JP3386477B2 - 水力発電設備の運転方法及びその装置 - Google Patents
水力発電設備の運転方法及びその装置Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は水車又はポンプ水車に発
電機を直結してなる水力発電設備を水車発電の状態から
系統内電力の需要急増に対応する待機運転ないし電力系
統の調相運転に移行するための運転方法及び運転装置に
関するものである。
電機を直結してなる水力発電設備を水車発電の状態から
系統内電力の需要急増に対応する待機運転ないし電力系
統の調相運転に移行するための運転方法及び運転装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の例を図を用いて説明する。図
２は水力発電設備の模式縦断面図であり、１は水車ラン
ナ室、２は給気弁、３はケ−シング、４はガイドベ−
ン、５はドラフトパイプ、６は水車ランナ、７は水車、
８は発電機、９は電力系統、１０は水位検出器を示して
いる。同図において、ケーシング３からガイドベーン４
に流入した圧力水がガイドベーン４で水量制御されてガ
イドベーン４を通過した後、圧力水が水車ランナ室１内
の水車ランナ６に作用することにより、水車７に回転エ
ネルギーを与え、水車７と軸どうしが直結されている発
電機８を回転させて誘導起電力を発生させ、電力系統９
に送電するようになっている。また、発電運転から待機
運転ないし調相運転に移行する場合は、発電運転中にガ
イドベーン４を全閉鎖してケーシング３からの圧力水を
止水し、かつ給気弁２を開いて圧縮空気を水車ランナ室
１に送り込み、水車７回りの水位をドラフトパイプ５の
位置まで押し下げ、水車７を空転状態にさせて待機運転
ないし調相運転に切り替えている。その際、ドラフトパ
イプ５の位置まで押し下げた水面の水位は水位検出器１
０で検出している。
２は水力発電設備の模式縦断面図であり、１は水車ラン
ナ室、２は給気弁、３はケ−シング、４はガイドベ−
ン、５はドラフトパイプ、６は水車ランナ、７は水車、
８は発電機、９は電力系統、１０は水位検出器を示して
いる。同図において、ケーシング３からガイドベーン４
に流入した圧力水がガイドベーン４で水量制御されてガ
イドベーン４を通過した後、圧力水が水車ランナ室１内
の水車ランナ６に作用することにより、水車７に回転エ
ネルギーを与え、水車７と軸どうしが直結されている発
電機８を回転させて誘導起電力を発生させ、電力系統９
に送電するようになっている。また、発電運転から待機
運転ないし調相運転に移行する場合は、発電運転中にガ
イドベーン４を全閉鎖してケーシング３からの圧力水を
止水し、かつ給気弁２を開いて圧縮空気を水車ランナ室
１に送り込み、水車７回りの水位をドラフトパイプ５の
位置まで押し下げ、水車７を空転状態にさせて待機運転
ないし調相運転に切り替えている。その際、ドラフトパ
イプ５の位置まで押し下げた水面の水位は水位検出器１
０で検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
場合は、ガイドベーンを全閉鎖した後で水車ランナ室へ
圧縮空気を送り込むものである。そのため、ガイドベー
ン全閉鎖付近では、水車室内の水を強制撹拌することに
より水車に大きな撹拌抵抗が作用し、これが電力系統の
負荷動揺及び周波数変動を引き起し、特に小容量の電力
系統の場合は、同系統の他の発電設備の電力動揺、及び
部分的送電停止を引き起し、更に同系統の全停電に波及
する恐れがあった。このような電力系統の負荷動揺の状
況を図を用いて説明する。
場合は、ガイドベーンを全閉鎖した後で水車ランナ室へ
圧縮空気を送り込むものである。そのため、ガイドベー
ン全閉鎖付近では、水車室内の水を強制撹拌することに
より水車に大きな撹拌抵抗が作用し、これが電力系統の
負荷動揺及び周波数変動を引き起し、特に小容量の電力
系統の場合は、同系統の他の発電設備の電力動揺、及び
部分的送電停止を引き起し、更に同系統の全停電に波及
する恐れがあった。このような電力系統の負荷動揺の状
況を図を用いて説明する。
【０００４】図３は従来例の水力発電設備が発電運転か
ら待機運転ないし調相運転に移行する過程の状況の説明
図である。同図に示すように、ガイドベーンが閉鎖して
いく過程で発電機出力が零となり、更にガイドベーンを
閉鎖していくと水車発電機に電力系統から電力が入力す
るモータリングの状態となるが、ガイドベーンが全閉鎖
となる付近では、水路が遮断されて水は流れず、水車ラ
ンナ室内は擾乱状態となるため、水車に大きな撹拌損失
が生じていた。このため、発電機への入力が大きく変動
し、上述のように電力系統の負荷動揺の問題等を引き起
していた。
ら待機運転ないし調相運転に移行する過程の状況の説明
図である。同図に示すように、ガイドベーンが閉鎖して
いく過程で発電機出力が零となり、更にガイドベーンを
閉鎖していくと水車発電機に電力系統から電力が入力す
