JPS6373889A - 可変速誘導機の揚水運転始動制御方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はｊ常水発電プラントの交流可変速システムにお
いで、特に揚水運転を始動する際に、起動して系統電源
に同期並入して後、揚水負荷運転を開始するまでの過程
における揚水運転始動制御方法に関するものである。

（従来の技術） 近年の揚水発電プラントは、原子力発電プラントに対応
してますます大容量化し、また立地条件やポンプ水車の
効率上からも高落差の傾向にある。一般的に、落差変動
の大きい揚水発電プラントでは、揚水負荷運転中の効率
運転を目的としで、落差（揚程）に応じて適正なガイド
ベーン開度にるために、その運転効率の向上を図るには
限界がある。そこで最近では、同期機に代えて誘導機を
適用し、その回転子側にサイクロコンバータを接続した
交流可変速システムが提案されている。

第５図は、この種の揚水発電プラントの交流可変速シス
テムの主回路構成例を示したものである。

第５図においで、１はポンプ水車、２は回転子側が上記
ポンプ水車１に機械的に直結されると共に。

固定子側が並列用しゃ断器３を介して系統電源４に接続
可能に設けられた誘導機である。また、この誘導機２の
固定子側には、始動用断路器５が接続されている。一方
、６はその入力側がサイクロコンバータ用しゃ断器７を
介して上記系統電源４に接続され、当該系統電源４周波
数を所要周波数に変換するためのサイリスク等からなる
サイクロコンバータ系統電源であり、その出力側は」１
記誘導機２の回転子側に接続されている。

かかる交流可変速システムは、揚水負荷運転になると、
サイクロコンバータ６によりポンプ水車１のガイドベー
ン開度と回転数を、その時の落差（揚程）に応じて適正
値に調整制御することによって高効率運転を可能ならし
めると共に、特に夜間の継続容量（余剰電力）に対して
許容入力量になるように、ガイドベーン開度と回転数を
調整制御することもできる。

しかるに、このような交流可変速システムでは、揚水運
転の始動から負荷運転中の適正回転数に制御する過程に
おいで、系統電源並入時から揚水負荷運転開始までの回
転数をいかにするかが問題となる。そして一般的に、揚
水運転の始動時には反抗トルクを軽減するために、ドラ
フトに圧縮空気を給気してポンプ水車１を空転状態で昇
速し、系統電源並人後にドラフトの排気を行ない、プラ
イミング水圧確立でガイドパーンを開いて揚水負荷運転
を開始するようにしている。しかしながら、プライミン
グ水圧が完全に確立するまではポンプは締切状態となり
、この時の回転数が高ければ高い程ポンプ水車１に対し
て必要以上の締切圧力がかかっで、振動発生や温度変化
を与えることになり、始動−停止回数の非常に多い揚水
発電プラントにとっては、結果的にポンプ水車１の故障
の要因となったり、また寿命にも影響することにもなり
重要な問題である。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように、従来の揚水発電プラントにおける交流可
変速システムの始動方法では、揚水運転始動しで、系統
電源並入時から揚水負荷運転開始までの間にポンプ水車
に与える機械的負担が大きく、ポンプ水車に対して必要
以上の締切圧力がかかり、ポンプ水車を故障させたり寿
命を短かくしてしまうというような問題があった。

そこで本発明では、揚水発電プラントの交流可変速シス
テムにおいで、揚水運転始動しで、系統電源並入時から
揚水負荷運転開始までの間にポンプ水車に与える機械的
負担を軽減し、ポンプ水車への機械的安全性を確保する
と共に寿命を向上させることが可能な可変速誘導機の揚
水運転始動制御方法を提供することを目的とするもので
ある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、ポンプ水車と
、回転子側が上記ポンプ水車に機械的に直結されると共
に、固定子側が系統電源に接続可能に設けられた誘導機
と、この誘導機の回転子側に接続され、上記系統電源周
波数を所要周波数に変換するサイクロコンバータとを備
えて構成される揚水発電プラントの交流可変速システム
においで、上記揚水発電プラントの揚水運転を始動する
に際しで、まずドラフト水面押下げが完了したことを条
件に起動しで、上記サイクロコンバータから誘導機に所
要周波数の電源を供給して昇速し、次にポンプ締切状態
におけるプライミング水圧を確立する最小回転数まで昇
速した時点で、上記サイクロコンバータにより誘導機に
交流励磁を与えて当該誘導機を上記系統電源に同期並入
し、その後ドラフト排気を行ないプライミング水圧確立
するまでの間、上記最小回転数一定制御を継続して行な
うようにしたことを特徴とする。

