JP2856869B2 - 可変速揚水発電設備の運転方法 - Google Patents

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、可変速揚水発電設備に関するものである。

（従来の技術） 近年の揚水発電所は原子力発電所に対応してますます
大容量化し、また、立地条件やポンプ水車の効率向上の
ため高落差、高速化の傾向にある。

一般に、揚水発電所では効率運転を目的として落差に
応じて適正な流量に流量調整弁の開度を制御する方法が
とられる。ところが、発電電動機が同期機であることか
ら回転数が一定となるために、効率の向上には一定の限
度がある。

そこで、最近は同期機に代えて交流励磁機を適用し、
その回転子側に可変速制御装置を接続した交流可変速シ
ステムが採用されている。

第４図は、従来例を示す交流可変速システムを用いた
揚水発電設備の主回路構成図である。

ここで、１はポンプ水車、２はポンプ水車１に機械的
に直結された交流励磁機を各々示す。この交流励磁機２
の固定子巻線2aには並列用遮断器３と短絡用断路器４が
接続されている。また、並列用遮断器３と主変圧器５の
低圧側巻線との間には発電運転用断路器６と揚水運転用
断路器７とが並列に接続されている。さらに、主変圧器
５の高圧側巻線と系統８は送電線遮断器９を介して接続
されている。一方、交流励磁機２の回転子巻線2bと主変
圧器５の低圧側巻線の間には、電源遮断器10と可変速制
御装置11が直列に接続されている。また、主変圧器５の
低圧側には、所内機器に電源を供給する所内母線12が接
続されている。

次に、以上の構成の揚水発電設備の始動および運転方
法について説明する。先ず、発電のための運転を行う場
合、送電線遮断器９、発電運転用断路器６、電源遮断器
10の各々を閉とすると共に、揚水運転用断路器７、短絡
用断路器４、並列用遮断器３を開とする。次に、ポンプ
水車１の図示しない流量調整弁を開いてポンプ水車１の
回転を開始させる。回転速度が定格速度付近にまで達し
たら、可変速制御装置11により交流励磁機２の回転子巻
線2bを交流励磁して交流励磁機２の固定子巻線2a側に、
系統と電圧、周波数および位相を同じくした電圧を発生
させる。その後、並列用遮断器３を閉として交流励磁機
２を系統８に並列して発電運転に入り、交流励磁機２か
ら系統８へ電力を送出する。

一方、揚水のための運転を行う場合は送電線遮断器
９、揚水運転用断路器７、電源遮断器10、短絡用断路器
４の各々を閉とすると共に、発電運転用断路器６、並列
用遮断器３の各々を開とする。

続いて、可変速制御装置11により交流励磁機２の回転
子巻線2bを交流励磁し、交流励磁機２を誘導電動機とし
て始動させる。回転速度が定格速度付近に達したら可変
速制御装置11による交流励磁を一旦停止して短絡用断路
器４を開く。その後、再び可変速制御装置11により交流
励磁機２の回転子巻線2bを交流励磁し、交流励磁機２の
固定子巻線2a側に系統と電圧、周波数および位相を同じ
くした電圧を発生させる。次に、並列用遮断器３を閉と
して交流励磁機２を系統に並列させる。さらに、ポンプ
水車１の図示しない流量調整弁を開いて揚水運転に入
り、交流励磁機２は系統８から受電してポンプ水車１を
ポンプとして駆動させて揚水を行う。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、発電所の建屋では上記した機器類を設
置できるスペースは一般に狭く限られている場合が多
い。このため、少なくない数の遮断器や断路器を据付け
ることが困難なことがあり、少しでもこれらの機器の据
付け占有場所の縮小が切望されていた。

そこで、本発明は、可変速揚水発電設備の始動方法を
見直すことにより、不要な遮断器を減らし、より簡素
で、従来と同等の機能を有する可変速揚水発電設備を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） このために本発明では、発電運転用断路器と揚水運転
用断路器とを並列に接続して、その一端を交流励磁機の
固定子側に接続し、その他端を遮断器を介して系統に接
続すると共に、可変速制御装置の入力側に接続し、可変
速制御装置の出力側を交流励磁機の回転子側に接続する
ようにしたものである。

（作用） 本発明は、発電運転または揚水運転の始動時に交流励
磁機を系統に並列する際、発電運転用断路器または揚水
運転用断路器を用いることにより並列用遮断器を省くこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の第１実施例を示す可変速揚水発電
設備の主回路構成図である。

図中、第４図と同一符号は同一または相当部分を示
し、異なる点は、並列用遮断器３と電源遮断器10の代わ
りに主変圧器低圧側遮断器13を主変圧器５の低圧側に設
置し、所内母線12は主変圧器低圧側遮断器13の主変圧器
５の側に接続した点、および主変圧器低圧側遮断器13の
他端には、発電運転用断路器６、揚水運転用断路器７お
よび可変速制御装置11の各々を接続した構成としている
点である。

次に、第１図に示した第１実施例の可変速揚水発電設
備の始動および運転方法について説明する。

先ず、発電のための運転を行う場合は、送電線遮断器
９、主変圧器低圧側遮断器13を閉とし、発電運転用断路
器６、揚水運転用断路器７、短絡断路器４を開としてお
く。次に、ポンプ水車１の図示しない流量調整弁を開い
てポンプ水車１の回転を開始し、回転速度が定格速度付
近にまで達したら可変速制御装置11により交流励磁機２
の回転子巻線2bを励磁して交流励磁機２の固定子巻線2a
側に系統と電圧、周波数および位相を同じくした電圧を
発生させる。その後、発電運転用遮断器６を閉として交
流励磁機２を系統８に並列して発電運転に入り交流励磁
機２から系統８に対して電力を送出する。

