CN1288278A - 具有燃气轮机的发电厂及其运行方法 - Google Patents

具有燃气轮机的发电厂及其运行方法 Download PDF

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Abstract

一个发电厂(30)包括连接到发电机(15)上的燃气轮机(32),发电机(15)通过一个发电机开关(14)连接到高压电力网(11)上,并且连接到静态起动装置(24’)上以被用作电动机起动燃气轮机(32),静态起动装置(24’)从中压电力网(21)的辅助电压中产生用于被用作电动机的发电机的变化供应电压。静态起动装置在燃气轮机(32)起动以后本身可以从发电机输送的电压中产生中压电力网(21)的辅助电压,因此可以简化电路。

Description

具有燃气轮机的发电厂及其运行方法
本发明涉及发电厂技术领域。它涉及一个发电厂，它包括连接到发电机上的燃气轮机，发电机通过一个发电机开关连接到高压电力网上，并且连接到静态起动装置上以被用作电动机起动燃气轮机，静态起动装置从中压电力网的辅助电压中产生用于被用作电动机的发电机的变化供应电压。
在现有技术中已经公开了这样的发电厂，例如申请人的美国专利5,416,398中所述的发电厂。
本发明还涉及运行这样的发电厂的方法。
图1详细地显示了现有技术已经公开的发电厂10的电路，如在前面提及的公开文献所部分描述的。已知的发电厂10包括(至少)一个燃气轮机32，它通过一个轴连接到发电机15上。在正常运行期间，燃气轮机驱动发电机产生交流电压，通过一个发电机开关14(此时连通)、一个母线管道31、一个装备有抽头切换装置的升压变压器13和一个线路开关12，该交流电压被馈送到高压电力网11(高电压HV)中以向负载供电。部分由发电机15产生的电力从升压变压器13上游的母线管道31中分流出去，并通过连接线路16、一个辅助变压器17和一个开关18被输送到中压电力网(中电压MV)12上，该电力网21输送辅助电压以满足发电厂10的辅助设备的电力需要(用于输水泵、冷却水泵等)。
通过另外一个发电机开关20能够将一个辅助发电机19(例如柴油机发电机)连接到中压电力网21上，以便在特殊的情况下向中压电力网21供应用于辅助设备的电力。通过一个中压开关26、一个低压变压器27和一个低压开关28，可以将一个低压电力网29(低电压LV)连接到中压电力网21上，该低压电力网29的电力用于发电厂的控制和电子设备。
在发电厂10的起动期间，开始在停止状态的燃气轮机15必须被起动或运行超过点火转速。为了起动运行，发电机15被用作相连接的燃气轮机32的驱动电动机。在起动期间由静态的起动设备24供应用于发电机/电动机15的变化的或可控制的供应电压，该起动设备24优选设计成一个变频器并且转变从中压电力网21流过开关22和变压器23的交流电压，如在开始提及的公开文献所述。在这个情况下，在起动期间，在中压电力网21上的辅助电压可以来自高压电力网11通过连接线路16输送或由辅助发电机19提供。
在正常运行期间，在中压电力网21上的辅助电压从母线管道31通过电路部件16、17和18传送。然而，这样会具有以下缺点：需要参考在高压电力网中所要求的无功功率和那里的电流电压来控制发电机电压。结果，在中压母线或中压电力网21中的电压也会变化，因为它通过电路部件18、17和16直接连接到发电机上。对于电压波动，在发电厂中所有的电力负载必须进行设计。此外，对于在高压电力网中的正常电压容差，变压器13仍然要装备有一个抽头切换装置和一个闭环控制或一个开环控制。另外，需要一个附加的分支线路以供应在中压电力网21中的辅助电压，这个附加的分支线路包括连接线路16、辅助变压器17和开关18。此外，必须在辅助变压器的区域设置防火壁和油槽。同时，分支线路使一个相对长的母线管道31成为必要。最后，只可能粗略地校正在母线管道31中的电压波动，在发电厂10中从中压电力网21或低压电力网29供应电力的所有的电路设备必须要进行更加复杂的设计，以便具有相对大的电压容差。
因此，本发明的目的是以这样的方式构想和运行在开始处所述类型的发电厂，即避免了上述列举的缺点并且得到了特别是在发电厂的设计上的实质的简化和节省。
为了实现本发明的目的，本发明本质上的特点在于静态起动装置，它在燃气轮机的起动期间从中压电力网向被用作电动机的发电机供电，而在燃气轮机正常的运行期间反向工作，以便从发电机产生的电压中对中压电力网供应所需的特别控制的辅助电压。通过静态起动装置的使用，不但可以不需要现有发电厂中的全部电路部件，还可以以简单的方式稳定和校正辅助电压，于是发电厂的电路设备能够设计成具有较小的电压容差并因此简化了设计。
