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HydroelektrischeSpeicherkraftanlage.
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydroelektrische Speicherkraftanlage mit Turbine, Motorgenerator und mit demselben durch eine Kupplung ein- und ansrückbar verbundener Kreiselpumpe und besteht darin, dass für plötzliche Umschaltung von Pumpenbetrieb auf Turbinenbetrieb während der Umsehaltung, mindestens so lange bis die Wassersäule in der Druckleitung ihre Strömungsrichtung geändert hat, der Betrieb der Turbine durch einen Hilfsenergiespeicher, der gegenüber dem Wasser in der Druckleitung eine bedeutend geringere Massenträgheit zu überwinden hat. eingeleitet bzw. aufrechterhalten wird. Durch Spannungsabfall, Frequenzverminderung oder Belastungszunahme kann im Leitungsnetz des Motorgenerators während dem Pumpenbetrieb selbsttätig ein Relais ausgelöst
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organs selbsttätig erfolgt.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an einem Teil einer hydroelektrischen Anlage schematisch dargestellt.
Der Motorgenerator 1 ist einerseits mit der Turbine gekuppelt, anderseits kann er durch eine z. B. als Magnetkupplung 4 ausgebildete. ein- und ausrückbare Kupplung mit einer Pumpe J gekuppelt werden. Durch Leitungen 6 ist der Motorgenerator 1 mit einem nichtgezeichneten elektrischen Leitungsnetz verbunden. Bei Pumpenbetrieb treibt der Motorgenerator. ? als Motor die Kreiselpumpe 3, welche aus dem Unterwasserkanal 7 durch die Saugleitung 8 Wasser ansaugt und dasselbe durch die Pumpendruckleitung 9, in welcher ein Abschlussorgan 11 angeordnet ist. in die Druckleitung 10 und in die z. B. in der Form eines Stausees oder naturlichen Sees vorgesehene Wasserspeicheranlage fördert. An die Druckleitung.
M ist die Turbinendruckleitung 12 angeschlossen, welche mit einem Abschlussorgan 7J versehen, einerseits mit einem Hilfsenergiespeicher 5 und anderseits mit der Turbine 2 in Verbindung steht. Das der Turbine entströmende Wasser wird durch ein Saugrohr. 14 in den Fntelwasserkanal 7 geführt. Die Absehlussorgane 11 und 13, die Kupplung 4 zwischen Motorgenerator und Pumpe und ein auf den (nicht gezeichneten) Leitapparat der Turbine wirkender Servomotor 15 sind an eine gemeinsame elektrische Steuerleitung 16 angeschlossen. die ihrerseits von dem durch die Spannung oder Frequenz der Leitung 6 beeinflussten Relais 17 gesteuert wird.
Bei Pumpenbetrieb erhält der Motorgenerator Strom aus dem elektrischen Leitungsnetz 6. Das Abschlussorgan 13 ist dabei geschlossen, währenddem das Abschlussorgan 11 geöffnet und die Kupplung 4 eingerückt ist. In dieser Stellung läuft das Turbinenlaufrad in dem mit Luft gefüllten Turbinengehäuse
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und 10 in die Speicheranlage pumpt.
Bei einer plötzlichen Belastungsvermehrung des elektrischen Leitungsnetzes oder dem unmittelbaren Ausfallen eines Teiles der Krafterzeugungsanlage fällt die Spannung und die Frequenz im Leitungs- netz und in der Leitung 6, wodurch das Relais 17 ausgelöst wird. Die Auslösung des Relais bewirkt
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geschlossen, das Absehlussorgan geöffnet und der Leitapparat der Turbine : ! durch den Servomotor li in vollständig geöffnete Stellung gebracht. Diese Umschaltung bremst die Wasserförderung der Pumpe. 3
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Gemäss der Erfindung wird nun erreicht, dass während der Abbremsung der Wassersäule die Turbine 2 bereits durch Wasser beaufschlagt wird, indem die Einleitung des Turbinenbetriebes durch das dem nahe bei der Turbine angeordneten Hilfsenergiespeicher 5 entnommene Wasser erfolgt.