るモータリングの状態となるが、ガイドベーンが全閉鎖
となる付近では、水路が遮断されて水は流れず、水車ラ
ンナ室内は擾乱状態となるため、水車に大きな撹拌損失
が生じていた。このため、発電機への入力が大きく変動
し、上述のように電力系統の負荷動揺の問題等を引き起
していた。
【０００５】本発明の目的は、水力発電設備の発電運転
から待機運転ないし調相運転へ移行する過程において、
水車発電機への入出力の変動を極力抑える方法及びその
装置を提供することである。
から待機運転ないし調相運転へ移行する過程において、
水車発電機への入出力の変動を極力抑える方法及びその
装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、次のように
して達成することができる。 （１） 水車ランナへの流量を調節するために開度を調
節可能なガイドベーンを備た水車に発電機を直結してな
る水力発電設備を前記ガイドベーンを開状態にして前記
ランナに水流を与えて行う発電運転から、前記ガイドベ
ーンを閉鎖して水車ランナ室内の水を圧縮空気により押
し下げた状態で行う待機運転ないし調相運転に移行する
ための水力発電設備の運転方法において、前記ガイドベ
ーンを閉動作させることにより、前記ランナへの水流が
減少して前記発電機の出力がゼロ付近になったことを検
出して直ちに前記水車ランナ室へ前記圧縮空気を送り込
むことを特徴とする前記発電運転から前記待機運転ない
し調相運転に移行すること。
して達成することができる。 （１） 水車ランナへの流量を調節するために開度を調
節可能なガイドベーンを備た水車に発電機を直結してな
る水力発電設備を前記ガイドベーンを開状態にして前記
ランナに水流を与えて行う発電運転から、前記ガイドベ
ーンを閉鎖して水車ランナ室内の水を圧縮空気により押
し下げた状態で行う待機運転ないし調相運転に移行する
ための水力発電設備の運転方法において、前記ガイドベ
ーンを閉動作させることにより、前記ランナへの水流が
減少して前記発電機の出力がゼロ付近になったことを検
出して直ちに前記水車ランナ室へ前記圧縮空気を送り込
むことを特徴とする前記発電運転から前記待機運転ない
し調相運転に移行すること。
【０００７】（２） 前記水車ランナ室へ前記圧縮空気
の送り込みを開始した直後からの前記ガイドベーンの閉
鎖速度を、該時点までの前記ガイドベーンの閉鎖速度よ
りも緩やかにするようにしたこと。
の送り込みを開始した直後からの前記ガイドベーンの閉
鎖速度を、該時点までの前記ガイドベーンの閉鎖速度よ
りも緩やかにするようにしたこと。
【０００８】（３） 水車ランナへの流量を調節するた
めに開度を調節可能なガイドベーンを備た水車に発電機
を直結してなる水力発電設備を前記ガイドベーンを開状
態にして前記ランナに水流を与えて行う発電運転から、
前記ガイドベーンを閉鎖して水車ランナ室内の水を圧縮
空気により押し下げた状態で行う待機運転ないし調相運
転に移行するための水力発電設備の運転制御装置におい
て、前記ガイドベーンを閉動作させることにより、前記
ランナへの水流が減少して前記発電機の出力がゼロ付近
になったことを検出する装置及び前記発電機出力を検出
する装置の検出信号により前記水車ランナ室へ前記圧縮
空気を送り込みを開始する給気装置を備えたこと。
めに開度を調節可能なガイドベーンを備た水車に発電機
を直結してなる水力発電設備を前記ガイドベーンを開状
態にして前記ランナに水流を与えて行う発電運転から、
前記ガイドベーンを閉鎖して水車ランナ室内の水を圧縮
空気により押し下げた状態で行う待機運転ないし調相運
転に移行するための水力発電設備の運転制御装置におい
て、前記ガイドベーンを閉動作させることにより、前記
ランナへの水流が減少して前記発電機の出力がゼロ付近
になったことを検出する装置及び前記発電機出力を検出
する装置の検出信号により前記水車ランナ室へ前記圧縮
空気を送り込みを開始する給気装置を備えたこと。
【０００９】
【作用】本発明の方法または装置の場合は、水力発電設
備の発電機が系統送電中に水車のガイドベーンを閉鎖す
ると、そのガイドベーンの無負荷開度以下では発電機は
水車、発電機の回転損失分を系統側から受電するいわゆ
る入力状態となり、その場合は発電機がモータリング状
態でバランスする。本発明では、水車発電機への入力が
増加し、入力が変動し始めた瞬間又はこの極近傍時点に
水車ランナ室へ圧縮空気を送り込んで水車を空転状態に
し、水車に加わる負荷を極端に軽減させてしまうので、
電力系統へ与える電力動揺は軽微なものとなる。すなわ
ち、本発明における圧縮空気の送り込み開始時において
は、ガイドベーンが小開きで、ケーシングからの圧力水
が渦流状態で水車ランナに作用している状態にあるた
め、圧縮空気は比較的平静に水面を押し下げるので、圧
縮空気が直接ドラフトチューブ側に漏洩することが防止
され、従来のガイドベーンが全閉鎖されて水車ランナ室
の水が擾乱状態にあるところへ圧縮空気を送り込む場合