（作用） 上述した揚水運転始動制御方法においては、揚水運転の
始動時に、誘導機の系統電源同期並入の後、揚水負荷運
転を開始するまでの間は、適正な最小回転数制御とする
ことができることから、プライミング水圧が完全に確立
するまでのポンプ締切り状態では、ポンプ水車に対して
必要以上の締切り圧力がかからないようにすることがで
きることになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明を適用した揚水発電プラントの交流可
変速のシステムの措成例を示すものであり、第５図と同
一部分には同一符号を付して示している。

第１図においで、１はポンプ水車、２は回転子側を上記
ポンプ水車１に機械的に直結すると共に。

固定子側を並列用しゃ断器３および主変圧器８を介して
系統型ｒｉ、４に接続可能に設けた誘導機である。また
、この誘導機２の固定子側には始動用断路器５を接続し
ている。さらに、６はその入力側をサイクロコンバータ
用変圧器９およびサイクロコンバータ用しゃ断器７を介
して上記系統電源４に接続し、当該系統電源４周波数を
所要周波数に変換するためのサイリスク等からなるサイ
クロコンバータ系統電源であり、その出力側を上記誘導
機２の回転子側に接続している。一方、１０は制御装置
、１１は上記並列用しゃ断器３の系統電源４側に設けた
計器用変圧器（ＰＴ）、１２は」二記並列用しゃ断器３
の誘導機２側に設けた計器用変圧器（ＰＴ）　、１３は
上記誘導機２の回転子側に設けられその回転数を検出す
る回転数検出器、１４は上記サイクロコンバータ６の出
力電流を検出する計器用変流器（ＣＴ）、１５は落差（
揚程）を検出する落差検出器、１６はプライミング水圧
を検出するプライミング水圧検出器である。なお、図示
実線の矢印は各検出器１１，１２，１３゜１４．１５，
１δから１り御装置】Ｏへの入力を表わし、点線の矢印
は制御装置１０からの各制御指令を表わしている。また
、ＩＧ２はサイクロコンバータ６の出力電流、ｖＧ２は
サイクロコンバータ６の出力電圧、ＩＧ、は誘導機２の
入力電流、ＶＧ工は誘導ａ２の入力電圧、ｆＧは誘導機
２の周波数、Ｎは誘導機２の回転数をそれぞれ表わして
いる。

次に、本実施例による揚水運転始動制御方法についで、
第２図に示す制御ブロック図、および第３図のフローチ
ャートを参照しながら説明する。

いま、図示しないプラント運転装置から揚水運転指令が
与えられ、ドラフト水面押下げが完了しサイクロコンバ
ータ用しゃ断器７が投入されると、始動用断路器５を閉
じて誘導機２の固定子側を短絡する。この始動用断路器
５が閉じると、サイクロコンバータ６から誘導機２の回
転子に、低周波電源を供給して誘導機２の昇速制御が開
始される。

この間は、サイクロコンバータ６の出力電圧ＶＧ２は回
転数に比例して上昇し、サイクロコンバータ６の出力電
流ＩＧ２と誘導機２の入力電流１Ｇ、は、はぼ一定の電
流にそれぞれ制御される。

次に、その時の落差によって決まるプライミング水圧を
確立する最小回転数にまで昇速した時点で、サイクロコ
ンバータ６を同期化切換制御することによっで、サイク
ロコンバータ６の出力電流ＩＧ２を“０”にする。この
時の最小回転数は、落差検出器１５および回転数検出器
１３からの入力に基づいで、第４図で与えられた最小回
転数特性から求められ、最小回転数は落差の平方根にほ
ぼ比例した値となる。またこの時、サイクロコンバータ
６の出力電圧ＶＧ２と、誘導機２の入力電流ＩＯ，も“
Ｏ″となる。

次に、このようにしてサイクロコンバータ６の出力電流
■Ｇ２が“Ｏ″　（サイクロコンバータ出力電流用計器
用変流器１４からの出力が“０”）になった時に、始動
用断路器５を開く。そしで、この始動用断路器５が開い
た時点で、サイクロコンバータ６を交流励磁制御するこ
とによっで、誘導機２の入力電圧ＶＣ，および周波数ｆ
Ｇを系統電源４に同期化する。このようにしで、系統電
源側計器用変圧器１１および誘導機側計器用変圧器１２
からの出力に基づいて系統並入条件が検出されると、並
列用しゃ断器３を投入し、この並列用しゃ断器３が投入
されると図示しないプラント側でドラフト排気制御を行
ない、プライミング水圧検出器１６からの出力に基づい
てプライミング水圧確立するまでの間、上記最小回転数
一定制御を継続して行なう。そしで、プライミング水圧
が確立した以後においては、揚水負荷運転による適正回
転数制御となる。

