DE19958728A1

DE19958728A1 - Aus mehreren Blöcken bestehendes Heiz- und/oder Kraftwerk

Info

Publication number: DE19958728A1
Application number: DE1999158728
Authority: DE
Inventors: Erhard Liebig; Klaudia Madeira-Bein
Original assignee: Alstom Power Schweiz AG
Current assignee: General Electric Switzerland GmbH
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2001-06-07
Also published as: CN1299175A; GB2358298A; GB0029773D0

Abstract

Bei einem Heiz- und/oder Kraftwerk, welches eine Mehrzahl von gleichartigen, Leistung erzeugenden Blöcken (B1, ..., B4), sowie gemeinsame Hilfs- und Nebenanlagen (BOP) umfasst, die von den Blöcken (B1, ..., B4) gemeinsam benutzt werden, wird insbesondere eine Vereinfachung im Engineering dadurch erreicht, dass für die elektrische Versorgung der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen (BOP) eine gemeinsame Versorgungsschiene (GVS) vorgesehen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Heizwerke, Heizkraft werke und Kraftwerke, die im weiteren als Heiz- und/oder Kraftwerke zusammen gefasst werden. Die Erfindung betrifft ein Heiz- und/oder Kraftwerk gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige, aus mehreren Blöcken bestehende Heiz- und/oder Kraftwerke, bei de nen bestimmte Hilfs- und Nebenanlagen von allen Blöcken gemeinsam benutzt werden, sind allgemein aus dem Stand der Technik bekannt.

STAND DER TECHNIK

Befinden sich auf einem Standort eines Heizwerkes, Heizkraftwerkes oder Kraft werkes mehrere Heizleistung oder elektrische Leistung erzeugende Blöcke, so gibt es zahlreiche Gebäude (z. B. die Verwaltung), Einrichtungen (z. B. Werkstät ten), aber insbesondere auch Hilfs- und Nebenanlagen (sog. "Balance Of Plant" oder BOP-Systeme), welche von allen Blöcken gemeinsam benutzt werden. Zu diesen gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen gehören in der Regel die Wasser versorgung und Wasseraufbereitung, die Brennstoffversorgung, die Druckluftver sorgung, Feuerlöschanlagen und dgl. In Fig. 1 ist als Beispiel ein Kraftwerk 10 dargestellt, dass vier einzelne Blöcke B1, . . ., B4 umfasst, die jeweils elektrische Lei stung erzeugen und diese über zugeordnete Schalter S1, . . ., S4 in ein Netz 11 ein speisen. Für die Blöcke B1, . . ., B4 sind gemeinsame Hilfs- und Nebenanlagen BOP1, . . ., BOP3 vorgesehen, die - im vorliegenden Beispiel - von den Blöcken B1 und B2 mit Energie versorgt werden.

Zur Versorgung der eigenen Verbraucher gibt es in einem jeweiligen Block B1, . . ., B4 elektrische Versorgungsschienen (sog. "Boards") auf unterschiedlichere Spannungsniveau (Hochspannung, Mittelspannung, Niederspannung), welche durch Transformatoren und Schalter untereinander verbunden sind. Für 50-Hz- Netze mit der beispielhaften Netzhochspannung von 220 kV liegen diese Span nungsniveaus beispielsweise bei 21 kV, 6,6 kV und 400 V. Für 60-Hz-Netze mit der beispielhaften Netzhochspannung von 245 kV liegen die Spannungsniveaus beispielsweise bei 21 kV, 4,16 kV und 480 V.

