Гидроэнергетическая установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ Я 010865 А УБЛИН ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМЪГ СВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Гидроаккумулирующие станции.Под ред. Л.Б.Шейнмана. М., фЭнергияф, 1978.2. Мцп 8 евапп Е.М. Нуйгац 61 зЬеМавсМпеп йцг Рцщрэре 1 сЬегап 1 адепцпд ЧегфцсЬе акоп Кос 1 еп, И 1 Юцпдэдгабеи цпй АпйаЬгэеЫеп. - ЕзсЬегЫувв.И 111.", 1972, 45, 8 1, 3-11.3. ЯцэуМ ВоЬогп. Ро 9 е - сйапд 1 пдСуре ЬуйгодепегаСог. - "Н 1 гасМВеч.ф, 1973, 22 Р 4, 168-177.4. Патент Швейцарии й 490609,кл Р 03 В 15/00, 1970,(54)(57) ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая гидромашину, датчики уровней верхнего и нижнегобассейнов, регулятор направлякщегоаппарата, датчик напора, задатчнкчастоты вращения, датчик частотывращения, электрическую машину, приэтом выходы датчиков уровней верхнего и нижнего бассейнов соединены с входами датчика напора, выход. которого соединен с первьи входом задатчика частота вращения, электрическая машина расположена на одном валу с гндромашиной и датчиком частоты вращения, выводы статорных обмоток электрической машины связаны с сетью переменного тока, о т л нч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения КПД и упрощения, в нее дополнительно введены датчик мощности и датчик частоты сети, а в качестве электрической машины использо. вана асинхронизированная синхронная машина (АСМ), снабженная преобразователем частоты с непосредственной связью в цепи ротора и регуля.З тором, причем вход датчика мощности фф подключен к выводам статорных обмоток чф ф АСМ, выход датчика мощности соединен с входом регулятора направляющего аппарата и вторьи входом эадатчнка частоты вращения, выход которого подключен к первому входу регулятора АСМ, второй вход которого соединен с выходом датчике частоты вращения, а третий. вход подключен к выходу датчика частоты сети.Изобретение относится к областиэлектротехники, в частности к управлению агрегатами гидроэлектростанции.Многие гидроэнергетические установки, служащие для преобразования 5гидравлической энергии в электрическую и наоборот (турбина - генератор,насос - двигатель, обратимая гидромашина " обратимая электрическаямашина), работают в условиях изменякщихся напоров. Изменение напорапо отношению к расчетному вызываетухудшение КПД агрегата в целом иособенно ухудшение КПД гидромашины и чем значительнее изменение 15напора, тем значительнее изменениеКПД. Добиться поддержания максимального для каждого из напоров значения КПД при изменении напора можнопутем регулиронания частоты вращения 2 Огидротурбины (насоса).Известны гидроэнергетические установки, применяющиеся на гидроаккумулирующих электростанциях, в которых для повышения КПД нашли приме 25нение 4-машинные агрегаты (независимые турбина - генератор и насос-двигатель), а также 3-машинные(обратимая гидромашина - обратимая электрическая двухскоростнаямашина). Указанные устройства позволяют обеспечить высокий КПД прирасчетном напоре как в турбинном,так и в насосном режимах );13, 23и 33,30 Недостатки устройства - значительные капитальные затраты, особенно на строительную часть при 40 применении 4 и 3-машинных агрегатов, а также невозможность поддержания высокого значения КПД при изменении напора в пределах каждого из режимов (турбинного или насосного). 45Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гидроэнергетическая установка, содержащая датчики уровня верхнего и нижнего бассейнов, обратимую гид ромашину, регулятор направляющего аппарата, датчик напора, задатчик частоты вращения, датчик частоты вращения, обратимую электрическую машину, первые иннертор и выпрямитель, вторые инвертор и выпрямитель, регуляторы соответственно первого и второго инверторов, задатчик частоты тока первого инвертора и пять коммутирующих аппаратов. Выход датчика уровня верхнего бассейна и ны- бО ход датчика уровня нижнего бассейна соединены с входами датчика напора, выход датчика напора соединен с первым входом задатчика частоты вращения агрегата, второй вход за- б 5 датчика частоты вращения соединенс выходом датчика частоты вращения,датчик частоты нращения расположенна одном валу с обратимой гидромашиной и обратимой электрической машиной, выход задатчика частоты вращения соединен с входом регуляторанаправляющего аппарата, выходдатчика вращения соединен также спервым нходом регулятора первого ин.вертора, вырабатывающего в насосномрежиме сигнал управления н функцииразности частоты тока первого инвертора и заданной частоты, второйвход регулятора соединен с выходомзадатчика частоты тока первого инвертора. Обмотки статора электрической машины через преобразователисо звеном постоянного тока (иннерторныпрямитель и выпрямитель - иннертор) и соответствующие коммутирующие аппараты подключены к сети переменного тока. К входам управленияинверторон подсоединены соответственно выходы регуляторов . Между выводами обмоток статора машины и сетью включен пятый коммутирующий аппарат. Вход регулятора подключен к сети, Данное устройство позволяет обеспечить лучшие условия работы аг регата по КПД при изменении напора как в турбинном, так и в насосном режимах, чем указанные устройства (.4.Однако данному устройству присущ ряд недостатков, в частности: не обеспечно полное использование оптимальных КПД гидромашины, так как задание частоты вращения агрегата осуществляется только в зависимости от рабочего напора без учета величины нагрузки; значительные капитальные затраты; сложность управления, Использование в устройстве преобразователей со звеном постоянного тока (выпрямитель - инвертор) снижает получаемый аффект от регулирования частоты нращения из-за двойного преобразования энергии в цепи электрической машины, Сложно обеспечивается параллельная работа подобных устройств.Цель изобретения - повышение КПД и упрощение установки.Поставленная цель достигается тем. что в гидроэнергетическую уста- нонку, содержащую гидромашину, датчики уровней нижнего и верхнего бассейнов, регулятор направляющего аппарата, датчик напора, задатчик частоты вращения, датчик частоты вращения, электрическую машину, при этом выходы датчиков уровней верхнего и нижнего бассейнов соединены с входами датчика напора, выход которого соединен с первым входом задатчика частоты вращения, электрическая машина расположена на одном валу с гидромашиной и датчиком чае15 тоты вращения, выводы статорных обмоток электрической машины связаны с сетью переменного тока, дополнительно введены датчик мощности и датчик частоты сети, а в качестве электрической машины использована асинхрони :.рованная синхронная машина (АСМ), снабженнаяпреобразователем частоты с непосредственной связью в цепи ротора ирегулятором, гричем вход .датчика 10мощности подключен к выводам статорных обмоток АСМ, выход датчика мощности соединен с входом регуляторанаправляющего аппарата и вторым входом задатчика частоты вращения,выход которого подключен к первомувходу регулятора АСМ, второй вход,которого соединен с выходом датчикачастоты вращения, а третий входподключен к выходу датчика частоты сети.На чертеже представлена установка.Устройство содержит асинхронизирова н н ую синхронную маши н у 1, расположенную на одном валу с гидромашиной 2 и датчиком 3 частоты вращения, Статорными обмотками АСМ связана с сетью 4 переменного тока,например, через коммутирующий аппарат 5, к которой подсоединен датчик 6 частоты сети. В цепь ротораАСМ включен преобразователь частоты, питание которого может бытьобеспечено или через специальныйтрансформатор, первичная обмотка 35которого подключается к питающейсети, или от какого-либо другогоисточника. Вход управления преобразователя 7 соединен с выходом регулятора 8 АСМ, первый вход которого40соединен с выходом задатчика 9 частоты вращения, второй вход регулятора8 соединен с выходом датчика 3 час-.тоты вращения, а к третьему входурегулятора 8 подключен выход датчика 6 частоты сети. Первый входзадатчика 9 частоты вращениясоединен с выходом датчика 10 напора,к входам которого подсоединены вы.ходы датчиков 11 и 12 уровней верхнего и нижнего бассейнов соответственно. Второй вход задатчика 9 соединен с выходом датчика 13 мощности, вход которого подключен к выводам статорных обмоток АСМ 1, при этом выход датчика 13 соединен также с входом регулятора 14, направляющего аппарата гидромашины. В качестве задатчика 9 может быть использован функциональный преобразователь или потенциометрическая схема.Работа установки осуществляется следующим образом.При работе установки в турбинном (генераторном) или насосном (двигательном) режиме данные о величине напора и величине нагрузки поступают соответственно с датчика 10 напора и датчика 13 мощности (нагрузки) в задатчик 9 частоты вращения, где отрабатывается сигнал, соответствующий оптимальной частоте вращения гидромашины. Этот сигнал поступает в регулятор 8 асинхронизированной синхронной машины 1, где сравнивается с фактической частотой вращения. Выходной сигнал регулятора усиливается по мощности преобразователем 7 частоты и вводится в цепь ротора машины 1Электрическая машина 1 отрабатывает полученный сигнал, изменяя частоту вращения агрегата (гидромашина - электрическая машина) до тех пор, пока не установится требуемая для данных напора и мощности частота вращения. ;По сигналу с датчика 13 мощности, поступающему на регулятор 14 и соответственно воздействующему на серводвигатель направляющего аппарата гидромашины, устанавливается необходимое открытие направляющего аппарата, Чак обеспечивается получение оптимального режима работы агрегата. Предлагаемая установка предназначена для применения как на гидростанциях с двухсторонней работой (ПЭС,ГАЭС), так и на гидростанциях с односторонним режимом работы (низконапорные ГЭС), работающих в условиях переменных напоров.Использование установки позволяет повысить средневзвешенный КПД на 4-8 Ъ во всех четырех режимах работы (прямом турбинном, обратном турбинном, прямом насосном и обратном насосном).1086540 остав ехред едактор О.Колесников орректор С филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 2264/51 ВНИИПИ Го по дел 113035, Мосель К.фоти .Далекорей Тираж 667 Подписноарственного комитета СССРизобретений и открытийЖ, Раушская наб д. 4/5