水力発電機-水力発電機-Dongturbo Electric Company Ltd. (DTEC)。

水力発電所の電気系統は一般的に、水力発電機、発電機電圧設備、主変圧器、高圧電力配電装置、補助電源システム、接地システムなどのいくつかの部分に分けられます。これは次の図の実線の箱で示されています。

水力発電機と主電気配線は、電気システムの心臓と大動脈のようなものです。水力発電機は、水車によって出力される回転する機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、これが水力発電所の電気エネルギー出力の源泉となります。大型の水力発電機の効率は通常、約98%に達します。現在、中国で運転中の水力発電機の最大容量は889MVAです。主電気配線は、水力発電機、発電機電圧装置、メイントランスフォーマー、高電圧配電装置、電力システムなどを適切な方法で接続し、電力の送信、昇圧、収集、分配、送出などの機能を実現します。

発電機の電圧装置は、水力発電機によって生成された電気エネルギーをメイントランスフォーマーに伝達します。返流には高電圧かつ高電流の特性があります。補助電力システムとユニットの励磁装置は通常、ここで電源に接続されます。現在、水力発電所の発電機の電圧レベルは最大24kVまで運用されています。発電所のピーク負荷参加やユニットの頻繁な切り替えなどの要因を考えると、タービン発電機の出力に発電機-発電機用ブレーカーが設置されることがよくあります。大容量ユニットの発電機の電圧ループの接続導体は通常、閉相バスです。

主変圧器は発電機の電圧設備と高電圧送電装置の接点です。これは発電機の電圧を送電用の電圧に引き上げ、送電時の電流を減らし、これにより効果的に電力網の送電損失と材料コストを削減します。一般的に、設置容量が大きく、送電距離が長いほど、送電電圧は高くなります。現在、中国の水力発電所の送電電圧レベルは750kVに達しています。

高電圧電力配電装置は、主変圧器から送られる電気エネルギーを集めて、出口フィールドを通じて電力システムに送るためのものです。主に3種類の配電装置があり、開放型電力配電装置、ガス絶縁金属封止スイッチギア（GIS）、およびハイブリッド電力配電装置が含まれます。ほとんどの水力発電所が高山や峡谷地帯に位置しているため、高電圧配電装置の配置はしばしば制約されます。そのため、信頼性が最も高く、レイアウトがコンパクトながら相対的にコストが高いGISが、中国の水力発電所における高電圧配電装置の第一選択肢となっています。800kV。水力発電所の高電圧送出線は通常、高電圧電力ケーブルまたはガス絶縁金属封止伝送線（GIL）を使用します。

発電所の所内電源系統は、発電機ユニットや送配電網などから電力を供給され、発電所内のユニット運転、照明、共用設備、ダム周辺の電力設備などの負荷（負荷点）に、電力施設の要請に応じて電力を供給します。接地系統は、水力発電所の電気系統の正常な運転および人・設備の安全を確保するために用いられます。現在、水力発電所の接地系統では、貯水池の水、水中の鋼構造物および自然接地体を十分に活用し、接地抵抗を低減しています。補助電源系統および接地系統は、水力発電所の安全性・信頼性・経済性を確保する上で重要な役割を果たしており、その機器および配線は発電所内のさまざまな箇所に広く配置されています。

圧力調整弁は、長距離圧力導水管式水力発電所の安全装置です。一般的に、圧力導水管のΣLV／Hが15〜30を超える場合、サージタンクを設置する必要があります。土木工事の量が多く、建設期間が長いことから、圧力調整井戸の代わりに圧力調整弁を使用することで、投資を削減し、建設期間を短縮できます。

圧力調整弁の本体は水平に配置され、つまり、給水管と油タンクの中心線が地面に平行である。主に弁ケース、弁プラグ、メインオイルシリンダ、ガイドオイルシリンダ、および空気補充弁で構成される。

バルブハウジングは溶接または鋳造鋼製です。それは左右対称の2つの半円管で構成されています。3つの開口部があり、一方の端が水入口、もう一方の端が水出口で、残りの端はメインシリンダーとの接続のために予備されています。バルブハウジングの円管内には固定されたガイド羽根があり、水が流入すると円形の流れを形成し、バルブ体内で互いに衝突してエネルギーを消耗し、その後尾水に排出され、優れたエネルギー消耗性能を持っています。振動を減らすために、大気補給装置が設置されており、調圧バルブの排出口の負圧領域に均一に空気が流入します。