In Fig. 2 ist als Beispiel der interne Aufbau eines Blockes Bn eines Kombikraftwer kes schematisch wiedergegeben. Eine Einheit aus Gasturbinenanlage 16 und Dampfturbine 18 erzeugt über einen Generator 17 elektrische Leistung auf einem Spannungsniveau von 21 kV, die über einen Haupttransformator 12 und einen Schalter Sn in das Netz 11 eingespiesen wird. Für die interne Versorgung des Blockes Bn sind eine Mittelspannungsversorgungsschiene MVS und mehrere Nie derspannungsversorgungsschienen NVS1, NVS2 vorgesehen. Die Mittelspan nungsversorgungsschiene MVS ist über einen Eigenbedarfstransformator 13 an das 21-kV-Spannnungsniveau angeschlossen. Die Niederspannungsversorgungs schienen NVS1, NVS2 ihrerseits werden über zugeordnete Hilfstransformatoren 14, 15 aus der Mittelspannungsversorgungsschiene MVS versorgt.

Die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP bzw. BOP1, . . ., BOP3 eines meh rere Blöcke umfassenden Heiz- und/oder Kraftwerkes werden in Abhängigkeit ih rer Anordnung relativ zu den Blöcken B1, . . ., B4 bzw. Bn meistens von unterschied lichen Blöcken, in der Regel von dem räumlich am nächsten liegenden Block, an gespiesen: Im Beispiel der Fig. 1 wird die gemeinsame Hilfs- und Nebenanlage BOP1 vom Block B1 versorgt, die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP2 und BOP3 dagegen vom Block B2.

Zur Gewährleistung einer sicheren und zuverlässigen Eigenbedarfsversorgung der Blöcke B1, . . ., B4 untereinander und zur sicheren Versorgung der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP bzw. BOP1, . . ., BOP2 sind verschiedene Versor gungsschienen (meist auf Mittelspannungsniveau 6,6 bzw. 4,16 kV) der jeweiligen Blöcke B1, . . ., B4 durch Kupplungen untereinander verbunden. Diese Art der Ver schaltung ist in Fig. 3 beispielhaft gezeigt: Die Mittelspannungsversorgungsschie nen MVS1, . . ., MVS4 von vier Blöcken B1, . . ., B4 sind untereinander durch Kupplun gen K1, . . ., K4 verbunden, die über zugeordnete Schalter S8, . . ., S14 aufgetrennt werden können. Die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP sind hier zu sammengefasst und über einen Transformator 21 und Schalter S6 an die Mit telspannungsversorgungsschiene MVS1 des ersten Blockes B1 angeschlossen. Grosse motorische Verbraucher (<200 bis 250 kW) wie z. B. eine Feuerlöschwas serpumpe 20 können über einen Schalter S5 direkt an die Mittelspannungsversor gungsschiene MVS1 (oder eine andere Versorgungsschiene) angeschlossen sein.

Die Kupplungen K1, . . ., K4 sind - zur Sicherung der Eigenbedarfsversorgung der Blöcke während Revisions- und Stillstandszeiten - z. B. für eine Leistung von ca. 3 MW ausgelegt. Die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP benötigen dem gegenüber beispielsweise eine Leistung von 1 MW. Soll nun bei Ausfall der Ver sorgung in Block B1 der benachbarte Block B2 die Versorgung übernehmen, muss die Kupplung K1 für 1 + 3 = 4 MW ausgelegt sein, um sowohl die Anforderungen des Blockes B1 als auch der daran hängenden gemeinsamen Hilfs- und Neben anlagen BOP zu erfüllen.

Diese Art der Zuordnung von Blöcken und gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen hat verschiedene Nachteile: Die Zuordnung entsprechend Fig. 1 ist geprägt durch standortspezifische Einzellösungen. Da die Leistungen der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen erst in einem fortgeschrittenen Projektstadium sicher bekannt sind, wird die Abwicklung der elektrischen Anlagen erheblich beeinflusst bzw. ver zögert.

Eine gewisse Verbesserung stellt der Anschluss der gemeinsamen Hilfs- und Ne benanlagen an einen einzigen Block B1 gemäss Fig. 3 dar. Jedoch ensteht bei einer solchen Zuordnung insbesondere eine erhöhte "Konzentration der Verant wortung" am Block B1. Da die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP nur eine Anspeisung besitzen, steht die gesamte Anlage still, wenn an der Mittelspan nungsversorgungsschiene MVS1 gearbeitet werden muss.

