<B>Procédé de stabilisation du fonctionnement d'une installation hydroélectrique</B> et dispositif permettant la mise en oeuvre dudit procédé. Une des caractéristiques essentielles du fonctionnement d'une installation hvdro- Électrique est que toute diminution de débit absorbé par la turbine provoque une augmen tation de la pression à laquelle la turbine est soumise et que toute augmentation du débit absorbé provoque une diminution de ladite pression.
Cette caractéristique est tout à fait générale, que le système d'alimentation de la turbine comporte ou non une chambre d'équi libre, qu'il soit constitué par une conduite forcée ou un canal à libre écoulement et que l'installation considérée soit équipée d'une ou plusieurs turbines.
Par ailleurs, lorsque le générateur accou plé à la turbine est appelé à pourvoir à une charge consommée de valeur constante, plus exactement indépendante de toute grandeur intéressant le ré@,@la@#e: ouverture du vannage de la turbine, pression à laquelle la turbine est soumise, vitesse du groupe, etc., le réglage du groupe tend à maintenir la puissance mo trice de la turbine à la même valeur constante. Cette condition, qui correspond à l'égalité des couples moteur et résistant, permet en effet le maintien de la vitesse de rotation du groupe à sa valeur de consigne, ce qui est précisément. le but du réglage.
Pour pouvoir maintenir la puissance mo- trice à une valeur constante, le réglage du groupe doit entièrement compenser, par une diminution de débit absorbé par la turbine, toute augmentation de pression à laquelle celle-ci est soumise et, par une augmentation de débit, toute diminution de pression.
Les sens de ces variations de débit et de pression sont les mêmes que ceux qiû résul tent de la caractéristique rappelée plais haut. Autrement dit: si, du fait du réglage, une augmentation de pression appelle une diminution de débit, cette diminution de débit provoque, du fait de ladite caractéristique, une augmentation de pression, si, du fait du réglage, une diminution de pression appelle une augmentation de débit, cette augmentation de débit provoque, du fait de ladite caractéristique, une diminution de pression.
Il peut en résulter que le jeii du réglage entretienne, voire amplifie, les variations de débit et de pression, c'est-à-dire rende le fonc tionnement de l'installation instable.
Lorsque la charge consommée, à laquelle le générateur accouplé à la turbine doit pour voir, peut au contraire être moditiée en fonc tion d'une des grandeurs intéressant le-réglage, la puissance motrice n'a plus à être maintenue constante, elle peut varier comme la charge consommée.
En donnant aux variations de la charge consommée le sens convenable, le ré glage du groupe n'a à compenser que partiel lement et non entièrement. par une diminu- tion de débit toute augmentation de pression et par une augmentation de débit toute dimi nution de pression.
Cette réduction, par rap- port aux variations de pression, de l'impor tance des variations de débit, réduction qui entraîne celle de la réaction desdites varia tions de débit, sous forme de variations de pression, est éminemment favorable à, la stabilité du fonctionnement de l'installa tion et doit être considérée comme un moyen de stabilisation extrêmement efficace.
Un des procédés de stabilisation connus utilisant les considérations ci-dessus rappe lées est le couplage du groupe (ou des grou pes) de l'installation en question avec d'autres groupes d'installations étrangères, par elles- mêmes stables. Grâce à leur marche en paral lèle et. à leurs lois de statisme: vitésse-ouver- ture, l'ouverture du vannage de la turbine du groupe considéré et l'ouverture du vannage des turbines des autres groupes sont liées. Elles augmentent ou diminuent simultané ment.
De ce fait, même si la charge consom mée demeure de valeur constante, c'est-à-dire même si la puissance motrice de l'ensemble des groupes doit au total demeurer constante, la charge à laquelle le groupe considéré doit pourvoir et en-conséquence sa puissance mo trice peuvent ne phis rester constantes. Les autres groupes participent, en effet, au main tien, à une valeur constante, de la charge et de la puissance motrice totales et permettent à la charge à laquelle le groupé considéré doit pourvoir de varier sous la dépendance (le l'ouverture du vannage de sa turbine.
Cette variation est telle que le réglage du groupe considéré n'a à compenser que partiellement, par une modification de débit, les variations de la pression à laquelle sa turbine est sou mise.. Il n'est toutefois pas toujours possible d'utiliser ce procédé de stabilisation qui lait appel à d'autres groupes que celui (ou ceux) de l'installation en question.
