(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ水車と連結した発電電動機の２台以上と、この発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器をまとめて一端に接続した相反転断路器と、この相反転断路器の他端を低圧側に接続し高圧側を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続した主変圧器と、前記各発電電動機を始動する始動回路とを備えた揚水発電所の主回路装置。
【請求項２】
前記発電電動機しゃ断器は、前記発電電動機の定格電流の投入およびしゃ断のみを行う同期投入器または該同期投入器の機能と同期始動時の発電電動機の短絡電流のみのしゃ断機能を有するしゃ断器とした請求項１記載の揚水発電所の主回路装置。
【請求項３】
ポンプ水車と連結した発電電動機の２台以上と、この発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器をまとめて一端に接続した相反転断路器と、この相反転断路器の他端を低圧側に接続し高圧側を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続した主変圧器と、前記各発電電動機を始動する始動回路と、前記各発電電動機の励磁回路と前記主変圧器の低圧側との間に接続した共通１台の励磁変圧器とを備えた揚水発電所の主回路装置。
【請求項４】
ポンプ水車と連結した発電電動機の２台以上と、この発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器のそれぞれに直列に接続した主変圧器と、この各主変圧器の高圧側をまとめて一端に接続し他端を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続した相反転断路器と、前記各発電電動機を始動する始動回路とを備えた揚水発電所の主回路装置。
【請求項５】
ポンプ水車と連結した発電電動機の２台以上と、この発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器をまとめて一端に接続した相反転断路器と、この相反転断路器の他端を低圧側に接続し高圧側を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続した主変圧器と、互いに直列に接続し前記各発電電動機しゃ断器と並列に接続した同期始動断路器および始動断路器と、この両始動断路器の接続中点に接続した前記各発電電動機を始動する始動回路と、互いに直列に接続された発電電動機過電流リレーおよび発電電動機比率差動リレーと、この発電電動機過電流リレーおよび発電電動機比率差動リレーが動作したことを条件に前記発電電動機の界磁回路を開放する事故停止回路とを備えた揚水発電所の主回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、揚水発電所の主回路装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は低圧同期方式を採用した従来の揚水発電所の主回路装置を示す代表的単線接続図であり、図において、左側を１号機、右側を２号機とする。１は可逆式ポンプ水車、２は可逆式ポンプ水車１に連結された発電電動機、３は発電電動機２の出力側に接続された相反転断路器であり、この相反転断路器３は揚水運転側断路器８９Ｍと発電運転側断路器８９Ｇとの並列接続により構成されている。そして相反転断路器３と特高母線９との間には、発電電動機しゃ断器４、断路器５、主変圧器６、高圧側しゃ断器７、高圧側断路器８が順次直列に接続されている。
【０００３】
１０は発電電動機２の界磁巻線、１１は界磁しゃ断器、１２はサイリスタ励磁装置、１３は励磁用変圧器、１４、１６は始動用断路器、１５は始動回路である。５１Ｔは変圧器過電流リレー、８７Ｔは変圧器比率差動リレーであり、両者は互いに直列に接続され、変流器ＣＴ１ａ，ＣＴ１ｂを介して主変圧器６の高圧側と低圧側の電流を入力する。５１Ｇは発電電動機過電流リレー、８７Ｇは発電電動機比率差動リレーであり、両者は互いに直列に接続され、変流器ＣＴ２ａ，ＣＴ２ｂを介して発電電動機２の両端から電流を入力している。１９は初期励磁しゃ断器１９ａを有する初期励磁電源である。そして、上記の各構成要素により１号機が構成されている。
【０００４】
