CN107701244A - 汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统及其并网方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统及其并网方法，系统包括汽轮机，用于将蒸汽的能量转换成为机械能；第一异步发电机，转子的一端与汽轮机的转子通过接触式联轴器连接，定子与厂用电系统的第一母线段连接；第二异步发电机，转子与第一异步发电机的转子的另一端通过非接触式联轴器连接，定子与厂用电系统的第二母线段连接；第一异步发电机和第二异步发电机的容量和选型相同。方法包括：调速步骤和并网步骤。本发明具有的优点如下：机组运行方式更加灵活，避免单段母线用电负载对总发电负荷的限制，节能效果更加充分，运行维护简单，节约占地面积；节约投资，经济效益更优。

Description

汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统及其并网方法

技术领域

本发明属于汽轮机发电技术领域，特别涉及一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统及其并网方法。

背景技术

目前国内火电行业供热机组、工业抽汽机组，以及石化、盐业等行业，普遍存在着将高品位的蒸汽通过减温减压装置或阀门节流的方式转换为低品位蒸汽供暖或者供汽的情况，该过程存在能量的极大浪费。

针对上述现象，常规采用高品位的蒸汽作为汽轮机的进汽，排汽加热热网循环水供热或作汽源供给工业用户，汽轮机拖动异步发电机发电，所发电量并入厂用电系统，以实现节能和降低厂用电率。

在该汽轮机和发电机选型时，为了防止发电负荷超出负载侧需求造成电量反送至高厂变的情况，同时考虑单台大容量的异步发电机在并网时存在瞬间冲击电流较大的隐患，出于安全的考虑和工程经验，通常以“异步发电机的容量不得高于该段厂用电负荷的80％”作为限制条件。

因此在实际中，当汽轮机发电机组设计最大发电量远大于单段母线可承受的上网电量时，通常有两种设计方案，第一种设计方案：如图1所示，调整汽轮发电机组的设计容量，然而这种方案对总发电负荷进行了限制；第二种设计方案：如图2所示，新增两套汽轮机异步发电机组(左侧为第一套汽轮机异步发电机组，与其对应的厂用母线段为IA，右侧为第二套汽轮机异步发电机组，与其对应的厂用母线段为IB)，然而这种方案增加了占地面积，增加了投资。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统，其包括汽轮机、第一异步发电机和第二异步发电机；所述汽轮机用于将蒸汽的能量转换成为机械能；所述第一异步发电机的转子的一端与所述汽轮机的转子通过接触式联轴器连接，所述第一异步发电机的定子与厂用电系统的第一母线段连接；所述第二异步发电机的转子与所述第一异步发电机的转子的另一端通过非接触式联轴器连接，所述第二异步发电机的定子与所述厂用电系统的第二母线段连接；其中，所述第一异步发电机和第二异步发电机的容量和选型相同。

在如上所述的系统中，优选地，所述汽轮机的发电机组的总容量大于所述厂用电系统的第一母线段可承受的上网电量和所述厂用电系统的第二母线段可承受的上网电量。

在如上所述的系统中，优选地，所述非接触式联轴器为电磁联轴器。

本发明还提供了一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统的并网方法，其包括：调整所述汽轮机的转速至第一转速N₁，其中，N₁小于第一异步发电机的同步转速N₂；若第一异步发电机和所述第二异步发电机同时具备并网条件，则所述第一异步发电机先并网，所述第二异步发电机后并网；并网后，所述第一异步发电机和所述第二异步发电机同时升负荷。

在如上所述的并网方法中，优选地，2850r/min≤N₁≤2950r/min；N₂＝3000r/min。

在如上所述的并网方法中，优选地，N₁＝2900r/min。

本发明又提供了一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统的并网方法，其包括：调整所述汽轮机的转速至第一转速N₁，其中，N₁小于第一异步发电机的同步转速N₂；若所述第一异步发电机具备并网条件，则所述第一异步发电机并网；在所述第一异步发电机并网且升负荷至额定工况后，某时刻若所述第二异步发电机具备并网条件，则降低所述第一异步发电机的转速至N₂，所述第二异步发电机并网；并网后，所述第一异步发电机和所述第二异步发电机同时升负荷。

