小水力発電所の制御システム。スキーム、説明

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マイクロ水力発電所の制御システム。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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マイクロ水力発電所の制御システムは、発電所の主要な技術パラメータを調整するために必要です。その中で最も重要なのは、油圧ユニットの安定動作（タービン回転速度）、出力電圧と電流周波数の安定化です。

タービン速度制御

ネットワーク接続システム

マイクロ水力発電所のタービンの回転速度は、発電機が標準品質の電気を生成できるように一定に保つ必要があります。周波数 50 Hz、電圧 220 ～ 230 ボルト (V)。

公衆ネットワークに接続されたシステムでは、主なパラメータはタービンの出力とそれに対応する水の流れです。この場合、ほとんどすべての電力を消費者向けの一般ネットワークに転送できるため、発電機の負荷は重大な問題ではありません。

通常、圧力容器の水位はガイドベーン（ブレードの位置を変えることによって）またはノズルのニードルバルブ（バケットタービンの場合）を使用して制御され、水流が調整されます。

隔離されたシステム

独立したシステムでは、決定的なのは水流のパラメータではなく、負荷の中心を通過する電力、つまり接続時に発生する電気負荷であるため、タービン速度の調整はより複雑になります。電気製品の接続または取り外しに伴う（消費）。

標準的なレギュレータは、速度の偏差を検出し、ガイドベーン (ブレードの位置を変更することによって) またはノズルのニードルバルブ (バケットタービンの場合) を使用して水流を調整します。

孤立したシステムでは、負荷の急激な変化が発生する可能性があり、フロー制御が非常に困難になります。フライホイールを取り付けると、この作業がある程度簡単になります。

負荷コントローラ (100 kW 未満の設備の場合) は、一定のタービン流量、したがって一定のタービン/発電機出力で消費者負荷の変化に応じてバラスト負荷のオンとオフを切り替えます。これを行うために、ほとんどのマイクロ水力発電所にはバラスト負荷の形で電気負荷調整器が装備されています。バラスト負荷は、独立したシステムにおけるマイクロ水力発電所の運転中に過剰な電力を吸収するように設計されています。

例:マイクロ水力発電所の電力は 5 kW ですが、電気製品の消費量は 3 kW のみです。その結果、発電機に十分な負荷がかからないとタービン速度が増加し、その結果、システム内の電流の電圧と周波数が増加します。この状況は、水力発電所の発電機や消費者の電気製品の損傷につながる可能性があります。この問題を解決するには、タービンへの水の供給量を減らし、それによってタービンの速度を下げるか、追加の電気機器を 2 kW オンにするか、この量だけバラスト負荷を接続して、発電機の負荷を増やし、ひいては発電機の負荷を増やすことができます。タービン。負荷が増加して、たとえば上記の 3 kW を超えるとすぐに、バラスト負荷の消費量もそれに応じて減少し、システムの合計消費量は 5 kW になります。

バラスト荷重

バラスト負荷は、さまざまな家庭用電化製品など、一部の消費者間で電力を自動的に再分配するための使用不可能な負荷として理解される必要があります (図 33)。

小水力発電所の制御システム
図 33. バラスト負荷を使用するスキーム

バラスト負荷の利点は、タービン速度安定化システムから電気機械装置が完全に排除されることです。このような制御システムは高速性を実現できるため、電源の出力電圧の品質にプラスの影響を与えます。水素生成装置の回転数が安定することにより、発電機ロータの機械的強度に大きな余裕を持たせることなく、一般的な産業用発電機を使用することが可能となる。

著者: Kartanbaev B.A.、Zhumadilov K.A.、Zazulsky A.A.

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