本发明的第一优选实施例的特征在于静态起动装置被设计成一个变换器，其结构具有功率半导体并且能够在两个方向工作。它具有的优点是可以使用带有验证部件的验证的电路，例如，带有半导体闸流管的桥接电路，该电路可以以适合的方式构造，以便确保可靠运行。
因此，可以没有限制地在起动期间获得发电机被用作电动机时所需的辅助电压。在本发明的另一个实施例中，为了在燃气轮机起动期间产生中压电力网辅助电压，可以将一个优选为柴油发电机的辅助发电机连接到中压电力网上。
在本发明的另外的优选实施例中，为了使电路设备的电压容差减小，设置装置以用于控制静态起动装置，这些装置在燃气轮机正常运行期间使在中压电力网中由静态起动装置产生的辅助电压保持恒定。
本发明运行发电厂方法的特征在于，为了起动燃气轮机，发电机开关保持断开并且发电机被用以驱动燃气轮机，通过静态起动装置从中压电力网的辅助电压中产生发电机所需的供应电压，以及在燃气轮机起动之后，发电机开关闭合并且通过静态起动装置从发电机输送的发电机电压中产生中压电力网的辅助电压，在所有的负载范围内具有小的容差。
在燃气轮机起动阶段所要求的辅助电压优选通过连接到中压电力网的辅助发电机来产生，以及在起动完成以后，关闭辅助发电机。
在燃气轮机起动以后，由静态起动装置产生的辅助电压借助于静态起动装置的适当致动在正常运行期间保持恒定。
下面将通过参考附图对实施例进行描述，更加详细地解释本发明，其中：
图1详细显示了现有技术的具有燃气轮机和静态起动装置的发电厂的电路图；
图2显示了对应于图1的本发明的优选实施例的电路图。
在图2中的是与图1类比的具有燃气轮机15的发电厂30的电路图。它与图1中的电路图相比，具有三个基本的变化。
首先，不具有从母线管道30引出到中压电力网21的带有元件16、17和18的分支线路。它不仅省去了带有诸如防火壁和油槽以及从辅助变压器17到开关18的导线的所有附加设备的这些元件，而且缩短了在发电机15和升压变压器13’之间的母线管道31。
其次，图1中的静态起动装置24(在一个方向工作)被一个静态起动装置24’代替(在两个方向工作)，它接替了对中压电力网21供应辅助电压的功能。
最后，与图1中的升压变压器13不同，所设计的升压变压器13’不具有抽头切换装置。通过静态起动装置24’直接进行电压波动的校正，为此设置有与中压电力网21相连的控制器34，以便通过变压器33分接实际的电压。
发电厂30以这样的方式运行以起动燃气轮机32，首先发电机开关14保持断开，发电机15被用作电动机以驱动燃气轮机32，通过静态起动装置在它的第一工作模式中从中压电力网21的辅助电压中产生发电机15所需的供应电压。在燃气轮机32起动之后，发电机开关14闭合，然后通过静态起动装置24’在它的第二工作模式中从发电机15输送的发电机电压中产生中压电力网21的辅助电压。在过程中，由静态起动装置24’产生的辅助电压借助于静态起动装置24’通过控制装置34的适当的致动来保持恒定。在燃气轮机起动阶段所要求的辅助电压优选通过连接到中压电力网21的辅助发电机19来产生。在起动完成以后，关闭辅助发电机19。
总体来说，本发明具有以下的优点：-    不需要在升压变压器中的抽头切换装置；-    不需要从母线管道到辅助变压器之间的分支线路；-    不需要辅助变压器；-    在发电机合升压变压器之间的母线管道变短；-    不需要在辅助变压器上的防火壁和油槽；-    不需要从辅助变压器到中压变压器上开关的电缆；-    发电厂的电气设备对于较小的电压容差具有较简单的设计；-    由于通过静态起动装置提供电力附件工作的电力，辅助电压能
 够保持恒定，而与发电机电压无关。
标号列表
10、30       发电厂
11           高压电力网
12           电路开关
13、13’             升压变压器
14           发电机开关
15           发电机
16           连接线路(辅助供给)
17           辅助变压器
18           开关(辅助供给)
19           辅助发电机
20           发电机开关(辅助发电机)
21           中压电力网
22、25       开关(静态起动装置)
23           变压器(静态起动装置)
24、24’             静态起动装置(SSD)
26           中压电力网
27           低压变压器
28           低压开关
29           低压电力网
31           母线管道
32           燃气轮机
33           变压器
34           控制装置