また、２号機は上記１号機と同一構成であるので、１号機の構成部材の符号の頭に２を付して重複説明を省略する。
【０００５】
次に動作について説明する。１号機側および２号機側とも同じ動作であるから、以下、１号機側の動作について説明する。発電運転の場合は、相反転断路器３の発電運転側断路器８９Ｇを投入し、高圧側断路器８、高圧側しゃ断器７、断路器５を投入し、発電電動機しゃ断器４、始動用断路器１４を開放しておく。そして、ポンプ水車１に水を流し発電電動機２を発電方向に回転させる。発電電動機２が規定回転まで上昇したら、初期励磁しゃ断器１９ａ及び界磁しゃ断器１１を投入し、初期励磁電源１９から初期励磁を界磁巻線１０に与える。
【０００６】
発電電動機２の発電電圧が定格電圧近くまで上昇したら、初期励磁しゃ断器１９ａを開放し、サイリスタ励磁装置１２を作動させる。これにより、励磁用変圧器１３からの出力により界磁巻線１０への励磁が継続し、発電電動機２は自励運転に入る。発電電動機２は発電電圧が系統側の電圧、周波数、位相と一致したら発電電動機しゃ断器４を投入して系統と並列運転に入り、ポンプ水車１の水量を増加させて発電運転に入る。
【０００７】
次に揚水運転の場合は、相反転断路器３の揚水運転側断路器８９Ｍ、高圧側断路器８、高圧側しゃ断器７、断路器５、始動用断路器１４を投入し、発電電動機しゃ断器４を開放しておく。ポンプ水車１は水面を押し下げて空転状態にしておき、初期励磁しゃ断器１９ａを投入し、初期励磁電源１９から界磁しゃ断器１１を通して界磁巻線１０には始動励磁を与える。例えばサイリスタ始動の場合は始動回路１５により始動用断路器１４を通して発電電動機２を始動し規定回転まで上昇させる。
【０００８】
また、他のユニットからの同期始動（例えば２号機で１号機を同期始動する場合）の場合は断路器１６、１７、２５を切り、２号機の発電運転側断路器８９Ｇ、発電電動機しゃ断器２４を投入し、初期励磁しゃ断器２１９ａ，界磁しゃ断器２１１を投入し、初期励磁電源２１９から界磁しゃ断器２１１を通して界磁巻線２１０に始動励磁を与えゆっくりと発電電動機２２を加速し、同期始動にて２号機の発電運転側断路器８９Ｇ、発電電動機しゃ断器２４、断路器１８、１４、１号機の揚水運転側断路器８９Ｍを通して発電電動機２を規定回転まで上昇させる。発電電動機２は発電電圧が系統側の電圧、周波数、位相が一致したら発電電動機しゃ断器４を投入して系統と並列運転に入り、ポンプ水車１を水の中に入れて揚水運転に入る。一方、発電電動機しゃ断器２４を開放し発電電動機２２は発電電動機２の始動を完了したので停止させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の揚水発電所の主回路装置は以上のように構成されているので、発電電動機毎に相反転断路器と主変圧器およびこれらを接続する母線が必要であり、構成要素が多く極めて複雑な構成である。このため、特に、地下に設置される揚水発電所では、スペースを要し、不経済である等の問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、２台以上の発電電動機に対し相反転断路器、相反転断路器と主変圧器の接続母線を共用するようにして、構成要素の削減を図り、簡単、かつ、安価な構成によって信頼性の高い揚水発電所の主回路装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、この発明は小容量のしゃ断器を適用できるようにして、スペース的にも経済的にも有効な構成とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る揚水発電所の主回路装置は、２台以上の発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器をまとめて一端に接続した相反転断路器とを備え、主変圧器は低圧側に前記相反転断路器の他端を接続し高圧側を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続したものである。
【００１３】