Die Auslegung des Blockes B1 steht im übrigen erst sehr spät fest, wenn die An forderungen der Hilfs- und Nebenanlagen vollständig bekannt sind. Dies erschwert eine Vergabe von Aufträgen an Subunternehmen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Versorgung der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen in einem aus Blöcken bestehenden Heiz- und/oder Kraftwerk so auszulegen, dass die aufgeführten Nachteile vermieden werden, und insbeson dere eine klare Schnittstelle zwischen den Blöcken und den gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen geschaffen wird.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, für die elektrische Versorgung der gemein samen Hilfs- und Nebenanlagen eine Gemeinsame Versorgungsschiene ("Com mon Board") vorzusehen. Diese Gemeinsame Versorgungsschiene stellt eine "saubere" Schnittstelle zwischen der Gesamtheit der Blöcke und den gemeinsa men Hilfs- und Nebenanlagen dar.

Vorzugsweise weist jeder der Blöcke zur elektrischen Versorgung eigene Versor gungsschienen auf, und die Gemeinsame Versorgungsschiene ist an eine Versor gungsschiene wenigstens eines der Blöcke angeschlossen.

Besonders günstig ist es hinsichtlich der Planung, wenn die Gemeinsame Versor gungsschiene an Versorgungsschienen aller Blöcke angeschlossen ist. Eine an dere Möglichkeit besteht darin, dass die Verbindungen zwischen den Versor gungsschienen und der Gemeinsamen Versorgungsschiene gleichzeitig als Kupplungen zwischen den Blöcken ausgelegt sind und benutzt werden.

Eine weitere Möglichkeit ergibt sich, wenn die Gemeinsame Versorgungsschiene an Versorgungsschienen eines Teils der Blöcke angeschlossen ist, und die nicht direkt mit der Gemeinsamen Versorgungsschiene in Verbindung stehenden Blöcke untereinander und mit anderen Blöcken durch Kupplungen in Verbindung stehen.

Die Vorteilhaftigkeit jeder dieser verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung basiert auf Unterschieden in Kabelgrössen, Kabellängen, Anzahl der Schalter, im Betriebskonzept und dgl., und hängt von den konkreten Bedingungen des jeweili gen Anwendungsfalles ab.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines aus mehreren Blöcken bestehenden Kraftwerkes mit angeschlossenen gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 den beispielhaften inneren Aufbau eines Blockes aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Verschaltung der Blöcke über Kupplungen zum Zwecke der sicheren Eigenbedarfsversorgung, wobei die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen von nur einem Block versorgt werden;

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer aus mehre ren Blöcken versorgbaren Gemeinsamen Versorgungsschiene für die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen sowie zusätzlichen Kupplungen zwischen den Blöcken; und

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer aus allen Blöcken versorgbaren Gemeinsamen Versorgungsschiene für die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen ohne zusätzliche Kupp lungen zwischen den Blöcken.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Ausge gangen wird wiederum von einem beispielhaften Kraftwerk mit vier Blöcken B1, . . ., B4. Von den vier Blöcken B1, . . ., B4 sind der Einfachheit halber nur die Mit telspannungsversorgungsschienen MVS1, . . ., MVS4 dargestellt, die beispielsweise ein Spannungsniveau von 4,16 kV haben. Für den Betrieb der Blöcke B1, . . ., B4 sind gemeinsame Hilfs- und Nebenanlagen BOP vorgesehen. Diese gemeinsa men Hilfs- und Nebenanlagen BOP sind erfindungsgemäss an eine Gemeinsalme Versorgungsschiene GVS angeschlossen, die als allgemeine Schnittstelle aller Blöcke B1, . . ., B4 für den Anschluss der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP dient. Die Gemeinsame Versorgungsschiene GVS hat in diesem Fall eben falls ein Spannungsniveau von 4,16 kV. Sie ist über eine erste Kupplung K5 mit den Schaltern S15 und S16 mit der internen Mittelspannungsversorgungsschiene MVS1 des ersten Blockes B1, und über eine zweite Kupplung K8 mit den Schal tern S21 und S22 mit der internen Mittelspannungsversorgungsschiene MVS4 des vierten Blockes B4 verbunden. Optional kann die Gemeinsame Versorgungs schiene GVS auch noch über entsprechende Kupplungen K6, K7 und Schalter S17, . . ., S20 (in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet) mit den internen Mittelspannungs versorgungsschienen MVS2 und MVS3 der Blöcke B2 und B3 verbunden werden. Die Kupplungen K5, . . ., K8 sind ausschliesslich für die Leistung der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP ausgelegt, also z. B. für ca. 1 MW.

