JP2558671B2 - ガバナレス可変速水車発電装置の水車回転速度制限方法 - Google Patents
ガバナレス可変速水車発電装置の水車回転速度制限方法Info
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- JP2558671B2 JP2558671B2 JP62000839A JP83987A JP2558671B2 JP 2558671 B2 JP2558671 B2 JP 2558671B2 JP 62000839 A JP62000839 A JP 62000839A JP 83987 A JP83987 A JP 83987A JP 2558671 B2 JP2558671 B2 JP 2558671B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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- Control Of Water Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は負荷に応じて水車の回転速度が変化するガバ
ナレス可変速水車発電装置において、水車回転速度を常
に一定速度以下に制限する水車回転速度制限方法に関す
る。
ナレス可変速水車発電装置において、水車回転速度を常
に一定速度以下に制限する水車回転速度制限方法に関す
る。
（従来の技術） 中小の水力発電設備としては安価でメンテナンスが容
易なガバナレス可変速水車発電装置が多用されている。
易なガバナレス可変速水車発電装置が多用されている。
このガバナレス可変速水車発電装置は、ガバナ（調速
機）を備えておらず、水車の回転速度は負荷に応じて変
化し、その出力はインバータ制御装置により所定の電圧
・周波数に変換されて系統へ供給される。
機）を備えておらず、水車の回転速度は負荷に応じて変
化し、その出力はインバータ制御装置により所定の電圧
・周波数に変換されて系統へ供給される。
第２図はガバナレス可変速水車発電装置における水車
回転速度Ｎと、水車出力ＰおよびトルクＴとの関係を例
示するもので、図中、N0は定格出力を発生する水車回転
速度を、またNRは負荷が零のときの回転速度（無拘束速
度）を示している。同図において、水車発電装置に接続
されている負荷の大きさが変化すると、発電機のトルク
が変化し、この発電機に直結されている水車は、それに
対応する水車トルクＴを発生する回転速度Ｎまで変化す
る。
回転速度Ｎと、水車出力ＰおよびトルクＴとの関係を例
示するもので、図中、N0は定格出力を発生する水車回転
速度を、またNRは負荷が零のときの回転速度（無拘束速
度）を示している。同図において、水車発電装置に接続
されている負荷の大きさが変化すると、発電機のトルク
が変化し、この発電機に直結されている水車は、それに
対応する水車トルクＴを発生する回転速度Ｎまで変化す
る。
（発明が解決しようとする問題点） 従来の水車発電装置では、負荷が減少して零になった
場合、水車の回転速度は、無拘束速度NRまで上昇する。
従って、例えば夜間等のように負荷が大幅に減少した状
態で運転を継続すると、水車発電装置は無拘束速度に近
い状態で長時間運転されることになる。
場合、水車の回転速度は、無拘束速度NRまで上昇する。
従って、例えば夜間等のように負荷が大幅に減少した状
態で運転を継続すると、水車発電装置は無拘束速度に近
い状態で長時間運転されることになる。
ガバナレス可変速水車発電装置の各構成機器は無拘束
速度での運転に耐えるよう構成されてはいるが、騒音や
振動を伴う長時間の高速運転は各構成機器の保守上も好
ましくはない。特に、中小の水力発電所におけるガバナ
レス水車発電装置は、メンテナンスフリー化と共に、安
価であることが要請されているが、無拘束速度状態での
長時間運転に十分に耐えるように設計しようとすると、
建設コストが増大し、上述の要請に応えることができな
いという欠点がある。
速度での運転に耐えるよう構成されてはいるが、騒音や
振動を伴う長時間の高速運転は各構成機器の保守上も好
ましくはない。特に、中小の水力発電所におけるガバナ
レス水車発電装置は、メンテナンスフリー化と共に、安
価であることが要請されているが、無拘束速度状態での
長時間運転に十分に耐えるように設計しようとすると、
建設コストが増大し、上述の要請に応えることができな
いという欠点がある。
本発明は背景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、水車発電装置の外部負荷が大幅に
低減した場合、あるいは零になった場合でも、水車の回
転速度が無拘束速度以下の所定値を越えないよう制御す