Un autre procédé de stabilisation connu consiste à modifier la charge à laquelle le groupe considéré doit pourvoir en rendant, par une loi de statisme permanent ou tempo raire, la vitesse de consigne fonction de l'ou verture .du vannage de la turbine. Si, comme c'est généralement le cas, la valeur de la charge est sensible à la fréquence de tension alternative qui lui est appliquée, c'est-à-dire à. la vitesse de rotation du groupe, la valeur de ladite charge consommée est ainsi mise. par l'intermédiaire de la vitesse, sous la dé pendance d'une des grandeurs intéressant le réglage: l'ouverture du vannage.
Ce procédé exige que la charge soit sensible à la fré quence et que les appareils de consomruation puissent s'accommoder d'une fréquence va riable.
Un autre procédé de stabilisation connu consiste à agir sur la charge consommée à partir d'un détecteur de la pression 1. mano mètre ou flotteur) à laquelle la turbine est soumise. La valeur de cette charge est ainsi mise sous la dépendance d'une autre lgraT- fleur intéressant le réglage: la pression. Ce procédé exige l'emploi d'un détecteur spécial et souvent d'une télétransmission de ses indi cations jusqu'aux abords du groupe considéré.
La. présente invention a pour objet un procédé de stabilisation du fonctionnement d'une installation comprenant au moins une turbine hydraulique, un générateur électri que, un réseau d'utilisation de l'énergie pro duite, un régulateur de vitesse et un servo moteur de manoeuvre du vannage de la tur bine:
Ce procédé se distingue des procédés connus par. le lait que la charge consommée par une partie au moins du réseau est suscep- tible d'être influencée par ledit servomoteur en agissant. sur au moins une des grandeurs déterminant la valeur de ladite charge, en plus de l'influence dudit servomoteur sur la valeur de consigne de la vitesse de rotation du générateur.
L'invention a aussi pour objet un disposi tif de stabilisation d u fonctionnement d'une installation, permettant la mise en oeuvre du procédé indiqué ci-dessus, l'installation com prenant au moins une turbine hydraulique, un générateur électrique, un réseau d'utilisa tion de l'énergie produite, un régulateur de vitesse et un servomoteur de manoeuvr e du vannage de la turbine.
Ce dispositif est. caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens permettant d'in fluencer la charge consommée par une partie au moins du réseau en faisant agir le servo moteur sur au moins une des grandeurs dé terminant la valeur de ladite charge en plus de l'influence dudit servomoteur sur la. va leur de consigne de la vitesse de rotation du générateur.
Les fig. 1 et. 2 du dessin annexé représen tent, sous forme de schémas et à titre d'exem ples, deux formes d'exécution du dispositif permettant. la mise en #unre du procédé selon l'invention.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, l'installation hydroélectrique dont il s'agit de stabiliser le fonctionnement com prend une turbine 1 entraînant un généra teur 2 excité par une excitatrice principale 3 qui est excitée à son tour par une excitatrice pilote 4 par l'intermédiaire d'un régulateur de tension 5. Un régleur < le vitesse 6 com mande, par l'intermédiaire d'un tiroir de dis tribution 7, le déplacement du piston 8 d'un servomoteur 9 qui manoeuvre le vannage 10 de la turbine 1. Une tige 11. articulée à un levier 12 réalise l'asservissement. de la vitesse de consigne du groupe à la position du piston 8 du servomoteur 9.
Cet asservissement peut être permanent, temporaire ou ne point exis ter du tout. Un dispositif de changement de vitesse est prévu. Ce dispositif est figuré en 13 sur le dessin.
Le dispositif de stabilisation comprend un mécanisme à relaxation qui peut être formé, par exemple, d'un dash-pot 14 dont le piston 15, percé d'un orifice 24, est solidaire d'un ressort de rappel 16 par l'intermédiaire d'une tige 17. Le levier 12 commande le cylindre du dash-pot 14, et la tige 17, solidaire du piston 15, est articulée à un bras 18 qui actionne la touche mobile d'un potentiomètre 19. Celui-ci agit, par l'intermédiaire du régu lateur de tension 5, sur la tension de consigne du générateur 2. Enfin, un rhéostat 20 per met de changer à la main ladite tension de consigne. .
Ainsi, dans une telle installation, lorsque le servomoteur 9 commande sous l'action du régleur 6 la fermeture du vannage 10 de la. turbine 1 (dans le sens de la flèche F), le levier 12, sous la dépendance de la course du piston 8, pousse le cylindre du dash-pot 14, dont le piston 15 entraîne contre l'action du ressort 16 la touche mobile du potentiomètre 19. Ce déplacement de la touche mobile pro voque une augmentation de la tension de con signe et, par conséquent, une augmentation de la charge du réseau.