Neben den Verbindungen zwischen den Blöcken B1 und B4 und der Gemeinsa men Versorgungsschiene GVS gibt es als weitere Verbindungen die bereits aus Fig. 3 bekannten Kupplungen K1, . . ., K3 zwischen den Blöcken B1, . . ., B4. Durch diese Art der Verschaltung entstehen kopierbare Versorgungsschienen, d. h., die Mittelspannungsversorgungsschienen MVS1 und MVS4 sowie MVS2 und MVS3 sind jeweils identisch, wodurch Planung und Aufbau erheblich vereinfacht werden. Ueber die Kupplungen K1, . . ., K3 wird nur die Eigenbedarfsversorgungsleistung der Blöcke während Revisions- und Stillstandszeiten übertragen, so dass auch die Kupplungen K1, . . ., K3 identisch z. B. für ca. 3 MW ausgelegt werden können. Gros se motorische Verbraucher, wie z. B. die Feuerlöschwasserpumpe 20, können wiederum direkt (über den Schalter S5) an die Gemeinsame Versorgungsschiene GVS gehängt werden. Die gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP sind an sonsten über den Transformator 21 und den Schalter S6 an die Gemeinsame Ver sorgungsschiene GVS angeschlossen.

Die Gemeinsame Versorgungsschiene GVS ist besonders von Vorteil, wenn die Blöcke B1, . . ., B4 des Kraftwerkes von einem Unternehmen geplant und errichtet werden, und der Bau der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP an sepa rate Subunternehmen vergeben wird: Die Gemeinsame Versorgungsschiene GVS stellt eine "saubere" Schnittstelle zwischen den beiden Anlagenteilen dar. Das für die Blöcke B1, . . ., B4 zuständige Unternehmen braucht lediglich zwei Abgänge mit einer vordefinierten Leistung zu liefern und muss ansonsten keine Aufgaben mehr übernehmen. Hierdurch und durch die Kopierbarkeit der Anlagenteile kann der Engineeringaufwand erheblich reduziert werden.

Ein zweites, zu Fig. 4 vergleichbares Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. In diesem Beispiel fehlen die Kupplungen K1, . . ., K3, d. h., die Blöcke B1, . . ., B4 sind nicht direkt untereinander verbunden. Die Verbindung zwischen den Blöcken B1, . . ., B4 erfolgt nunmehr ausschliesslich über die Gemeinsame Verbindungs schiene GVS mit Hilfe der Kupplungen K5, . . ., K8 und Schalter S15, . . ., S22. Für die Versorgung der Gemeinsamen Versorgungsschiene GVS sind auch hier wieder die Kupplungen K5 und K8 vorgesehen, die dann nicht nur für die Eigenbedarfs versorgungsleistung der Blöcke (z. B. 3 MW), sondern zusätzlich auch noch für die Leistung der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen BOP (z. B. 1 MW) ausgelegt sein müssen. Durch die Verwendung der Gemeinsamen Versorgungsschiene GVS auch für die Uebertragung der Eigenbedarfsversorgungsleistung fallen ge genüber der Variante aus Fig. 4 fallen zusätzliche Vorkehrungen für Kupplungen zwischen den Blöcken wie z. B. Kabelwege weg. Besonders günstig ist es, dass die Versorgungsschienen aller Blöcke B1, . . ., B4 identisch sind, so dass die Planung durch die damit verbundenen Kopiermöglichkeiten noch einfacher und kostengün stiger wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Kraftwerk