Claims (8)

1．一个发电厂，包括连接到发电机(15)上的燃气轮机(32)，发电机(15)通过一个发电机开关(14)连接到高压电力网(11)上，并且能够被用作电动机以用于起动燃气轮机(32)，并且能够被连接到静态起动装置(24’)上以用于起动燃气轮机(32)，该静态起动装置(24’)被连接到中压电力网(21)上，中压电力网(21)被设置用于发电厂(30)的辅助设备，该静态起动装置(24’)从中压电力网(21)的辅助电压中产生用于被用作电动机的发电机(15)所需的变化的供应电压，其特征在于，以这样的方式设计或以这样的方式致动静态起动装置，即在燃气轮机(32)起动以后，静态起动装置(24’)本身可以从发电机(15)输送的电压中产生中压电力网(21)的辅助电压。
2．如权利要求1所述的发电厂，其特征在于，静态起动装置(24’)被设计成一个变换器，其结构具有功率半导体并且能够在两个方向工作。
3．如权利要求1或2所述的发电厂，其特征在于，为了在燃气轮机起动期间产生中压电力网(21)辅助电压，将一个优选为柴油发电机的辅助发电机(19)连接到中压电力网(21)上。
4．如权利要求1-3中之一所述的发电厂，其特征在于，静态起动装置(24’)通过一个变压器(23)和一个开关(22)连接到中压电力网(21)上。
5．如权利要求1-4中之一所述的发电厂，其特征在于，设置装置(33,34)以用于控制静态起动装置(24’)，和在燃气轮机(32)正常运行期间，这些装置(33,34)使在中压电力网(21)中由静态起动装置(24’)产生的辅助电压保持恒定。
6．运行如权利要求1-4中之一所述发电厂的方法，其特征在于，为了起动燃气轮机(32)，发电机开关(14)保持断开并且发电机(15)被用以驱动燃气轮机(32)，通过静态起动装置(24’)从中压电力网(21)的辅助电压中产生发电机(15)所需的供应电压，以及在燃气轮机(32)起动之后，发电机开关(14)闭合并且通过静态起动装置(24’)从发电机(15)输送的发电机电压中产生中压电力网(21)的辅助电压，在所有的负载范围内具有小的容差。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于，在燃气轮机(32)起动阶段所要求的辅助电压通过连接到中压电力网(21)的辅助发电机(19)来产生，以及在起动完成以后，关闭辅助发电机(19)。
8．如权利要求6和7所述的方法，其特征在于，在燃气轮机(32)起动以后，由静态起动装置(24’)产生的辅助电压借助于静态起动装置(24’)的适当致动在正常运行期间保持恒定。
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