上述したように本実施例では、揚水発電プラントの揚水
運転を始動するに際しで、まずドラフト水面押下げが完
了したことを条件に起動しで、サイクロコンバータ６か
ら誘導機２に所要周波数の電源を供給して昇速し、次に
ポンプ締切状態におけるプライミング水圧を確立するそ
の時の落差（揚程）に応じた最小回転数まで昇速した時
点で。

上記サイクロコンバータ６により誘導機２に交流励磁を
与えて当該誘導機２を系統電源４に同期並入し、その後
ドラフト排気を行ないプライミング水圧確立するまでの
間、上記最小回転数一定制御を継続して行なうようにし
たので、揚水運転始動時に系統電源４に同期並入してか
ら揚水負荷運転を開始するまでの間は適正な最小回転数
とすることができる。これにより、ポンプ締切状態にお
けるポンプ水車１への機械的安全性を確保しで、ポンプ
水車１の故障を無くすると共に寿命を向上させ、しかも
プラントの始動時間を短絡することによつ経済性の向上
を図ることが可能となるものである。

尚、上述の実施例では循環式サイクロコンバータ方式を
適用したが、非循環式サイクロコンバータ方式を適用し
たり、あるいは誘導機２の固定子側にサイクロコンバー
タ６を接続するようにしても前述と同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変形して実施することができるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、揚水発電プラント
の交流可変速システムにおいで、揚水発電プラントの揚
水運転を始動するに際しで、まずドラフト水面押下げが
完了したことを条件に起動しで、サイクロコンバータか
ら誘導機に所要周波数の電源を供給して昇速し、次にポ
ンプ締切状態におけるプライミング水圧を確立する最小
回転数まで昇速した時点で、サイクロコンバータにより
誘導機に交流励磁を与えて当該誘導機を系統電源に同期
並入し、その後ドラフト排気を行ないプライミング水圧
確立するまでの間、上記最小回転数一定制御を継続して
行なうようにしたので、揚水運転始動しで、系統電源並
入時から揚水負荷運転開始までの間にポンプ水車に与え
る機械的負担を軽減し、ポンプ水車への機械的安全性を
確保すると共に寿命を向上させることが可能な可変速誘
導機の揚水運転始動制御方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第２図は
同実施例における揚水運転始動制御方法を説明するだめ
の制御ブロック図、第３図は同実施例における揚水運転
始動制御方法を説明するだめのタイムチャート図、第４
図は同実施例における最小回転数特性を示す図、第５図
は従来の揚水発電プラントの交流可変速システムの主回
路構成図である。 １・・・ポンプ水車、２・・・誘導機、３・・・並列用
しゃ断器、４・・・系統電源、５・・始動用断路器、５
・・・サイクロコンバータ、７・・・サイクロコンバー
タ用しゃ断器、８・・・主変圧器、９・・・サイクロコ
ンバータ用変圧器、１０・・・制御装置、１１・・・系
統電源側計器用変圧器、１２・・・誘導機側計器用変圧
器、１３・・・回転数検出器、１４・・・サイクロコン
バータ出力電流用計器用変流器、１５・・・落差（揚程
）検出器、１６・・・プライミング水圧検出器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ水車と、回転子側が前記ポンプ水車に機械
   的に直結されると共に、固定子側が系統電源に接続可能
   に設けられた誘導機と、この誘導機の回転子側に接続さ
   れ、前記系統電源周波数を所要周波数に変換するサイク
   ロコンバータとを備えて構成される揚水発電プラントの
   交流可変速システムにおいて、前記揚水発電プラントの
   揚水運転を始動するに際して、まずドラフト水面押下げ
   が完了したことを条件に起動して、前記サイクロコンバ
   ータから誘導機に所要周波数の電源を供給して昇速し、
   次にポンプ締切状態におけるプライミング水圧を確立す
   る最小回転数まで昇速した時点で、前記サイクロコンバ
   ータにより誘導機に交流励磁を与えて当該誘導機を前記
   系統電源に同期並入し、その後ドラフト排気を行ないプ
   ライミング水圧確立するまでの間、前記最小回転数一定
   制御を継続して行なうようにしたことを特徴とする可変
   速誘導機の揚水運転始動制御方法。
2. （２）最小回転数としては、その時の落差（揚程）に応
   じた値とするようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の可変速誘導機の揚水運転始動制御方
   法。