に比べて、水位押し下げを短時間に行うことができる。
備の発電機が系統送電中に水車のガイドベーンを閉鎖す
ると、そのガイドベーンの無負荷開度以下では発電機は
水車、発電機の回転損失分を系統側から受電するいわゆ
る入力状態となり、その場合は発電機がモータリング状
態でバランスする。本発明では、水車発電機への入力が
増加し、入力が変動し始めた瞬間又はこの極近傍時点に
水車ランナ室へ圧縮空気を送り込んで水車を空転状態に
し、水車に加わる負荷を極端に軽減させてしまうので、
電力系統へ与える電力動揺は軽微なものとなる。すなわ
ち、本発明における圧縮空気の送り込み開始時において
は、ガイドベーンが小開きで、ケーシングからの圧力水
が渦流状態で水車ランナに作用している状態にあるた
め、圧縮空気は比較的平静に水面を押し下げるので、圧
縮空気が直接ドラフトチューブ側に漏洩することが防止
され、従来のガイドベーンが全閉鎖されて水車ランナ室
の水が擾乱状態にあるところへ圧縮空気を送り込む場合
に比べて、水位押し下げを短時間に行うことができる。
【００１０】また、水車ランナ室へ圧縮空気の送り込み
が開始された直後からのガイドベーンの閉鎖速度を、こ
の時点までのガイドベーンの閉鎖速度よりも緩やかにす
ることにより、圧力水の渦流状態がより長く保持され水
位押し下げをより長時間保持しそれにより圧縮空気の押
し下げをより効果的なものにしている。
が開始された直後からのガイドベーンの閉鎖速度を、こ
の時点までのガイドベーンの閉鎖速度よりも緩やかにす
ることにより、圧力水の渦流状態がより長く保持され水
位押し下げをより長時間保持しそれにより圧縮空気の押
し下げをより効果的なものにしている。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２を用いて説
明する。図１は一実施例における発電運転から待機運転
ないし調相運転に移行する過程の状況の説明図であり、
図２は前出の図面である。本実施例では、水車発電機へ
の入力が変動し始めた瞬間又はその極近傍時をセンサ
（図示せず）により検出して、給気弁２を作動させ、圧
縮空気を送り込んでいる。この状態ではガイドベーンは
全閉にいたっていないので水車室内の水流が旋回状態を
呈しているため、圧縮空気は比較的平静に水面に作用し
てこれを押し下げるように働き、同水面は速やかに降下
して水車ランナ周囲の水を除去して水車７の撹拌損失が
大きく低下させる。その結果、発電運転から待機運転な
いし調相運転に移行する過程において発生する電力動揺
を大きく低減することができる。本実施例では水車ラン
ナ室１内の水と圧縮空気との置換が水位検出器１０によ
り検出され給気弁２が閉じることにより、水位が制御さ
れるようになっている。
明する。図１は一実施例における発電運転から待機運転
ないし調相運転に移行する過程の状況の説明図であり、
図２は前出の図面である。本実施例では、水車発電機へ
の入力が変動し始めた瞬間又はその極近傍時をセンサ
（図示せず）により検出して、給気弁２を作動させ、圧
縮空気を送り込んでいる。この状態ではガイドベーンは
全閉にいたっていないので水車室内の水流が旋回状態を
呈しているため、圧縮空気は比較的平静に水面に作用し
てこれを押し下げるように働き、同水面は速やかに降下
して水車ランナ周囲の水を除去して水車７の撹拌損失が
大きく低下させる。その結果、発電運転から待機運転な
いし調相運転に移行する過程において発生する電力動揺
を大きく低減することができる。本実施例では水車ラン
ナ室１内の水と圧縮空気との置換が水位検出器１０によ
り検出され給気弁２が閉じることにより、水位が制御さ
れるようになっている。
【００１２】さらに、本実施例の場合は、ガイドベーン
４が小開きで、ケーシング３からの圧力水が渦流状態で
水車ランナ６に作用しているところへ圧縮空気を送り込
み、またこの渦流状態が長引くようにガイドベーン４の
閉鎖速度を調節している。そのために水車ランナ室１内
の水位を下がり易くなり、短時間で水面の押し下げを可
能にしている。
４が小開きで、ケーシング３からの圧力水が渦流状態で
水車ランナ６に作用しているところへ圧縮空気を送り込
み、またこの渦流状態が長引くようにガイドベーン４の
閉鎖速度を調節している。そのために水車ランナ室１内
の水位を下がり易くなり、短時間で水面の押し下げを可
能にしている。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、電力系統からの入出力
の変動を検出し、発電機の出力ゼロ近傍またはガイドベ
ーンの無負荷開度付近のタイミングで圧縮空気を供給す
るので、水車室内の水面押し下げが効果的に行われ、水
力発電設備の発電運転から待機運転ないし調相運転に移
行する過程において発生する電力系統から水車発電機へ
の入力の変動を、極めて小さく抑えることができる。
の変動を検出し、発電機の出力ゼロ近傍またはガイドベ
ーンの無負荷開度付近のタイミングで圧縮空気を供給す