請求項２記載の発明に係る揚水発電所の主回路装置は、定格電流の投入およびしゃ断のみを行う同期投入器または該同期投入器の機能と同期始動時の発電電動機の短絡電流のみのしゃ断機能を有するしゃ断器を前記発電電動機しゃ断器としたものである。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る揚水発電所の主回路装置は、２台以上の発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器をまとめて一端に接続した相反転断路器と、この相反転断路器の他端を低圧側に接続し高圧側を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続した主変圧器とを備え、前記各発電電動機の励磁回路と前記主変圧器の低圧側との間に共通１台の励磁変圧器を接続したものである。
【００１５】
請求項４記載の発明に係る揚水発電所の主回路装置は、２台以上の発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器のそれぞれに直列に接続した主変圧器とを備え、相反転断路器の一端に各主変圧器の高圧側をまとめて接続し他端を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続したものである。
【００１６】
請求項５記載の発明に係る揚水発電所の主回路装置は、２台以上の発電電動機のそれぞれに直列接続した発電電動機しゃ断器と、この各発電電動機しゃ断器をまとめて一端に接続した相反転断路器と、この相反転断路器の他端を低圧側に接続し高圧側を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続した主変圧器と、互いに直列に接続し前記各発電電動機しゃ断器と並列に接続した同期始動断路器および始動断路器と、この両始動断路器の接続中点に接続した前記各発電電動機の始動回路とを備え、事故停止装置は、互いに直列に接続され前記発電電動機しゃ断器と並列に接続された発電電動機過電流リレーおよび発電電動機比率差動リレーが動作したことを条件に前記発電電動機の界磁回路および前記高圧側しゃ断器を開放するものである。
【００１７】
【作用】
請求項１記載の発明における揚水発電所の主回路装置は、相反転断路器を前記主変圧器の低圧側と２台以上の発電電動機しゃ断器との間に接続したことにより、相反転断路器、相反転断路器と主変圧器を接続する母線および該相反転断路器に接続する主変圧器が１台となり、構成要素の削減によりコンパクトで簡潔な構成とすることができる。
【００１８】
請求項２記載の発明における揚水発電所の主回路装置は、定格電流の投入およびしゃ断のみを行う同期投入器、又は同期投入機能と同期始動時の発電電動機の短絡電流のみのしゃ断機能を有するしゃ断器を前記発電電動機しゃ断器としたことにより、請求項１記載の発明に加え、さらに小型、かつ、小容量の発電電動機しゃ断器を使用できスペース的にも経済的にも有利である。
【００１９】
請求項３記載の発明における揚水発電所の主回路装置は、共通１台の励磁変圧器を前記各発電電動機の励磁回路と前記主変圧器の２次巻線との間に接続したことにより、励磁用変圧器が１台となり、請求項１の発明に比べてさらに構成要素を削減することができ、スペース的にも経済的にもより有利である。
【００２０】
請求項４記載の発明における揚水発電所の主回路装置は、相反転断路器の一端に各主変圧器の高圧側をまとめて接続し他端を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続したことにより、大電流で大形の相反転断路器を発電電動機近傍に設置する必要がなく、構成の簡素化と共にスペース的にも経済的にも有利である。
【００２１】
請求項５記載の発明における揚水発電所の主回路装置は、互いに直列に接続し前記各発電電動機しゃ断器と並列に接続した同期始動断路器および始動断路器と、この両始動断路器の接続中点に接続した前記各発電電動機の始動回路とを備え、事故停止装置は、互いに直列に接続され前記発電電動機しゃ断器と並列に接続された発電電動機過電流リレーおよび発電電動機比率差動リレーが動作したことを条件に前記発電電動機の界磁回路および前記高圧側しゃ断器を開放することにより、請求項１記載の発明に加え他の号機により発電電動機しゃ断器を介して同期始動を行うと共に該発電電動機しゃ断器として小型、かつ、小容量のものが使用可能となる。
【００２２】
【実施例】
実施例１．
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１において、１は１号機としてのポンプ水車、２はポンプ水車１に連結された発電電動機、４は発電電動機しゃ断器、１０は発電電動機２の界磁巻線、１１は界磁しゃ断器、１２はサイリスタ励磁装置、１３は励磁用変圧器、１４、１６は始動用断路器、１５は始動回路である。３は発電電動機しゃ断器４、２４をまとめて接続した相反転断路器、６は低圧側を相反転断路器３に接続し高圧側を高圧側しゃ断器７、高圧側断路器８を介して特高母線（系統母線）９に接続した主変圧器である。
【００２３】
５１Ｔは変圧器過電流リレー、８７Ｔは変圧器比率差動リレーであり、両者は互いに直列に接続され、変流器ＣＴ１ａ，ＣＴ１ｂ、ＣＴ２１ｂを介して主変圧器６の高圧側と低圧側の電流を入力する。５１Ｇは発電電動機過電流リレー、８７Ｇは発電電動機比率差動リレーであり、両者は互いに直列に接続され、変流器ＣＴ２ａ，ＣＴ２ｂを介して発電電動機２の両端から電流を入力している。１９は初期励磁しゃ断器１９ａを有する初期励磁電源である。そして、上記の各構成要素により１号機が構成されている。
【００２４】
また、２号機は上記１号機と同一構成であるので、１号機の構成部材の符号の頭に２を付して重複説明を省略する。
【００２５】
次に動作について説明する。発電運転の場合は、相反転断路器３の発電運転側断路器８９Ｇ、高圧側断路器８、高圧側しゃ断器７を投入、発電電動機しゃ断器４、始動用断路器１４を開放しておく。そして、ポンプ水車１に水を流し発電電動機２を発電方向に回転させる。発電電動機２が規定回転まで上昇したら、初期励磁しゃ断器１９ａから界磁しゃ断器１１を介して、初期励磁を界磁巻線１０に与える。
【００２６】
発電電動機２の電圧が定格電圧近くまで上昇したら初期励磁しゃ断器１９ａを開放し、サイリスタ励磁装置１２を作動させる。これにより、励磁用変圧器１３により界磁巻線１０への励磁が継続し、発電電動機２は自励運転に入る。発電電動機２と系統側の電圧、周波数、位相が一致したら発電電動機しゃ断器４を投入して系統と並列運転に入りポンプ水車１の水量を増加させて発電運転に入る。
【００２７】
次に揚水運転の場合は、相反転断路器３の揚水運転側断路器８９Ｍ、高圧側断路器８、高圧側しゃ断器７、始動用断路器１４を投入し、発電電動機しゃ断器４を開放しておく。ポンプ水車１は水面を押し下げて空転状態にしておき、初期励磁しゃ断器１９ａを投入し、初期励磁電源１９から界磁しゃ断器１１を通して界磁巻線１０には始動励磁を与える。
【００２８】
また、サイリスタ始動装置による始動回路１５でゆっくりと発電電動機２を加速し、規定回転まで上昇したら初期励磁しゃ断器１９ａを開放し、サイリスタ励磁装置１２を作動させる。これにより、励磁用変圧器１３により界磁巻線１０への励磁が継続し、発電電動機２は自励運転に入る。発電電動機側と系統側の電圧、周波数、位相が一致したら発電電動機しゃ断器４を投入し、系統と並列運転に入りポンプ水車１を水の中に入れて、揚水運転に入る。
【００２９】
なお、発電電動機２の回路で事故が生じた時は、発電電動機過電流リレー５１Ｇ、発電電動機比率差動リレー８７Ｇの作動で発電電動機しゃ断器４を開放する。また、主変圧器６の回路で事故が生じた時は、変圧器過電流リレー５１Ｔ、変圧器比率差動リレー８７Ｔの作動で発電電動機しゃ断器４及び高圧側しゃ断器７を開放する。
【００３０】
実施例２．
前記実施例１の構成では、主変圧器６の容量が発電電動機２台分に増加し、また、１号機に対しては２号機から短絡電流も流入するため、発電電動機しゃ断器４のしゃ断容量が大きくなる。そこで、本実施例２では発電電動機しゃ断器４として、定格電流の投入としゃ断のみを行う同期投入器とするか、同期始動時の事故時にしゃ断できる小容量のしゃ断器として、通常運転時の主回路（発電電動機，特高母線，主変圧器）の事故時には、高圧側しゃ断器７を開放する。なお、発電運転および揚水運転は前記実施例１と同じであるから重複説明を省略する。
【００３１】
実施例３．
図２は実施例３を示す回路構成図であり、前記実施例１の構成において、励磁用変圧器１３０を１号機および２号機のサイリスタ励磁装置１２、２１２と相反転断路器３の主変圧器接続側との間に接続したもので、１台の励磁用変圧器１３０の容量は大きくなるが１号機および２号機に共用することができ、構成を簡素化できる。なお、動作は実施例１の場合と同じであるから説明を省略する。
【００３２】
実施例４．
図３は実施例４を示す回路構成図であり、発電電動機しゃ断器４、２４にそれぞれ主変圧器６、２６を接続し、この主変圧器６、２６をまとめて相反転断路器３に接続し該相反転断路器を高圧側しゃ断器７を介して特高母線９に接続したもので、大電流で大形の相反転断路器３を発電電動機近傍に設置する必要がなく、スペース的に有効である。なお、他の構成、発電運転および揚水運転の動作は前記実施例１と同じであるから重複説明を省略する。
【００３３】
実施例５．
図４は実施例５を示す回路構成図であり、前記図１に示す実施例１の構成において、互いに直列に接続した断路器１７、１８を発電電動機しゃ断器４と並列に接続したものである。２０、２２０は事故停止回路であり、発電電動機過電流リレー５１Ｇ、発電電動機比率差動リレー８７Ｇの出力を入力としている。
【００３４】
本実施例５の構成によれば、発電電動機しゃ断器４、２４は、定格電流の投入としゃ断のみを行う同期投入器とするか、同期始動時の事故時にしゃ断できる小容量のしゃ断器を用い、通常運転中の主回路（発電電動機，特高母線，主変圧器）の事故時には、発電電動機過電流リレー５１Ｇ、発電電動機比率差動リレー８７Ｇからの出力に基づいて事故停止回路２０が高圧側しゃ断器７および界磁しゃ断器１１を開放する。一方、同期始動中の主回路の事故は発電電動機しゃ断器４、２４が同期投入器の場合にはしゃ断できないため、上記事故停止回路２０、２２０で界磁回路の界磁しゃ断器１１、２１１をしゃ断してユニットを停止させる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、相反転断路器を前記主変圧器の低圧側と２台以上の発電電動機しゃ断器との間に接続するように構成したので、相反転断路器、相反転断路器と主変圧器を接続する母線および該相反転断路器に接続する主変圧器が１台となり、構成要素の削減によりコンパクトで簡潔な構成とすることができる効果がある。
【００３６】
請求項２記載の発明によれば、定格電流の投入およびしゃ断のみを行う同期投入器、又は同期投入器の機能と同期始動時の発電電動機の短絡電流のみのしゃ断機能を有するしゃ断器を前記発電電動機しゃ断器とするように構成したので、請求項１の効果に加えて、小型、かつ、小容量の発電電動機しゃ断器を使用できスペース的にも経済的にも有利にできる効果がある。
【００３７】
請求項３記載の発明によれば、共通１台の励磁変圧器を前記各発電電動機の励磁回路と前記主変圧器の２次巻線との間に接続するように構成したので、励磁用変圧器が１台となり、請求項１の発明に比べてさらに構成要素を削減することができ、スペース的にも経済的にもより有利にできる効果がある。
【００３８】
請求項４記載の発明によれば、相反転断路器の一端に各主変圧器の高圧側をまとめて接続し他端を高圧側しゃ断器を介して系統母線に接続するように構成したので、大電流で大形の相反転断路器を発電電動機近傍に設置する必要がなく、構成の簡素化と共にスペース的にも経済的にも有利にできる効果がある。
【００３９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明に加えて互いに直列に接続し前記各発電電動機しゃ断器と並列に接続した同期始動断路器、及び始動断路器と、この両始動断路器の接続中点に接続した前記各発電電動機の始動回路とを備え、互いに直列に接続され前記発電電動機しゃ断器と並列に接続された発電電動機過電流リレーおよび発電電動機比率差動リレーが動作したことを条件に、事故停止装置により前記発電電動機の界磁しゃ断器および前記高圧側しゃ断器を開放するように構成したので、請求項１の効果に加え他の号機により発電電動機しゃ断器を介して同期始動を行うと共に該発電電動機しゃ断器として小型、かつ、小容量のものが使用可能にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１及び実施例２を示す揚水発電所の主回路装置の単線接続図である。
【図２】この発明の実施例３を示す揚水発電所の主回路装置の単線接続図である。
【図３】  この発明の実施例４を示す揚水発電所の主回路装置の単線接続図である。
【図４】  この発明の実施例５を示す揚水発電所の主回路装置の単線接続図である。
【図５】  従来の揚水発電所の主回路装置を示す単線接続図である。
【符号の説明】
１，２１  ポンプ水車、２，２２  発電電動機、３，２３  相反転断路器、４，２４  発電電動機しゃ断器、６，２６  主変圧器、７  高圧側しゃ断器、９  特高母線（系統母線）、１５  始動回路、２０  事故停止回路、５１Ｇ  発電電動機過電流リレー、８７Ｇ  発電電動機比率差動リレー。
【図１】
0003545093.tif 000002
【図２】
0003545093.tif 000003
【図３】
0003545093.tif 000004
【図４】
0003545093.tif 000005
【図５】
0003545093.tif 000006