一方、揚水のための運転を行う場合は、送電線遮断器
９、主変圧器低圧側遮断器13および短絡用断路器４を閉
とすると共に、発電運転用断路器６および揚水運転用断
路器７を開としておく。続いて、可変速制御装置11によ
り交流励磁機２の回転子2bを交流励磁し、交流励磁機２
を誘導電動機として始動させる。回転速度が定格速度付
近に達したら可変速制御装置11による交流励磁を一旦停
止して短絡用断路器４を開く。その後、再び可変速制御
装置11により交流励磁し、交流励磁機２の固定子巻線2a
側に系統と電圧、周波数および位相を同じくした電圧を
発生させる。

次に、揚水運転用断路器７を閉として交流励磁機２を
系統に並列させる。さらに、ポンプ水車１の図示しない
流量調整弁を開いて揚水運転に入り、交流励磁機２は系
統８から受電してポンプ水車１をポンプとして駆動させ
て揚水を行う。

なお、発電運転時および揚水運転時共に、始動時に並
列される場合、交流励磁機２の電圧、周波数および位相
を系統８に合わせる制御を可変速制御装置11が行うこと
ができるから、電圧、周波数および位相を瞬時のみでは
なく継続して系統８と同じに保つことができる。したが
って、発電運転用断路器６または揚水運転用断路器７を
閉として並列にする際にも突入電流は発生しないから、
従来例で説明した並列用遮断器を設ける必要はない。

また、交流励磁機２の固定子2aおよびこれに接続され
ている主回路で短絡事故等が発生した場合、系統８から
流入する故障電流は主変圧器低圧側遮断器13で遮断でき
るので、並列用遮断器３は設けなくても支障がない。同
様に、交流励磁機２の回転子2b、可変速制御装置11およ
びこれに接続されている主回路で短絡故障等が発生した
とき、系統８から流入する故障電流は主変圧器低圧側遮
断器13で遮断できるので、従来例で説明した電源遮断器
10を設けなくても支障がない。

また、所内母線12で短絡故障等が発生したときは、系
統８から流入する故障電流は送電線遮断器９で遮断で
き、交流励磁機２から流入する故障電流は主変圧器低圧
側遮断器13で遮断できるので支障は生じない。

以上説明したように本実施例は従来例で示した並列用
遮断器３および電源遮断器10の代わりに主変圧器低圧側
遮断器13を設け、発電運転用断路器６または揚水運転用
断路器７で並列を行うようにしたので、遮断器の数が減
少し、発電所の機器設置場所の縮小に貢献することがで
きる。

第２図は本発明の第２実施例を示す可変速揚水発電設
備の主回路構成図である。第２実施例は第１図に示す第
１実施例に対し更に主変圧器低圧側遮断器13を削除して
実施したものである。

第３図は本発明の第３実施例を示す可変速揚水発電設
備の主回路構成図である。第３実施例は、第１図に示す
第１実施例に対し送電線遮断器９を削除して実施したも
のである。第２実施例および第３実施例は所内母線12が
別系統に接続される場合に適用することができ、第１実
施例と同等の機能を有し、さらに遮断器を削除している
ので、発電所設置場所の縮小に貢献することができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明では、可変速揚水発電設備として
必要最小限の遮断器および断路器のみを設け、不必要な
遮断器を削除したので、発電所の機器設置場所の縮小に
貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す可変速揚水発電設備
の主回路構成図、第２図は本発明の第２実施例を示す可
変速揚水発電設備の主回路構成図、第３図は本発明の第
３実施例を示す可変速揚水発電設備の主回路構成図、第
４図は従来例を示す可変速揚水発電設備の主回路構成図
である。 １……ポンプ水車、２……交流励磁機、2a……交流励磁
機の固定子、2b……交流励磁機の回転子、４……短絡用
断路器、５……主変圧器、６……発電運転用断路器、７
……揚水運転用断路器、８……系統、９……送電線遮断
器、11……可変速制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ水車に回転子を直結した交流励磁機
   の固定子巻線に短絡用断路器を接続すると共に、前記固
   定子巻線に並列接続する発電運転用断路器と揚水運転用
   断路器との各一端を接続する一方、前記発電運転用断路
   器と揚水運転用断路器の各他端とを変圧器及び遮断器を
   介して系統電源に接続し、前記交流励磁機の回転子巻線
   へ可変速制御装置を接続し、前記交流励磁機の固定子巻
   線から発生する周波数、位相、電圧が前記系統電源の周
   波数、位相、電圧となるように交流励磁して並列可能状
   態の場合に、前記系統電源に並列させる可変速揚水発電
   設備の運転方法において、 発電運転始動時には、前記回転子巻線を水車によって所
   定速度に回転させた後に前記交流励磁を前記回転子巻線
   に加えて、前記固定子巻線からの出力が並列可能状態と
   なったとき、前記発電運転用断路器を閉路状態として並
   列を行う一方、 揚水運転始動時には、前記短絡用断路器を閉路状態とし
   て前記回転子巻線へ前記交流励磁を加えて始動させ、所
   定速度となったとき、前記交流励磁を一旦停止し、前記
   短絡用断路器を開路状態とした後に再び交流励磁して前
   記固定子巻線の出力が前記並列可能状態となったとき、
   前記揚水運転用断路器を閉路状態として並列を行うこと
   を特徴とする可変速揚水発電設備の運転方法。