るので、水車室内の水面押し下げが効果的に行われ、水
力発電設備の発電運転から待機運転ないし調相運転に移
行する過程において発生する電力系統から水車発電機へ
の入力の変動を、極めて小さく抑えることができる。
【図１】本発明の一実施例における水力発電設備の発電
運転から待機運転ないし調相運転に移行する過程の状況
の説明図である。
運転から待機運転ないし調相運転に移行する過程の状況
の説明図である。
【図２】水力発電設備の模式縦断面図である。
【図３】従来例における水力発電設備の発電運転から待
機運転ないし調相運転に移行する過程の状況の説明図で
ある。
機運転ないし調相運転に移行する過程の状況の説明図で
ある。
１…水車ランナ室、２…給気弁、３…ケーシング、４…
ガイドベーン、５…ドラフトパイプ、６…水車ランナ、
７…水車、８…発電機、９…電力系統、１０…水位検出
器。
ガイドベーン、５…ドラフトパイプ、６…水車ランナ、
７…水車、８…発電機、９…電力系統、１０…水位検出
器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F03B 1/00 - 11/08
Claims (3)
- 【請求項１】 水車ランナへの流量を調節するために開
度が調節可能なガイドベーンを有する水車と、前記水車
に直結した発電機を備えた水車発電設備を、前記ガイド
ベーンを開状態にして前記水車ランナに水流を与えて行
う発電運転から、前記ガイドベーンを閉鎖して水車ラン
ナ室内の水を圧縮空気により押し下げた状態で行う待機
運転ないし調相運転に移行するための水力発電設備の運
転方法において、前記ガイドベーンを閉動作させること
により、前記ランナへの水流が減少して前記発電機の出
力がゼロ付近になったことを検出して直ちに前記水車ラ
ンナ室へ前記圧縮空気を送り込むことを特徴とする水力
発電設備に運転方法。 - 【請求項２】 前記水車ランナ室へ前記圧縮空気の送り
込みを開始した直後からの前記ガイドベーンの閉鎖速度
を、その時点間での前記ガイドベーンの閉鎖速度よりも
緩やかにする請求項１記載の水力発電設備の運転方法。 - 【請求項３】 水車ランナへの流量を調節するために開
度が調節可能なガイドベーンを有する水車と、前記水車
に直結した発電機を備えた水車発電設備を、前記ガイド
ベーンを開状態にして前記水車ランナに水流を与えて行
う発電運転から、前記ガイドベーンを閉鎖して水車ラン
ナ室内の水を圧縮空気により押し下げた状態で状態で行
う待機運転ないし調相運転に移行するための水力発電設
備の運転制御装置において、前記ガイドベーンを閉動作
させることにより、前記ランナへの水流が減少して前記
発電機の出力がゼロ付近になったことを検出する装置及
び前記発電機出力を検出する装置の検出信号により前記
水車ランナ室への前記圧縮空気を送り込みを開始する給
気装置を備えたことを特徴とする水力発電設備に運転制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09592191A JP3386477B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 水力発電設備の運転方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09592191A JP3386477B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 水力発電設備の運転方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325779A JPH04325779A (ja) | 1992-11-16 |
| JP3386477B2 true JP3386477B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=14150745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09592191A Expired - Fee Related JP3386477B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 水力発電設備の運転方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3386477B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP09592191A patent/JP3386477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04325779A (ja) | 1992-11-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |