[发明专利]控制装置及可变速发电电动机启动方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及一种对可变速抽水发电系统等中的可变速发电电动机的启动进行控制的控制装置及可变速发电电动机启动方法。

背景技术

作为大容量抽水发电站的发电电动机的启动装置，一般采用如下方式：使用静止型启动装置，从停止状态加速到额定转速，并在取得了系统电压和发电电动机端子电压的同步后，通过并联用隔断器进行系统并入(日本語：系统並入)，开始泵运转，其中，静止型启动装置使用了由半导体元件构成的变频器。作为这种静止型启动装置，已知晶闸管(thyristor)启动装置。这种启动装置是输出20MW左右的、较大的启动装置，其费用、设置空间被要求降低。

另一方面，以近年来的全球变暖对策为背景，在可变速抽水发电站中应用双重馈电交流机(以下称为“可变速发电电动机”)的情况正在增加。在可变速抽水发电站中应用大容量的可变速发电电动机的情况下，有在其励磁装置中使用具有超过20MW的输出的变频器(以下称为“次级励磁(日本語：二次励磁)装置”)的情况，通过可变速抽水发电站，无需另外设置上述晶闸管启动装置，而采用如下方式(以下称为“自启动方式(次级侧)”)，即将该“次级励磁装置”用作启动装置，从可变速发电电动机的次级绕组将可变频率的驱动电力注入发电电动机，并从停止状态加速到同步速度附近。

在“自启动方式(次级侧)”中，与系统同步并入的速度，以所谓可变速运转范围的最低速度以上为目标。

但是，近年来的可变速抽水发电站，伴随着其高落差大容量化，其选定的可变速运转范围从以往的±5～7％左右减小到±4％左右。因此，作为励磁装置使用的变频器所要求的输出频率范围、输出电压范围也与可变速运转范围成正比地减小，其结果是，即使如以往实施的那样，将次级励磁装置连接到可变速发电电动机的次级绕组，用作启动装置来提供驱动电力，也由于输出电压低，从而不能提速到可变速运转范围的下限速度。

对于这样的问题，除了开头所述的(1)另外设置晶闸管启动装置的方式(晶闸管启动方式)以外，还可以考虑应用(2)设置大电流的分支电路母线、断路器等，在启动时进行主电路切换并从发电电动机的初级(日本語：一次)绕组侧注入必要的驱动电力的方式(自启动方式(初级侧))；(3)在次级绕组侧设置仅在启动时使用的升压变压器及分支电路母线、断路器等，将启动时的次级电压升压，并从次级绕组侧注入必要的驱动电力的方式(自启动方式(带有次级侧升压变压器))，但是，它们的任意一种情况下，都会由于另外设置大的装置、机器，而增大机器费用，使发电站的布局(layout)设计复杂化，并导致建筑物的大型化和土木费用的增加。

发明内容

本发明要解决的问题是，提供一种控制装置和可变速发电电动机启动方法，在可变速抽水发电系统中，通过次级励磁装置使可变速发电电动机启动时，即使不能提速到可变速运转范围的下限速度，也能够启动可变速发电电动机而不会导致装置的大型化和费用的增加。

根据一个实施方式，提供一种进行如下控制的控制装置，即，通过在可变速抽水发电系统中从次级励磁装置向可变速发电电动机的次级绕组提供驱动电力，使所述可变速发电电动机从停止状态启动。该控制装置进行如下控制：在所述可变速发电电动机的转速比可变速运转范围的下限速度低的状态下，结束由来自所述次级励磁装置的驱动电力进行的提速，将所述可变速发电电动机并入电力系统。

附图说明

图1是表示第一及第二实施方式的可变速抽水发电系统的基本结构的框图。

图2是表示可变速运转范围的说明图。

图3是表示可变速发电电动机2与电力系统并网、并处于抽水运转中的状态的等效电路图。

图4是表示图3所示的各种电流、电压的矢量的示意图。

图5是由原有可变速抽水发电系统的现场试验所测定的抽水启动时的次级励磁装置的输出电压的波形图。

图6是表示第一实施方式中的次级励磁装置用控制部4A的一个构成例的图。

图7是表示控制装置4的动作的一个例子的流程图。

图8是表示第二实施方式中的次级励磁装置用控制部4A的一个构成例的图。

图9是表示该实施方式中的次级励磁装置用控制部4A的另一个构成例的图。

图10是表示该实施方式中的次级励磁装置用控制部4A的又另一个的构成例的图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施方式进行说明。

(第一实施方式)

首先，对第一实施方式进行说明。