JPS61175271A - ポンプ水車の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は揚水発電所において、ポンプ水車を高揚程運転
する際に発生する騒音や振動を低下さけ、機器の寿命を
増大できるＪ：うにしたポンプ水車の運転制御方法に関
１−る。

〔発明の技術的背尿とその問題点〕

一般に、揚水発電所においては、上池と下池との水位差
を検出し、この水位差に適合するようガイドベーンの聞
庶を機械的なカムや電子機器を用いて制御りることによ
り、ポンプ水車を高効率運転状態で運転するＪ：うにし
ている。

しかしながら、ポンプ水車を揚水運転する場合において
、上池と下池の水位差、叩ら揚程が上昇すると、揚水量
が減少し、ランナ羽根に流入する水がバンド側に偏るた
め、ランチ内に二次流れが発生し、振動が増大する。

落差変動範囲が比較的小さい発電所の場合には、ポンプ
水車の二次流れ領域を避けて機器の説話が行なわれるが
、落差変動範囲が大きい場合には、二次流れ領域を避（
）た段目を行おうと覆ると、ポンプ水車の寸法が過大と
なり、経済性が著しく低下するため、やむをえず二次流
れ領域を使用することになる。

ポンプ水車を一定速度で運転する場合のポンプ特性は通
常、第２図に示Ｊ−ようになる。同図中、曲線へ　・〜
Δ６はポンプ水車のガイドベーン開度を一定に保持しｌ
こ揚台の揚水量と揚程（または上池と下池間の水位差）
の関係を示Ｊ゛特性曲線である。

従来（，１、下池ど下池間の水位差を検出し、第２図’
Ｄ　曲線ＩＣＹ　Ａ　　〜Ａ６にＪ：つて形成される運
転包絡線Ｂに沿ってガイドベーン開度を制御していた。

即ら、第２図において最低使用水位差’ＩＮＩＮの場合
、ガイドベーン開度は曲線△１上のＸ点にあり、にｌご
、最高使用水位差１１．８の場合、ガイドベーン開度は
曲線Ａ５Ｊ二のＹ点にある。

一方、揚水ｉ、ｉｉを減少させていくど、ガイドベーン
の聞ｒで〔に関係なく、ランナの入口側に二次流れが発
生する揚水ｎ　Ｑ　ｏが必ず存在する。従って、落差変
動範囲が大ぎいど、運転包絡線口上に二次流れ介牛流吊
Ｑｏ′？ｊなわら０点が存在し、この点の揚程１−１ｏ
から最高使用水位差”ＨＡＸの範囲ではランチ内に渦が
発生し、過大な騒音や振動を牛じＣ機器のＸｔ命に悪影
響を及ぼＪという欠点があつｌこ　。

（発明の目的） 本発明は背狽技１（：ｉにおける」述の如き欠点を除去
すべく　＜ｒ　７＼れた１）ので、落差変動範囲の大ぎ
な揚水発電所においてもランプ内に発生づ−る二次流れ
を抑制し、静粛な揚水運転を可能とするポンプ水車の運
転制御方法を提供Ｊ−る事を目的と覆る。

〔発明の側型〕

本発明のポンプ水車の運転制御方法に１、上述の目的を
達成するため、回転速度可変形の発電電動機に直結され
たポンプ水車を揚水運転覆る場合、上池と下池の水位差
１−１１を水位差検出装置ににつで検出し、この水位差
１−１１が、ランチにお（Ｊる二次流れを回避Ｊ−るた
めに必要な水位差設定値１−１゜を越えた際、ポンプ水
車の運転速度をポンプ水車゛の規定速度Ｎ　に対し、（
Ｈ１／Ｈｐ）１／ｌ−１）　　　Ｎ。

ｏ　　　　　　　　　　　Ｉｐ に増速ざ仕ることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明が適用される揚水発電所の概略構成を示
すもので、発電電動機１どしては誘尋電動機また【、１
周波数変換装置により速度制御される回転速度可変形の
電動機が使用される。この発電電動機１（１十池２と下
池３０間を結ぶ水路４の途中に設置したポンプ水車５に
直結され、ポンプ水車５ににり駆動されて発電運転を行
い、にた、ポンプ水車５を駆動して揚水運転を行う。

下池２どト曲３には水位検出器（図示せず）が設置され
、上池水位ｔｌＡおＪ：び下池水位１−ＩＢを検出する
。これらの検出１ｉＦｊＬｌ　　、１−ＩＢは水何Ｉ差
検出装置６に導かれ、水位差］−１１を出力する。

本発明に４３いては、揚水運転時に水ｆＯ差１１１が予
め設定された水位差設定値ト１．（後述）を越えた際、
ポンプ水車の運転速度Ｎを１−１１／　ｔ−Ｉ　Ｐの平
方根に比例して増速ざ−ける。