在如上所述的并网方法中，优选地，2850r/min≤N₁≤2950r/min；N₂＝3000r/min。

在如上所述的并网方法中，优选地，N₁＝2900r/min。

本发明实施例通过上述技术方案带来的有益效果如下：

本发明与“单台大容量汽轮发电机组”的方案相比，具有以下优点：①两台小容量异步发电机分别并入不同母线段，机组运行方式更加灵活；②避免了单段母线用电负载对总发电负荷的限制，节能效果更加明显。

与“新增两套汽轮机异步发电机组”的方案，具有以下优点：①运行维护简单，节约占地面积；②节约投资，经济效益更优。

附图说明

图1为现有技术中提供的一种与调整汽轮发电机组的设计容量方案对应的结构示意图；

图2为现有技术中提供的一种与新增两套汽轮机异步发电机组方案对应的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统的结构示意图。

图中符号说明如下：

1汽轮机、2第一异步发电机、3第二异步发电机、4电磁联轴器、5第一断路器、6第二断路器、7第一母线段、8第二母线段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图3，本发明提供了一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统(或称“一拖二”汽轮机异步发电机组)，其包括：汽轮机1、第一异步发电机2和第二异步发电机3。

汽轮机1用于将蒸汽的能量转换成为机械能，即提供原动力。第一异步发电机用于在汽轮机1的驱动下发电，其转子的一端与汽轮机1的转子通过接触式联轴器连接，第一异步发电机2的定子与厂用电系统的第一母线段7连接。第二异步发电机3用于在经第一异步发电机2转子传递的能量的驱动下发电，其转子与第一异步发电机2的转子的另一端通过非接触式联轴器(或称可脱口联轴器)连接，第二异步发电机3的定子与厂用电系统的第二母线段8连接。第二异步发电机3和第一异步发电机2的机组容量和选型相同，利于在系统运行中完全同步调整负荷。

汽轮机的发电机组的总容量大于厂用电系统的第一母线段可承受的上网电量和厂用电系统的第二母线段可承受的上网电量。

非接触式联轴器优选为电磁联轴器，如此在第二异步发电机3故障时，发电机出口断路器保护装置启动，则第二断路器跳闸，同时电磁联轴器断开，完成第二异步发电机3的解列，而无需汽轮机停机工况下执行。接触式联轴器可以为机械式刚性联轴器和柔性联轴器，当第一异步发电机2故障时，发电机出口断路器保护装置启动，则汽轮机的进汽阀关停，同时第一断路器5和第二断路器6跳闸，整个汽轮机机组停运，完成第一异步发电机2与第二异发电机3的解列。也就是说，当第二异步发电机3故障时，可切除第二异步发电机3，而不影响第一异步发电机2的运转；当第一异步发电机2故障时，整个系统停运，第一异步发电机2和第二异步发电机3同时切除。

采用汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统的并网方法有两种，具体如下：

第一种并网方法：

调整汽轮机1的转速至第一转速N₁r/min，即汽轮机1冲转，转速升至第一转速N₁r/min(或rpm)，其中N₁小于第一异步发电机2的同步转速N₂，同步转速N₂为3000r/min，2850≤N₁≤2950，N₁优选为2900。若第一异步发电机2和第二异步发电机3同时具备并网条件，则第一异步发电机2先并网，第二异步发电机3后并网；并网后，第一异步发电机2和第二异步发电机3同时升负荷。

实际中，并网条件包括但不限于：发电机组冷却水泵、润滑油泵运行正常无报警，并网柜设备：第一断路器5和第二断路器6，正常无报警；发电机出口断路器保护装置正确投入；第一母线段7和第二母线段8运行正常且负荷分别为第一异步发电机2和第二异步发电机3额定负荷的1.2倍以上。异步发电机并网指的是将异步发电机与母线段连通，如通过闭合第一断路器5实现第一异步发电机2并网，通过闭合第一断路器6实现第二异步发电机3并网。升负荷指的是增加汽轮机进气量，提升转速，负荷同步增加。