るガバナレス化変速水車発電装置の水車回転速度制御方
法を提供することを目的としている。
べくなされたもので、水車発電装置の外部負荷が大幅に
低減した場合、あるいは零になった場合でも、水車の回
転速度が無拘束速度以下の所定値を越えないよう制御す
るガバナレス化変速水車発電装置の水車回転速度制御方
法を提供することを目的としている。
（問題点を解決するための手段） 本発明のガバナレス可変速水車発電装置の水車回転速
度制限方法は、負荷の増減に応じて水車回転速度が変化
し、水車発電装置の出力をインバータ制御装置により、
電圧・周波数が一定となるよう作動するガバナレス可変
速水車発電装置において、前記水車発電装置に接続され
ている外部負荷が減少し、水車の回転速度が増加して制
限値NLを越えた際、コントローラからの信号により遮断
器を閉路させ、水車発電装置に内蔵負荷を接続すること
特徴とするものである。
度制限方法は、負荷の増減に応じて水車回転速度が変化
し、水車発電装置の出力をインバータ制御装置により、
電圧・周波数が一定となるよう作動するガバナレス可変
速水車発電装置において、前記水車発電装置に接続され
ている外部負荷が減少し、水車の回転速度が増加して制
限値NLを越えた際、コントローラからの信号により遮断
器を閉路させ、水車発電装置に内蔵負荷を接続すること
特徴とするものである。
（作 用） 上述のように構成した本発明方法においては、水車回
転速度が所定の制限値NLに達すると、外部負荷とは別に
水車発電装置に内蔵された内蔵負荷が負荷回路に投入さ
れるので、外部負荷が、たとえ零になった場合でも、水
車回転速度は制限値NLを越えることがない。
転速度が所定の制限値NLに達すると、外部負荷とは別に
水車発電装置に内蔵された内蔵負荷が負荷回路に投入さ
れるので、外部負荷が、たとえ零になった場合でも、水
車回転速度は制限値NLを越えることがない。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図において、水車１に直結された巻線形誘導発電
機２の出力は発電制御装置３において所定の電圧・周波
数の交流電力に変換され、送電線４を通して外部負荷
（図示せず）へ供給される。
機２の出力は発電制御装置３において所定の電圧・周波
数の交流電力に変換され、送電線４を通して外部負荷
（図示せず）へ供給される。
発電制御装置３は直並列接続した多数個の半導体素子
からなるインバータ制御装置3aと、これらの素子の点弧
時間およびタイミングを制御する制御回路3b,3cとから
なる。
からなるインバータ制御装置3aと、これらの素子の点弧
時間およびタイミングを制御する制御回路3b,3cとから
なる。
巻線形誘導発電機２の回転速度は回転速度センサ５に
よって検出され、コントローラ６に入力される。
よって検出され、コントローラ６に入力される。
送電線４には遮断機７を介して内蔵負荷８が接続され
ており、この遮断機はコントローラ６によって制御され
る。
ており、この遮断機はコントローラ６によって制御され
る。
上述のように構成した水車発電装置において、通常運
転時には遮断機７は開路しており、水車１によって駆動
される巻線形誘導発電機２の出力は発電制御装置３によ
り所定の電圧・周波数の交流電力に変換され、送電線４
を介して外部負荷に供給されている。
転時には遮断機７は開路しており、水車１によって駆動
される巻線形誘導発電機２の出力は発電制御装置３によ
り所定の電圧・周波数の交流電力に変換され、送電線４
を介して外部負荷に供給されている。
この状態で外部負荷が低減してくると、水車１および
巻線形誘導発電機２の回転速度は次第に増大するが、そ
れが予め設定した一定の値を越えると、コントローラ６
からの指令により遮断機７が閉路し、送電線４に抵抗体
などの内蔵負荷８を投入する。これによって、水車およ
び巻線形誘導発電機の回転速度は制限値NL以下に保たれ
る。
巻線形誘導発電機２の回転速度は次第に増大するが、そ
れが予め設定した一定の値を越えると、コントローラ６
からの指令により遮断機７が閉路し、送電線４に抵抗体
などの内蔵負荷８を投入する。これによって、水車およ
び巻線形誘導発電機の回転速度は制限値NL以下に保たれ
る。
次に、上記の作動を第２図に参照して説明する。
まず、水車発電装置に接続されている外部負荷が高負
荷状態から減少して零になる場合、外部負荷の減少と共
に水車１の回転速度Ｎは増加する。水車１の回転速度Ｎ
は回転速度センサ５により常時モニターされているが、
これが予め設定された制限値NLに等しくなると、コント
ローラ６は遮断器７を投入させ、内蔵負荷８を送電線４
に接続する。ここで、制限値NLは水車発電装置に接続さ
れている外部負荷が零の状態で内蔵負荷８のみを巻線形
誘導発電機２に接続した場合に水車１が取り得る回転速
度と等しい値とされており、したがって、制限値NL通過
時に巻線形誘導発電機２に加わる負荷は内蔵負荷８と外
部負荷の和、すなわち内蔵負荷８の２倍の値となり、水
車１の回転速度Ｎはこの値に対応するように回転速度N1
まで減少する。その後、引続いて外部負荷が減少する
と、水車回転速度ＮはN1から増加し、外部負荷が零にな
ると回転速度は制限値NLとなる。従って、水車回転速度
Ｎは内蔵負荷８の大きさによって決定される制限値NL以
下に制限されることになる。
荷状態から減少して零になる場合、外部負荷の減少と共
に水車１の回転速度Ｎは増加する。水車１の回転速度Ｎ
は回転速度センサ５により常時モニターされているが、
これが予め設定された制限値NLに等しくなると、コント
ローラ６は遮断器７を投入させ、内蔵負荷８を送電線４
に接続する。ここで、制限値NLは水車発電装置に接続さ
れている外部負荷が零の状態で内蔵負荷８のみを巻線形
誘導発電機２に接続した場合に水車１が取り得る回転速
度と等しい値とされており、したがって、制限値NL通過
時に巻線形誘導発電機２に加わる負荷は内蔵負荷８と外
部負荷の和、すなわち内蔵負荷８の２倍の値となり、水
車１の回転速度Ｎはこの値に対応するように回転速度N1
まで減少する。その後、引続いて外部負荷が減少する
と、水車回転速度ＮはN1から増加し、外部負荷が零にな
ると回転速度は制限値NLとなる。従って、水車回転速度
Ｎは内蔵負荷８の大きさによって決定される制限値NL以
下に制限されることになる。
次に、外部負荷が零、すなわち水車回転速度ＮがNLの
状態から、外部負荷が定格負荷まで増加する場合には、
外部負荷の増大と共に水車回転速度Ｎは減少し、内蔵負
荷遮断回転速度NLRになると、コントローラ６からの指
令により遮断器７が開路し、内蔵負荷８は系統から切離
される。この場合、水車回転速度Ｎは内蔵負荷８が無く
なった分だけ増加し、N2となる。それ以降は、外部負荷
のみが負荷として巻線形誘導発電機２に連結された状態
となり、外部負荷の増加と共に水車回転速度Ｎは減少
し、定格負荷でN0となる。
状態から、外部負荷が定格負荷まで増加する場合には、
外部負荷の増大と共に水車回転速度Ｎは減少し、内蔵負
荷遮断回転速度NLRになると、コントローラ６からの指
令により遮断器７が開路し、内蔵負荷８は系統から切離
される。この場合、水車回転速度Ｎは内蔵負荷８が無く
なった分だけ増加し、N2となる。それ以降は、外部負荷
のみが負荷として巻線形誘導発電機２に連結された状態
となり、外部負荷の増加と共に水車回転速度Ｎは減少
し、定格負荷でN0となる。
なお、上述の内蔵負荷遮断回転速度NLRは内蔵負荷８
の２倍の負荷に対応する回転速度N1から所定の値（α）
を減算した値とされている。これは仮にNLR≧N1とする
と、外部負荷の増大と共に水車回転速度Ｎが内蔵負荷遮
断回転速度NLRに達し、内蔵負荷が遮断されて制限値NL
になった際、再び内蔵負荷８が投入されて水車回転速度
NRとなる事態を防止するためであり、この内蔵負荷遮断
回転速度NLRは予めコントローラ６に設定されている。
の２倍の負荷に対応する回転速度N1から所定の値（α）
を減算した値とされている。これは仮にNLR≧N1とする
と、外部負荷の増大と共に水車回転速度Ｎが内蔵負荷遮
断回転速度NLRに達し、内蔵負荷が遮断されて制限値NL
になった際、再び内蔵負荷８が投入されて水車回転速度
NRとなる事態を防止するためであり、この内蔵負荷遮断
回転速度NLRは予めコントローラ６に設定されている。
上述の如く、本発明方法にによれば、水車発電装置に
接続された外部負荷の大幅な減少あるいは外部負荷零の
状態でも水車回転速度は無拘束速度よりも低い制限値NL
以下の値に保たれる。従って、長時間の高速運転を避け
ることができ、振動や騒音も低く抑えられ、安全性が向
上する。また、コストダウンやメンテナンスフリー化の
点からも有利である。
接続された外部負荷の大幅な減少あるいは外部負荷零の
状態でも水車回転速度は無拘束速度よりも低い制限値NL
以下の値に保たれる。従って、長時間の高速運転を避け
ることができ、振動や騒音も低く抑えられ、安全性が向
上する。また、コストダウンやメンテナンスフリー化の
点からも有利である。
第１図は本発明の方法において使用される水車発電装置
の概略構成を示す系統図、第２図は可変速水車発電装置
の特性例を示すグラフである。 １……水車、２……巻線形誘導発電機、３……発電制御
装置、４……送電線、５……回転速度センサ、６……コ
ントローラ、７……遮断器、８……内蔵負荷。
の概略構成を示す系統図、第２図は可変速水車発電装置
の特性例を示すグラフである。 １……水車、２……巻線形誘導発電機、３……発電制御
装置、４……送電線、５……回転速度センサ、６……コ
ントローラ、７……遮断器、８……内蔵負荷。
Claims (1)
