプ水車の必要電力
   の一部を同一の揚水発電所における他のポンプ水車の発
   電運転によってまかない、その後、この発電運転モード
   のポンプ水車を調相運転状態に移行させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の分岐水路
   型揚水発電所の運転制御方法。