第二种并网方法：

调整汽轮机1的转速至第一转速N₁r/min，其中，N₁小于第一异步发电机2的同步转速N₂，2850≤N₁≤2950，N₁优选为2900，同步转速N₂为3000r/min。若第一异步发电机2具备并网条件，则第一异步发电机2并网；在第一异步发电机2并网且升负荷运行至额定工况即进入常规工作状态后，某时刻，若第二异步发电机3具备并网条件，则降低第一异步发电机2的转速至N₂，即3000r/min，此状态下，第一异步电机2依然在电网拖动下运行，第二异步发电机3并网；并网后，第一异步发电机2和第二异步发电机3同时升负荷至工况需求值。

在汽轮机1开始转动时，第一异步发电机2和第二异步发电机3的转速是相同的，当汽轮机1转速升至N₁，如2900r/min时，第一异步发电机2因具备并网条件，进行并网。第一异步发电机2并网后，第一异步发电机2的转速会瞬间至同步转速，3000r/min，(那此时第二异步发电机3的转速与第一异步发电机2的转速相同，汽轮机1转速亦为3000r/min)。

第一异步发电机2并网后，其转子转速为3000r/min，这时可继续开汽轮机1的阀门，升转速，监测第一异步发电机2达到额定输出功率为止，或在第一异步发电机2并网的基础上，并入第二异步发电机3后，升转速，监测第一异步发电机2和第二异步发电机3达到额定输出功率为止。

需要说明的是，关于并网条件、并网的描述可参见第一种并网方法中相关内容的描述，此处不再一一赘述。降负荷指的是减小汽轮机进气量，降低转速。

综上所述，本发明实施例带来的有益效果如下：

本发明与“单台大容量汽轮发电机组”的方案相比，具有以下优点：①两台小容量异步发电机分别并入不同母线段，机组运行方式更加灵活；②避免了单段母线用电负载对总发电负荷的限制，节能效果更加充分。

与“新增两套汽轮机异步发电机组”的方案，具有以下优点：①运行维护简单，节约占地面积；②节约投资，经济效益更优。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (9)

1.一种汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统，其特征在于，所述系统包括：汽轮机、第一异步发电机和第二异步发电机；

所述汽轮机用于将蒸汽的能量转换成为机械能；

所述第一异步发电机的转子的一端与所述汽轮机的转子通过接触式联轴器连接，所述第一异步发电机的定子与厂用电系统的第一母线段连接；

所述第二异步发电机的转子与所述第一异步发电机的转子的另一端通过非接触式联轴器连接，所述第二异步发电机的定子与所述厂用电系统的第二母线段连接；

其中，所述第一异步发电机和第二异步发电机的容量和选型相同。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述汽轮机的发电机组的总容量大于所述厂用电系统的第一母线段可承受的上网电量和所述厂用电系统的第二母线段可承受的上网电量。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述非接触式联轴器为电磁联轴器。

4.一种根据权利要求1～3中任一项所述的汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统的并网方法，其特征在于，所述并网方法包括：

提升所述汽轮机的转速至第一转速N₁，其中，N₁小于第一异步发电机的同步转速N₂；

若第一异步发电机和所述第二异步发电机同时具备并网条件，则所述第一异步发电机先并网，所述第二异步发电机后并网；

并网后，所述第一异步发电机和所述第二异步发电机同时升负荷至工况需求值。

5.根据权利要求4所述的并网方法，其特征在于，2850r/min≤N₁≤2950r/min；N₂＝3000r/min。

6.根据权利要求4所述的并网方法，其特征在于，N₁为2900r/min。

7.一种根据权利要求1～3中任一项所述的汽轮机同轴拖动两台异步发电机组的系统的并网方法，其特征在于，所述并网方法包括：

调整所述汽轮机的转速至第一转速N₁，其中，N₁小于第一异步发电机的同步转速N₂；

若所述第一异步发电机具备并网条件，则所述第一异步发电机并网；

在所述第一异步发电机并网且升负荷至额定工况，某时刻若所述第二异步发电机具备并网条件，则降低所述第一异步发电机的转速至N₂，所述第二异步发电机并网；

并网后，所述第一异步发电机和所述第二异步发电机同时升负荷至工况需求值。

8.根据权利要求7所述的并网方法，其特征在于，2850r/min≤N₁≤2950r/min；N₂＝3000r/min。

9.根据权利要求7所述的并网方法，其特征在于，N₁＝2900r/min。