JPH0220833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発電機を使用する水力発電用水車の起
動方法の改良に関する。

一般に電力系統においては、第１図に示すよう
に送電線１に水車６と連結した発電機２が複数設
置されており、この発電機２と送電線１との間に
速度リレー３を介装して送電線１と発電機２とを
接続あるいは遮断する所謂並列投入を行うように
なつている。

ところで、発電機２が誘導発電機を用いるもの
である場合、誘導発電機の特性により並列投入時
の電力系統に生ずるシヨツクを少なくするため
に、誘導発電機を同期回転数まで増速させるよう
に速度制御を行いながら起動して並列投入を行つ
ていた。なお、誘導発電機の場合の起動とは並列
投入が完了した時点を定義している。

以下、従来の誘導発電機２を駆動する水車の起
動方法を説明する。この従来の方法は、第２図に
示すように、上水槽４と放水槽５との間に設けら
れた水車６をガイドベーン７の開閉で調速するも
ので、まず第３図に示す開度設定器１１によつて
ガイドベーン開度を決めて水車６を回転させ、発
電機２の回転数が同期速度近傍になつてから第５
図に示すように、ガイドベーン駆動回路８とガイ
ドベーン駆動機構９を速度設定部１３、速度検出
部１４、加算器１５、コントローラ１６で水車６
の回転数が誘導発電機の同期回転数となるように
制御して、誘導発電機が同期速度で回転している
状態で前記速度リレー３を接続して並列投入して
起動を完了するようにしていた。

この従来の起動方法では、上水槽水位HWLが
極端に低下した場合、無負荷開度では水車が同期
回転数近傍に達せずガバナ１７による制御に移行
出来ず、起動を完了することができないという問
題が発生する。

次に、同期発電機を用いた水力発電設備の起動
方法においても、同期発電機の起動とは同期発電
機の回動数が同期速度となり設定電圧が発生して
いる状態を定義しているのであるが、上水槽水位
が変化したり、極端に低下した場合には上述と同
様の不具合が発生していた。

しかも、ガバナ１７を構成する速度設定部１
３、速度検出部１４、コントローラ１６はきわめ
て高価につくものであつた。

これらの不具合は水車の起動を開度設定器１１
とガバナ１７によつて二段階に回転数制御を行つ
ている為に発生していた。

本発明が解決すべき技術的課題は、水車の回転
数が静落差と水車のガイドベーンあるいは入口弁
の開度との関係によつて一義的に決まることを利
用し、安価な装置により、上水槽水位が変化した
り、極端に低下した場合でもスムースに起動でき
る水力発電用水車の起動方法を提供する点にあ
る。

この技術的課題を解決するために講じる技術的
手段は、水車起動時および無負荷運転時に必要な
水車回転数を得るための、上水槽と放出槽間の静
落差に対する水車のガイドベーンおよび水車入口
弁の開度特性をあらかじめ関数発生器に設定して
おき、前記水車の入口圧を検出してその検出信号
を前記関数発生器に入力し、前記関数発生器にお
いて、前記検出信号と関数発生器に設定された開
度特性から、検出信号に対応する水車のガイドベ
ーンまたは水車入口弁の水車起動時あるいは無負
荷運転時の開度を算出し、この算出結果に基づい
て前記ガイドベーンまたは水車入口弁の開度を設
定するものである。

これによつて、水車が受けるエネルギを静落差
すなわち水車入口圧で検出して、この検出信号に
よりガイドベーンの起動開度及び無負荷開度を関
数発生器によつて決めて水車を起動し、並列投入
を行える同期回転数まで増速した水車の起動を行
う。

したがつて、前記技術的課題は解決され、たと
え上水槽の水位が低下した場合でも、誘導発電機
あるいは同期発電機を並列投入できる同期回転数
まで増速して起動を行い、並列投入時に系統に発
生するシヨツクを防止することができる。また、
従来のように構造が複雑で高価なガバナを必要と
しない。

以下、第４図、第６図ないし第９図を参照して
本発明の実施例を説明する。尚、図中で第１図な
いし第３図、第５図と同一符号で示したものは同
一あるいは相当部分を示している。

