DE854929C - Einrichtung zum Stabilisieren des Betriebes von hydraulischen Krafterzeugungsanlagen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Stabilisieren des Betriebes von hydraulischen Krafterzeugungsanlagen In hydraulischen Krafterzeugungsanlagen, in welchen eine Turbine über einen offenen Kanal aus einem Fluß oder einem See gespeist wird. entspricht das prinzipielle Schema der Fig. i. Die Turbine t, welche den das Netz 3 speisenden Generator 2 antreibt, befindet sich am einen Ende des offenen Kanals 4, der für den Fall eines Flußkraftwerkes von dem F1uß 5 abgezweigt und über den Ablauf wieder in den Fluß zurückgeführt ist. Wird der Wasserzufluß zur Turbine hzw. der Abfluß, von derselben durch eine Verstellung der Schaufeln des Turbinenleitrades oder eines Drosselorgans in dem Zuflußstutzen 6 verändert, so entstehen an dem der Turbine zugekehrten Ende des Kanals Wanderwellen, welche sich den Kanal entlang fortpflanzen und nach Reflexion am anderen Kanalende zurückwandern. Wird die Kraftanlage z. B. bei gegebener Leistung auf konstante Drehzahl reguli,ert und sinkt der Wasserstand auf der Zuströmseite der Turbine, so wird der Turbinenleitapparat oder das Drosselorgan in der Zuflußleitung geöffnet, um den Wasserzufluß zu vergrößern. Die Folge der vergrößerten Wasserzufuhr zur Turbine ist eine weitere Senkung des Wasserstandes am turbinenseitigen Ende des Kanals und eine weitere Öffnung des Leitapparates oder des Drosselorgans. Die am turbinenseitigen Ende des Kanals zufolge .'\1>senkens des Wasserspiegels entstehende Welle wandert mit einer gegenüber dem PießendenWasser erhöhten Geschwindigkeit entgegen der Strömungsrichtung vor und nach der Reflexion am anderen Kanalende wieder zurück. Die zurückgehende @\'anderwelle wird am turbinenseitigen Ende erneut reflektiert und verstärkt zufolge der Regulierung auf konstante Leistung, sie wandert unter Anheben .des Wasserspiegels im Kanal noch einmal vor und wieder zurück. Dieses Spiel wiederholt sich bei jedesniatiger Reflexion der Wanderwelle am turbinenseitigen Kanalende. Wird andererseits der Wasserzufluß zur Turbine plötzlich stark gedrosselt, so entsteht ebenfalls eine Wanderwelle im Kanal, die an den Kanalenden reflektiert wird. ';'erden solche Wanderwellen auf ihrem Wege längs des Kanals nicht genügend gedämpft., so schaukeln sie sich an den Reflexionsstellen so hoch, daß der Betrieb unstabil wird. Dieser Mangel kiinute durch Anordnung eines Wasserspeichers unmittelbar vor der Turbine in dem Kanal behoben werden.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Betrieb von hydraulischen Krafterzeugungsanlagen, in welchen eineTurbine über einen offenen Kanal gespeist wird, insbesondere zur Stabilisierung von Wasserspiegelschwankungen vor der Turhine, hei welcher erfindungsgemäß das Regelmittel aus einem statischen Regler und zwei Induktionsreglern besteht, von welchen der eine in _@bhäugigkeit vom Wasserspiegel und der andere durch einen Motor verstellt wird, der in Abhängigkeit einer Differenz zwischen den Sekundärspannungen der Induktionsregler rechts oder links anläuft, wobei der statische Regler so lange wirksam ist, bis die Differenzspannung zwischen den Induktionsreglern mit Hilfe des motorisch verstellten Induktionsreglers Null ist.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in Fig. 2 und 3 dargestellt. In Fig. 2 und 3 ,ist mit i die den Generator 2 antreibende Turbine bezeichnet, welche am einen Ende des Kana@ts 4 angeordnet ist. Mit 3 ist das vom Generator gespeiste Netz bezeichnet. In den Zulaufstutzen 6 derTurbine ist ein Absperrorgan 8 eingebaut; an Stelle des Absperrorgans kann auch ein zum Turbinenlaufrad konzentrisch angeordnetes Leitrad mit verstellbaren Schaufeln vorhanden sein. Das Absperrorgan 8 wird mit Hilfe des Servomotors 9 in Abhängigkeit des Drehzahlreglers i o der Turbine über das Waagebalkengestänge 18, 21 bzw. 18, i9, 20, 21 verstellt. Um die Turbinenöffnung von Hand unabhängig vom Drehzahlregler der Turbine beeinflussen und die Sollfrequenz verstellen zu können, ist in Fig. 2 wie üblich ein Hilfsmotor 15 vorgesehen, der mit Hilfe des Umschalters oder Kontaktgebers 16 nach Bedarf für Rechts- oder Linkslauf an ein Hilfsnetz gelegt werden kann. Eine gleiche Einrichtung kann auch für Fig. 3 vorgesehen werden.