Durch das Öffnen des Schiebers 1.) entsteht in der Pumpendruekleitung 12 gegenüber dem Speicher 5 ein Unterdruck, so dass die Rückschlagklappe 19 sich selbsttätig öffnet (gestrichelt gezeichnete Stellung)
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Mittlerweise ist das Wasser in der Leitung 10 abgebremst und in abwärtsgehender Richtung beschleunigt worden, so dass nach einer durch die Bremsung der Druckleitung bestimmten Zeit dieses Wasser für den Betrieb der Turbine zur Verfügung steht. Sobald der Druck in der Leitung. M wieder grosser ist als der Druck im Hilfsspeicher 5, wird die Rückschlagklappe 19 selbsttätig geschlossen und der Speicher durch eine Umleitung 18 (deren Querschnitt nur einen Bruchteil des Querschnittes der Druckleitung beträgt) wieder langsam mit Wasser gefüllt. Die Turbine 2 treibt nun den Motorgenerator als Generator, welcher das elektrische Leitungsnetz durch die Kraftleitung 6 mit Energie beliefert.
Die Belastung des Leitungsnetzes ist durch die Abschaltung der Pumpe gesunken und ausserdem wird nach Einschalten der Turbine noch weitere Energie zugeführt, so dass die Schwankung kompensiert wird ; ohne dass irgendein Teil Schaden nimmt. Sobald die Belastungsverhältnisse im letztern wieder normal sind, kann das Aggregat 1, 2, 3 von Hand oder gegebenenfalls selbsttätig in Abhängigkeit von der Netzspannung, der Frequenz oder der Belastung der übrigen Generatoren wieder auf Pumpenbetrieb umgeschaltet werden
An Stelle der elektrischen Steuerung der Schieber 11 und 1 : 3, der Kupplung 4 und des Servo-
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die Leitung 6 angeschlossenes Relais beeinflusst wird.
An Stelle des Spannungsrelais können andere Relais vorgesehen sein, die in Abhängigkeit der Frequenz im Leitungsnetz oder der Stromstärken der das elektrische Leitungsnetz beliefernden Generatoren beeinflusst werden. Es können ebenfalls Leitungen : 21 angeordnet werden, mittels welcher die ganze Speicherkraftanlage von einer Fernsteuerzentrale selbsttätig oder von Hand gesteuert werden kann. Die Anlage kann auch selbsttätig auf Speicherbetrieb umgeschaltet werden. Dann ist in der Turbinenleitung 12 eine gestrichelt gezeichnete Leerschussvor- riehtung 22 vorgesehen, welche ebenfalls in Abhängigkeit von der Spannung oder der Frequenz in der Leitung 6 oder der Belastung im elektrischen Leitungsnetz durch ein Relais gesteuert wird.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass die bisher zur Übernahme von Belastungsspitzen vorgesehenen elektrischen oder thermischen Hilfsmaschinen, welche, um stets bereit zu sein, dauernd ohne Belastung mit dem Netz synchron mitlaufen müssen und nicht nur gewissermassen totes Kapital dar-
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eine plötzliche Umschaltung von Pumpenbetrieb auf Turbinenbetrieb möglich wird, kann die zum Ausgleich der Belastungssehwankungen dienende Anlage bei normaler Belastung als Antrieb für die Speicheranlage laufen, die überschüssige Energie also verwenden, während bei Überschreitung der Belastungsgrenze aber sofort auf volle Deekleistung zur Erzeugung und AbgÅabe von Kraft umgeschaltet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Hydroelektrische Speicherkraftanlage mit Turbine, Motorgenerator und mit demselben durch eine Kupplung ein- und ausrückbar verbundener Ereiselpumpe, gekennzeichnet durch einen Hilfsenergiespeicher (5), der gegenüber dem Wasser in der Druckleitung (10) eine bedeutend geringere Massen- trägheit zu überwinden hat, durch welche bei plötzlicher Umsehaltung von Pumpenbetrieb auf Turbinen- betrieb während der Umschlatung, mindestens so lange bis die Wassersäule in der Druckleitung ihre