バルブプラグは、錆を防ぐためのクロームメッキ加工が施された鋳鋼で作られています。また、このバルブプラグには圧力バランス用の穴が設けられています。その目的は、バルブプラグの両側の水圧を均衡させ、操作油圧を低減することです。

メインオイルシリンダーとガイドオイルシリンダーは、バルブプラグのスイッチ操作に使用されます。シリンダーはピストン付きの鋳鋼製です。ユニットのガバナから供給される油源は、それぞれメインオイルシリンダーピストンの前後室に接続されます。ユニットが正常に動作している場合、圧力油は閉鎖腔を通じて流れ込み、それにより圧力調整弁が閉鎖状態になります。一方、ユニットが緊急停止または瞬間的な負荷解放が約15%を超えた場合、圧力油は自動的に開口腔を通じて流れ、圧力調整弁が開き、設定されたサイズの水流を放出して、ユニットおよび圧力トンネルシステムの安全性を確保します。

補助空気弁は、弁ケースに設置されており、調圧弁が排水を行う際、大気を直接調圧弁の排水チャネル入口端の負圧領域に導入できるため、流路の気蚀を低減し、調圧弁の振動も減少させます。

弁プラグと弁ケースの間には硬密封が使用され、すなわちステンレス製の止水リングが弁プラグに固定され、弁ケースには取り外し可能なステンレスまたは青銅製の止水部品が使用されます（弁プラグ上のステンレスとは硬度の異なる素材のステンレスが望ましいです）。これら2つを精密研磨して密着させ、優れた止水性能を実現します。シリンダーバレルとピストンの間、ピストンロッドと弁ケースの間で相対的に移動するすべての部品は、特殊なゴムリングで密封されています。

圧力調整弁の制御を実現するためには、液压システムに特別なメイン圧力制御弁、スロットル弁、および制御用の油圧チェック弁を設置する必要があります。その中で、特別なメイン圧力調整弁はユニットのガバナ内に設置され、これは圧力調整弁ガバナによる最も信頼性の高い制御形式です。特別なメイン圧力調整弁の構造は、追加の弁板を設けて圧力調整弁を制御することです。

圧力調整弁の特徴は主に流量特性であり、詳細は設計データ収集シリーズを参照してください。

圧力調整弁の機能は、タービンが負荷を捨てたときにユニットガイド羽根が迅速に閉じる際、同時に圧力調整弁を素早く開き、ユニットが閉じる際に不要な流量を圧力調整弁から放出することです。つまり、圧力調整弁を設置することで、導水システムにおける流量変化をゆっくりと進行させることができ、これにより水圧上昇値を減らすことができます。一方で、ユニットは依然として迅速に閉じられるため、速度上昇値が高くなりすぎることを防ぎます。したがって、圧力調整弁は導水システムおよびユニットの速度上昇値を減らすための有効な措置の一つであり、サージタンクの役割と同じです。

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既存のすべての水力発電所には、独自の運転履歴があり、今後の運転戦略も定められています。現在では、全体的な効率を向上させ、運転コストを削減し、寿命を延ばし、水力発電所を将来に備えて適合させるために、解決策重視のサービスと再生コンセプトが必要です。

年間発電量の増加

ここ数十年で、水車および発電機の効率は大幅に向上しました。その結果、発電所の性能向上を目的とした改修工事が可能となり、非常にコスト効果の高い投資となります。状況に応じて、40年経過した水車ランナーの更新により、効率が最大5％向上し、年間発電量の増加幅はさらに大きくなります。また、デジタル制御装置などを活用することで、水力発電所全体の効率最適化も実現できます。

寿命の延長

水力設備が老朽化すると、摩耗により発電所の効率に影響が出ます。老朽化は、始動・停止サイクル、大量の懸濁物質（例えばシルト）による摩耗、腐食などの特定の運転条件によって加速されます。これらすべてが耐用年数に影響を与えます。消費者市場製品や／および自動化・制御システムに関連する部品は通常、最初に交換が必要になります。高電圧電気部品（ケーブル、変電所、トランスなど）はより長い寿命を持っています。一方で、機械的な老朽化は非常にゆっくりとしたプロセスですが、それでもタービンや発電機の固定部分、そして導水管などの構造要素に影響を与えます。

現代の市場要件

今日、多くの水力発電所は、より頻繁な起動・停止サイクル、非常に低い部分負荷での運転、またはスピンリザーブ、あるいは急速応答容量として、例えば送電網を安定化するために挑戦されています。通常、このような設置された設備は、現代のグリッドの要求に設計されていなかったため、当初予想よりもはるかに速く老化しています。