• Bei der Einrichtung nach Fig. 2 arbeitet das vom Wasserstand durch den Schwimmer i i abhängige Regelmittel in Parallelanordnung zum Drehzahlregler io der Turbine auf den die Verstellung der Turbinenöffnung stetiei-ndcn @ei-voniotor 9. Das Regelmittel ist ein statischer IZcgler 14, der hei Vorhandensein einer Diffcrenz z\vischen den Sekundärspannungen der lllrluktionsregler 17a, 17b anspricht und die Turbine öffnet oder schließt. Der Induktionsregler 17a wird in Abhängigkeit des Wasserstandes im Kanal .I durch den Schwimmer i i verstellt, während der lnduktionsr:@gler 17b durch einen Verstellmotor 13 beeinflußbar ist. Die Spannung der Sekundärwicklungen der beiden Induktionsregler werden nlit-einaiider und eine Differenz wird einem Regler 12 zugeführt, mit dessen Hilfe der Verstellinotor 13 für Rechts- oder Linkslauf angelassen wird. Die Primärwicklungen der Induktionsregler 17a, 176 und die Erregerwicklungen der Regler 12 und 14 können aus einem Hilfsnetz oder dem Netz 3 gespeist werden. Es ist dabei zu beachten, daß die Phasen der Erregerwicklungen von 12 ulld 14 senkrecht zueiaian(ler stehen. An die Stelle des Inil)ulsreglers 12 kann auch ein normales, polarisiei-tcs h:lais tre;°n, wali°i die Rückführungsgeschwindigkeit durch Wahl der Drehzahl des Motors 13 eingestellt werden kann.
• Die Einrichtung nach Fil.2 wirkt wie folgt: Tritt eine Erhöhung des Wasserstandes im Kana14 zufolge- -einer Wanderwelle ein, dann wird finit Hilfe des Schwimmers i i der Induktionsregler iia verstellt, und es tritt eine Sl>aniiun"sdifferenz zwischen seiner Sekund:irwiclclting und derjenigen des Induktionsreglers 17b auf. 1)iesel)itterenzspannung bewirkt das Ansprechen des statischen Reglers 14, der mit Hilfe des @aagt#1>alkengest.ines 20, 21 den Servomotor 9 so beeinfußt. daß das:llisperrorgan 8 geöffnet wird. Dabei bewegt sich das linke Ende des Waagebalkens 20 uln sciti rechtes l:nd; als ipunkt nach oben. -Gleichzeitig finit dem Regler 14 wird auch der Impulsregler 12 durch die Differenzspannung zum _'\uspreclieti gebracht, durch dessen Kontaktgeber 12a der I-Iilfsinotor 13 angelassen wird. Der Motor 13 verstellt unter Verwendung eines Getriebes mit großer Übersetzung und des eine Kulisse aufweisenden Gestänges 13a den Induktionsregler 17b,bis die Differenz der Sekundärspannungen der Induktionsregler 17a, 17b Null geworden ist. Der statische Regler 14 geht in seine Anfangslage zurück. Durch den Servomotor 9 wird auch das Drosselorgan 8 in seine Anfangslage zurückgeführt. Damit ist erreicht, daß vorübergellend idie Öffnung der Turbine vom Wasserstand im Kanal abhängig ist und so die Wanderwellen gedämpft werden. Die Rückstellzeit läßt sich durch die Kulisse 13a oder das Ghersetzungsverhältnis des Übersetzungsgetriebes einstellen.
• Beim Beispiel gemäß Fig. 3 wird der angestrebte Zweck dadurch erreicht, daß durch ein vom Wasserstand im Kanal 4 abhängiges Regelmittel auf die Spannung des von der Turbine angetriebenen Generators eingewirkt wird. Die Regelung der Spannung geschieht mit Hilfe des beispielsweise als Wälzsektorregler ausgeführten Regelers 24, dessen Meßsystem in V-Schaltung über den Spannungswandler 26 an das Netz 3 gelegt ist. Zum Einstellen des Sollwertes der Spannung dient der Widerstand

  27. In Reihe mit (lern Widerstand 27 ist das Meß-

  organ des statisch:n Spannungsreglers 25 geschal-

  tet. <las in _\l)hä ngigkeit voni Wasserstand im

  Kanal 4 '.>ui einer zwischen den Induktionsreglern

  171 176 auftretenden Differenz ihrer @ekundärsp@n-

  nungen verstellt wird. Der Regler 24 speist die

  I:rregermascllin. 22 in .\1i@hün,gi@gkeit der Spannung

  des Querators _. All 23 ist eine Hilfserreger-

  maschine bezeichnet, welche eine Hilfsspannung

  liefert. Das Erregersystem der IUfserregerma-

  schine ist nicht dargestellt. Die Rückführung des

  Tnduktionsmglers t76 erfolgt auch hier mittels des

  rechts- und linkslä utigeli \lotors 13 in -\bhängigkeit

  de: lml@ulsreglers 1z. der voll der Differenzspan-

  nung zwischen den Sekundärwicklungen der Induk-

  tiottsregler 17°. 176 l;ccitttl"ßt wir<].

  \\'enn bei der h.inrichtung nach Fig.3 der

  Wasserstand zufolge der \\'anderwelle steigt, dann

  wird mit Hilfe des statischen Spannungsreglers 25

  und W Wülzsektormglers 2.1 der Sollwert der

  Spannung und damit die elektrische Last vorülx r-

  gehenrl erlii*)lit, so daß die Turlline dank der Fre-

  <Itienzregtiliertitig geöttnet und die Wanderwelle ge-

  diiinl>ft w;rcl. Im Dauerbetrieb wird die Spannung

  ebenfalls ;tief ihren Nennwert zurückgeführt.

Claims (1)

1. PITE\TA\SI'Ht'C11E: 1. Pegeleinrichtung zum ßetrieh von hvdrau- liscllen Krafterzeugungsanlagen, in welchen eine "I1rNnc ihrer einen littenen Kanal gespeist wird, insl@es@>ndere zur Stabilisierung von Wasser- vor der Turbine, dadurch gekennzeichnet. ilitl.i die Regeleinrichtung eine]] drehzahlabhängigen und einen wasserstands- alihüngigen "heil enthält und der letztere ans einem statischen Regler (14. 25) finit großer Rückführzeitkonstante und zwei Induktions- reglern (17°, t76) für dessen Steuerung besteht, deren Sekundärspannungen einander entgegen- geschaltet sind und von welchen der eine in _\I)hätigigkeit vorn Wasserspiegel und. der an-Acre durch einen 1lotor 13 verstellt wird. der in Abhängigkeit einer Differenz zwischen den Sekundärspannungen der Induktionsregler rechts oder links anläuft, wobei der statische Regler so lange wirksam ist, his die Diff:renzsllaniiuiig zwischen den Induktionsreglern mit Hilfe des motorisch verstellten Induktionsreglers Null ist. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, daß der vom i\'asserstand ab- hängige Teil der Regeleinrichtung(id. 17 °, 176) in Parallelanordnung zum Drehzahlregler io der Turbine einen Servomotor cg für die Ver- stellung der Turbinenöffnung derart steuert, daß bei einer Wasserstandserhöhung das _th- slwrrorgaii 8 der Turbine geöffnet wird. 3. Einrichtung nach .\nspruch t. dadurch ge- kennzeichnet, (laß der vom Wasserstand al)- hängige Teil der Regeleinrichtung (25, 171 176) auf die Spannung des von derTurl>ine angetrie- henen (;eneratorS 2 derart einwirkt, daß lx@i einer 1\-asserstancls,°r:üilitiii,g der Solleser` der Generatorspannung und damit die elektrische 1mst erhü>lit und als Folge hiervon ülwr die Fre- <luenzregulierung io und den Servomotor 9 das _\lisperrorgan 8 der Turbine ge<3titiet wird, wo- bei in das "l@riebSVstetn 27 des die Generator- sl>annung steuernden Reglers 2-1 das Regelorgan des statischen Spannungsreglers 25 geschaltet ist, der bei Vorhandensein einer Differenz zwischen den Sekundärspannungen und zwei liuluktil)nsreglenl 17°, 176 anspricht.