第４図中１８は水車入口圧検出器であつて、こ
の水車入口圧検出器１８は誘導発電機２を駆動す
る水車６に流入する流入水の水車入口における圧
力を検出するものである。この水車入口圧検出器
１８での検出値をＰ、水車入口と放水槽水位
LWLとの水頭差をＳ、静落差をΔHとすると ΔH＝Ｐ＋Ｓ …… となり、式において水頭差Ｓは一定であるので
検出値値Ｐを得れば静落差ΔHは容易に算出し得
る。

そして、水車入口圧検出器１８からの出力は第
６図に示すように、関数発生器１９に送出される
ようになつている。この関数発生器１９にはガイ
ドベーン７の開度条件として、水車起動時および
無負荷運転時に必要な水車回転数を得るための第
７図に示すような静落差ΔHに対する開度Ｋの特
性を示す起動開度曲線２１および無負荷開度曲線
２２が予め設定されている。

これら起動開度と無負荷開度の関係は第８図に
示すように、ガイドベーン７の開度が図中二点鎖
線で示す無負荷開度よりも一点鎖線で示す起動開
度の方が大きく設定されている。

このような両開度曲線２１，２２に基づいて関
数発生器１９は起動時あるいは無負荷時に対応し
たガイドベーン７の開度を算出して、算出結果を
加算器２０に正値信号として送出するようになつ
ている。この加算器２０にはガイドベーン駆動機
構９からのフイードバツク信号が負値信号として
入力されており、加算器２０は両入力信号を加算
して算出結果をガイドベーン駆動回路８に送出す
るようになつている。

ガイドベーン駆動回路８は入力信号に基づいて
ガイドベーン駆動機構９を制御する駆動信号を出
力しガイドベーン７の開度制御を行うようになつ
ている。

このような実施例方法の作用を説明する。まず
水車の起動指令が第９図の時間ｔで出力される
と、関数発生器１９は前記起動開度曲線２１に基
づいてガイドベーン７の開度信号を出力する。こ
のときガイドベーン駆動機構９はガイドベーンを
ガイドベーン開度特性２３に示すように、無負荷
時より大きな開度ｋに調整し短時間で水車６を起
動する。やがて、時間ｔで水車６の回転数は回転
数曲線２４に示すように、ｒとなり水車の起動が
確認され、一方ガイドベーンは開度ｋまで開くこ
とになる。

そして、水車６の起動が確認されると関数発生
器１９は無負荷開度曲線２２に基づいてガイドベ
ーンの開度信号を出力し、ガイドベーンの開度は
開度ｋまで減少し、水車の回転数は前記同期回転
数ｒに収束する。この同期回転数ｒで水車が回転
を続けていることが時間ｔで確認されると、前記
速度リレーを接続して並列投入が行われる。

なお、本発明は以上の実施例に限定されるもの
ではない。例えば水車はガイドベーンによつて回
転数を制御されるものに限らず、水車入口弁の開
度によつて回転数を制御されるものでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は電力系統の構成図、第２図は水力発電
設備の概略構成図、第３図、第５図は従来の水車
起動方法を実施する装置の構成図、第４図、第６
図ないし第９図は本発明の実施例を示す図で、第
４図は水力発電設備の概略構成図、第６図は水車
起動方法を実施する装置の構成図、第７図はガイ
ドベーンの開度条件を示す特性図、第８図は無負
荷開度と起動開度の説明図、第９図はガイドベー
ンの開度および水車の回転数を示す特性図であ
る。 １８……水車入口圧検出器、１９……関数発生
器、２１……起動開度曲線、２２……無負荷開度
曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上水槽と放出槽の間に水車を設けた水力発電
   設備において、 水車起動時および無負荷運転時に必要な水車回
   転数を得るための、上水槽と放出槽間の静落差に
   対する水車のガイドベーンおよび水車入口弁の開
   度特性をあらかじめ関数発生器に設定しておき、 前記水車の入口圧を検出してその検出信号を前
   記関数発生器に入力し、 前記関係発生器において、前記検出信号と関数
   発生器に設定された開度特性から、検出信号に対
   応する水車のガイドベーンまたは水車入口弁の水
   車起動時あるいは無負荷運転時の開度を算出し、 この算出結果に基づいて前記ガイドベーンまた
   は水車入口弁の開度を設定する ことを特徴とする水力発電用水車の起動方法。