Inversement, quand le -servo-moteur 9 commande l'ouverture du vannage 10 de la turbine 1, la tension de consigne diminue ainsi que la charge du ré seau. Du fait de la présence du dash-pot 14, l'action soit dans un sens, soit dans l'autre du dispositif de stabilisation n'est que tem poraire. Quand le nouveau régime permanent sera rétabli, la valeur de consigne de ladite tension sera revenue à sa valeur initiale sous l'effet du ressort de rappel 16.
En lieu et place d'un dash-pot, on pour rait faire intervenir tout autre dispositif à relaxation tel qu'un dispositif hydraulique, pneumatique, électrique ou magnétique.
En variante, le réglage de la tension d'ali- rnentation du réseau pourrait aussi se faire toujours par l'excitation de l'alternateur, mais au moyen d'une ;seule excitatrice, ou en core en agissant sur le transformateur de liai son entre le générateur et le réseau.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, les organes numérotés de 1 à 17 de l'installation hydroélectrique sont identiques à ceux portant les mêmes chiffres de réfé rence à la fig. 1. Toutefois, dans cette seconde forme d'exécution, la variation de puissance consommée est obtenue en agissant sur le courant absorbé par le réseau. A cet effet, le dispositif de stabilisation comprend une résis tance hydraulique -variable 21 alimentée par le réseau. L'équipage mobile 22 de cette ré sistance hydraulique est relié à un levier 23 articulé lui-même à, la tige 17 solidaire du piston 15 du dash-pot 14.
L a tension du ré seau est maintenue à amie certaine valeur de consigne par le régulateur de tension 5.
Avec cette seconde forme d'executiori du dispositif de stabilisation, lorsque le servo moteur 9 commande sous l'action du régleur 6 la fermeture du vannage 10 de la turbine 1 (dans le sens de la flèche F), le levier 12, sous la dépendance de la course du piston 8, pousse le cylindre du dasli-pot 14 dont. le pis ton 15 commande, contre L'action du ressort de rappel 16, une descente des électrodes de la résistance hydraulique 21.
Ainsi, la résis tance ohmique diminue et 1e courant qui tra verse la résistance 21 augmente, ce qui en- traîne également une augmentation de -la charge du réseau.
Inversement, quand le vannage 10 de la turbine ouvre, le courant absorbé par le ré seau- diminue ainsi que la charge dudit ré seau-.
Il est bien entendu qu'en lieu et place dune résistance hydraulique, on peut utiliser n'importe quel dispositif permettant de faire varier la puissance absorbée par le réseau.
De plus, il serait possible de. prévoir un dispositif de stabilisation agissant, d'une part, sur le courant et, d'autre part, sur la tension du réseau d'alimentation.
En variante de la première ainsi que de la seconde forme d'exécution représentée, un mécanisme pourrait être prévu pour que le servomoteur 9 n'agisse que sur la charge con sommée par une partie au moins du réseau. Un mécanisme pourrait également être prévu pour que l'action du servomoteur 9 soit li mitée en importance.
A titre d'exemple, ce mécanisme pourrait comprendre deux butées destinées à limiter les mouvements axiaux de la tige 17 â l'am plitude maximum pour laquelle le dispositif. de stabilisation est encore susceptible de.fonc- tionner.
En résumé, le procédé décrit ci-dessus con siste -à laisser augmenter légèrement la puis sance consommée quand le vannage de la tur bine ferme, afin que ce mouvement de ferme- turc soit moins. important 'Que cèlui qui aurait lieu si la puissance restait. constante.
Inverse ment, il consiste à laisser diminuer légère ment la puissance conson-mïée quand le van nage de la turbine ouvre, afin que ce mouve ment d'ouverture soit moins important que celui-qui aurait lien si la puissance consom mée restait constante.
Il s'agit donc d'un asservissement de la. puissance consonnliée à la manoeuvre chi vannage de la turbine. De préférence, cet asservissement est glissant , de manière à assurer automatiquement le re tour au réglage à puissance constante.
Ainsi, dans une installation hydroélectri que munie d'an dispositif de stabilisation fonctionnant selon le procédé décrit ci-dessus, il n'est pas nécessaire de faire appel à un dé tecteur spécial, la mesure de ].'ouverture du vannage ne nécessitant ni appareil particu lier, ni télétransmission. En outre, le procédé est applicable, indépendamment de toute loi de statisme, c'est-à-dire même avec un réglage isodrome correspondant à une valeur cons tante de la vitesse et de la fréquence de con signe.