11

Netz

12

Haupttransformator

13

Eigenbedarfstransformator

14

,

15

Hilfstransformator

16

Gasturbinenanlage

17

Generator

18

Dampfturbine

20

Feuerlöschwasserpumpe

21

Transformator
B1, . . ., B4, Bn Block
BOP gemeinsame Hilfs- und Nebenanlage
BOP1, . . ., BOP3 gemeinsame Hilfs- und Nebenanlage
GVS Gemeinsame Versorgungsschiene
K1, . . ., K8 Kupplung
NVS1, NVS2 Niederspannungsversorgungsschiene
S1, . . ., S22, Sn Schalter
MVS Mittelspannungsversorgungsschiene
MVS1, . . ., MVS4 Mittelspannungsversorgungsschiene

Claims

1. Heiz- und/oder Kraftwerk (10), umfassend eine Mehrzahl von gleicharti gen, Leistung erzeugenden Blöcken (B1, . . ., B4; Bn), sowie gemeinsame Hilfs- und Nebenanlagen (BOP; BOP1, . . ., BOP3), welche von den Blöcken (B1, . . ., B4; Bn) ge meinsam benutzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass für die elektrische Ver sorgung der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen (BOP; BOP1, . . ., BOP3) eine Gemeinsame Versorgungsschiene (GVS) vorgesehen ist.

2. Heiz- und/oder Kraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Blöcke (B1, . . ., B4; Bn) zur elektrischen Versorgung eigene Versor gungsschienen (MVS; MVS1, . . ., MVS4; NVS1, NVS2) aufweist, und dass die Ge meinsame Versorgungsschiene (GVS) an eine Versorgungsschiene (MVS; MVS1, . . ., MVS4) wenigstens eines der Blöcke (B1, . . ., B4; Bn) angeschlossen ist.

3. Heiz- und/oder Kraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemeinsame Versorgungsschiene (GVS) an Versorgungsschienen (MVS; MVS1, . . ., MVS4) aller Blöcke (B1, . . ., B4; Bn) angeschlossen ist.

4. Heiz- und/der Kraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen den Versorgungsschienen (MVS; MVS1, . . ., MVS4) und der Gemeinsamen Versorgungsschiene (GVS) gleichzeitig als Kupplungen (K5, . . ., K8) zwischen den Blöcken (B1, . . ., B4; Bn) ausgelegt sind und benutzt wer den.

5. Heiz- und/oder Kraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gemeinsame Versorgungsschiene (GVS) an Versorgungsschienen (MVS; MVS1, . . ., MVS4) eines Teils der Blöcke (B1, . . ., B4; Bn) angeschlossen ist, und dass die nicht direkt mit der Gemeinsamen Versorgungsschiene (GVS) in Verbindung stehenden Blöcke untereinander und mit anderen Blöcken durch Kupplungen (K1, . . ., K3) in Verbindung stehen.

6. Heiz- und/oder Kraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspeisung der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen (BOP; BOP1, . . ., BOP3) von der Gemeinsamen Versorgungsschiene (GVS) direkt und/oder über Transformatoren (21) erfolgt.

7. Heiz- und/oder Kraftwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der gemeinsamen Hilfs- und Nebenanlagen (BOP; BOP1, . . ., BOP3) zu einer Gruppe zusammengefasst ist, und die Anspeisung der Gruppe von der Ge meinsamen Versorgungsschiene (GVS) über einen gemeinsamen Transformator erfolgt.