第１図は本発明の実施例における制御シーケンスを説明
Ｊる６のであり、上池水位１１八と下池水位１−１８は
水位差検出装置６に入力されて水位差１−１　　を出力
する。この水位差１１１は比較器７に入カされ、ランプ
内に二次流れが発生する限界揚程１−１ｏＪ：りも若干
低い値に設定された水位差設定値Ｈ１と比較される。

１−１１＞　１−１　、のどきは、演算回路８において
、二次流れの発生を回避するために必要なポンプ水車の
回転速度Ｎが次式により演算される。

Ｎ＝（１−１／　　ト１）Ｎ　　ｏ　　　　　　　・・
・　　（１）Ｐ 但し、Ｎｏ：ポンプ水車の定格速度 この演算結果は速度制御回路９に導かれ、発電電動機１
はＮ。からＮへの速度制御を行なわれる。

なお、比較器７の入力が１−１　　＞　１−１　、を満
足しないときは、発電電動１幾１は比較器７からの出力
により、定格速度Ｎ。で運転される。

〔発明の作用〕

次に第４図を参照して、本発明の詳細な説明Ｊ−る。

第４図はポンプ水車の揚程１−１と流量Ｑの特性、いわ
ゆるｌ−１−Ｑ特１１を示すもので、ポンプ水中が定格
速度Ｎ。で運転される場合、ポンプ水車の揚水量Ｑは揚
程１−１の変動により包絡線１３」−を移動する。

落差変動範囲の大きな揚水発電所においては、第２図に
つき説明したにうに、一定の揚水量Ｑ。

以■ζにイするどランナ内に二次流れが発生ずる。この
場合の揚程を１−１　ｏとし、包４８線−にの点をＰど
すると、点Ｐはポンプ水中の速１αをＮ　からＮ１へ変
化さ１！た際、４１２式お、Ｊ−び第３式（Ｎ１／Ｎｏ
）　　＝Ｈ／Ｈｏ　・１２）Ｎ１／Ｎｏ　−０／Ｑｏ　
　　　　・・・（３）をｆ６ｆ足りる関係を保らながら
曲線ＣＦをＰ′点に移動し、包絡線もＢ′に変化する。

ここで、水位差ｌ−１１が １１　　＝ｌ−ＩＡｌＩＢ＞ＩＩｏ　　　　　・−（’
ｌ）どなったどＪ−るど、定格法１身Ｎ　では、１１１
は包絡線Ｂ十のΔ点にあり、二次流れの発生領域内にあ
るが、ポンプ水車を増速してＮ１どするど、Ａ点は水位
差１−１１線上を平行移動し、曲線Ｎ１どの交点Ｐ′に
移行り−る。同様に、最高揚程”’ＨＡｘの場合にＧＪ
Ｉ　Ｎ　２の速１良で運転することににす、曲線Ｃど曲
線ＲＴＪどの交点ｐ　ｎでの運転が可能どなり、二次流
れ領域を避１ノる事ができる。

従って、水位、＋　１−１１の状態においてポンプ水車
の回転速度Ｎを第１式により、Ｎｏに対して一定比率、
叩ら（ＩＩ　　／＋１．）の平方根の大きさに比例して
増速ざ仕ることにより、二次流れの発生を回避すること
ができる。

〔発明の効果〕

上述のごどく、本発明の運転制御方法を採用すれば、二
次流れ領域を外れた状態で揚水運転を行うことができ、
落差変動範囲の大ぎな発電所において゛ｂ二次流れに伴
う騒音や振動を回避して静粛な運転が可能となり、機器
の寿命を増大出来るなど、大きな効果を′４ｉすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御シーケンスの説明図、第２図は一
般的な＋−１−Ｑ特性を例示するグラフ、第３図は本発
明が適用される揚水発電所を例示−づる概略図、第４図
は本発明の詳細な説明するための１−Ｉ　Ｔ　Ｑ特性図
である。 １・・・発電電動機、２・・・上池、３・・・下池、４
・・・水−７＝ 路、５・・・ポンプ水車、６・・・水位差検出装閥、７
・・・比較器、８・・・油筒回路、９・・・速度制御回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　回転速度可変形の発電電動機に直結されたポンプ水
   車を揚水運転する場合、上池と下池の水位差Ｈ＿１を水
   位差検出装置によって検出し、この水位差Ｈ＿１が、ラ
   ンナにおける二次流れを回避するために必要な水位差設
   定値Ｈ＿ｐを越えた際、ポンプ水車の運転速度をポンプ
   水車の規定速度Ｎ＿０に対し、（Ｈ＿１／Ｈ＿ｐ）＾１
   ＾／＾２に増速させることを特徴とするポンプ水車の運
   転制御方法。