- 【請求項１】負荷の増減に応じて水車回転速度が変化
し、水車発電装置の出力をインバータ制御装置により電
圧・周波数が一定となるように制御するガバナレス可変
速水車発電装置の水車回転速度制御方法において、前記
水車発電装置に接続されている外部負荷が減少し、水車
の回転速度が増加した場合であって、水車発電装置に接
続されている外部負荷が零の状態で、内臓負荷のみを水
車発電装置に加えた場合に水車が取り得る回転速度と等
しい制限値NLを越えた際、コントローラからの信号によ
り遮断器を閉路させ、水車発電装置に内臓負荷を接続
し、水車運転を続行することを特徴とするガバナレス可
変速水車発電装置の水車回転速度制限方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62000839A JP2558671B2 (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | ガバナレス可変速水車発電装置の水車回転速度制限方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62000839A JP2558671B2 (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | ガバナレス可変速水車発電装置の水車回転速度制限方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63170567A JPS63170567A (ja) | 1988-07-14 |
| JP2558671B2 true JP2558671B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=11484784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62000839A Expired - Fee Related JP2558671B2 (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | ガバナレス可変速水車発電装置の水車回転速度制限方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558671B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2544152B2 (ja) * | 1987-09-02 | 1996-10-16 | 株式会社クボタ | 水車発電用調速機 |
| JP2562613B2 (ja) * | 1987-09-02 | 1996-12-11 | 株式会社クボタ | 水車発電用調速機 |
| JP2016098782A (ja) * | 2014-11-26 | 2016-05-30 | 東北小水力発電株式会社 | 小水力発電システム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56132474A (en) * | 1980-03-19 | 1981-10-16 | Hitachi Ltd | Automatic controller for hydraulic power plant |
| JPS5830484A (ja) * | 1981-08-14 | 1983-02-22 | Hitachi Ltd | 水力タ−ビンの過速度検出装置 |
| JPS5832178U (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | 株式会社日立製作所 | ポンプ水車の無拘束速度検出装置 |
| JPS58107098A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-25 | Fuji Electric Co Ltd | 水車発電機の負荷調整装置 |
| JPS6332167A (ja) * | 1986-07-24 | 1988-02-10 | Toshiba Eng Co Ltd | 水車発電機の調速機 |
-
1987
- 1987-01-06 JP JP62000839A patent/JP2558671B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63170567A (ja) | 1988-07-14 |
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|---|---|---|---|
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