EP3012419A1 - Coupling of a gas turbine and a steam turbine with target coupling angle with adjustment of the pole wheel - Google Patents

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EP3012419A1
EP3012419A1 EP14189509.4A EP14189509A EP3012419A1 EP 3012419 A1 EP3012419 A1 EP 3012419A1 EP 14189509 A EP14189509 A EP 14189509A EP 3012419 A1 EP3012419 A1 EP 3012419A1
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EP
European Patent Office
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excitation
gas turbine
excitation current
angle
changed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14189509.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Berning
Marc Diefenbach
Marcel Langer
Martin Ophey
Dennis Schlüter
Michael Winkel
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2017539505A priority patent/JP6518775B2/en
Priority to PCT/EP2015/072913 priority patent/WO2016062530A1/en
Priority to KR1020177013698A priority patent/KR20170073646A/en
Priority to PL15774921T priority patent/PL3183434T3/en
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Priority to CN201580057131.6A priority patent/CN107075972B/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/12Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled
    • F01K23/16Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled all the engines being turbines

Definitions

  • the gas turbine and the steam turbine are coupled by means of a clutch.
  • the steam turbine is accelerated in a suitable manner.
  • the frequency of the gas turbine is given insofar as it must match the frequency of the power grid into which the feed takes place.
  • the object of the invention is to provide a possibility for improved coupling with target dome angle.
  • the solution to this problem can be found in particular in the independent claims.
  • the dependent claims indicate advantageous developments.
  • the description and drawings contain further information.
  • step a) and step b) at least partially overlap in time.
  • Step b) is always carried out when it is not possible or only difficult, for example not in a short time, to reach the target dome angle with step a).
  • Step a) is known, so that there are no further explanations.
  • Step b) will be explained in more detail.
  • the so-called rotor angle can be influenced.
  • Under the Polradwinkel, also called load angle is generally the angle to understand, under which the pole of a synchronous machine leads the synchronous rotating field. The details will not be discussed here because they are known to those of ordinary skill in the art. It is important to understand that by changing the rotor angle, the reactive power changes, but it remains possible to provide the required active power. By changing the Polradwinkels it is possible to meet the requirement that the generator rotates at mains frequency and at the same time a change in the angular position of the generator and thus the gas turbine can be achieved.
  • the invention thus makes it possible to influence not only the angular position of the steam turbine, but also the angular position of the gas turbine. Although usually only an influence of a few degrees is possible, yet an additional degree of freedom is created, which can greatly facilitate and accelerate the coupling with target dome angle if necessary.
  • the rotor angle depends on the ratio of active power and reactive power. Since the ratio of active power and reactive power depends on the excitation, ie on the excitation current, the corresponding choice of reactive power for a given active power is basically equivalent to saying that the excitation current should be selected accordingly.
  • the relationships make it clear that it is not necessary to detect the rotor angle directly. It is basically enough given active power to change the reactive power accordingly. This can be used in the regulation on the already detected variables active power and reactive power.
  • the relationships between active power, reactive power and rotor angle can be taken from a so-called performance diagram, as will be explained in more detail later.
  • the excitation current is increased and as the gas turbine retards, the excitation current is decreased.
  • the rotor angle can be lowered. So it is the angle by which the pole precedes the synchronous rotating field, lowered. The generator and thus the gas turbine are so, so to speak, turned back a little, so that eliminates the Vorausilen the gas turbine with respect to the Zielkuppelwinkel.
  • the change in the excitation current is used to compensate for fluctuations in the line frequency, which complicate the achievement of the target coupling angle.
  • the aim is to keep the grid frequency as constant as possible, in Germany, for example, a value of 50 hertz is desired, small fluctuations still occur. If these occur during coupling, that is to say just in advance of the actual coupling while the steam turbine is being accelerated or decelerated, it is often no longer possible to adapt the acceleration of the steam turbine accordingly.
  • the change of the excitation current and the concomitant change of the Polradwinkels and thus the change of the angular position of the gas turbine is very important, if not indispensable to engage quickly with target dome angle.
  • the change of the excitation current of the angle of the gas turbine can be changed by up to 5 °.
  • the achievable angle change is manageable, but still important. It remains that the essential degree of freedom in coupling by the appropriate acceleration of the steam turbine and the choice of dome time is given.
  • the excitation voltage is changed to change the excitation current. This allows influencing the excitation current in a simple manner.
  • the above considerations may also be used for a method of disengaging a steam turbine and a gas turbine connected to a generator.
  • the generator in turn has an excitation winding whose excitation can be changed by changing an excitation current flowing through the exciter winding.
  • the change of the rotor angle allows a rotation of the gas turbine. In certain situations, this may be advantageous when disengaging, so when releasing the coupling between the gas turbine and steam turbine. Above all, it is often possible to speed up the disengagement. This reduces the wear of the clutch.
  • control device for a single shaft turbine set with a gas turbine, a steam turbine and a generator.
  • the regulating device is set up such that the method for coupling and / or disengaging described above can be carried out. It often suffice marginal changes of the already existing control device. In many cases you can limit yourself to another programming. The implementation of the method according to the invention thus requires only very manageable effort. Normally, a retrofitting of existing single-shaft turbo sets, in fact the associated control device easily possible.
  • Figure 1 shows a performance diagram in which the relationships between reactive power, active power and rotor angle are shown.
  • the active power is plotted in MW.
  • the reactive power is entered in the Mvar on the high-value axis.
  • Line 1 runs at reactive power 0.
  • the reactive power is negative, for the above positive.
  • the edges ending at the edge stand for certain values of the Cos phi, where phi is the angle between the voltage induced in the generator and the resulting current in the phasor diagram.
  • the arrows 3, 4 and 5 emanating from an origin 2 at the bottom left. As can be seen, these ends at operating points with the same active power but different reactive power.
  • the distance 6 connecting the two end points of the arrows 3 and 5 is a typical range in which the reactive power can be adjusted while the active power remains the same.
  • the angle between the arrows 3, 4 and 5 and the high-value axis is the respective Polradwinkel.
  • the location of the origin 2 is determined metrologically.
  • the rotor angle can be read off in the performance diagram in which an arrow is drawn from the origin 2 to the respective operating point and the angle of this arrow to the high-value axis is determined.
  • the rotor angle must be reduced by 2 °.
  • the reactive power is to be increased for this purpose. It is the excitation, so the excitation voltage and thus reduce the excitation current so far, until the rotor angle is 42 °. It is therefore possible in a simple manner by changing the reactive power, which can be brought about by changed excitation, to influence the Polradwinkel and thus to influence the target dome angle in an improved manner.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kuppeln einer mit einem Generator verbundenen Gasturbine und einer Dampfturbine, wobei der Generator eine Erregerwicklung aufweist, deren Erregung durch Veränderung eines durch die Erregerwicklung fließenden Erregungsstroms verändert werden kann, mit folgenden Schritten: a) Beschleunigen und/oder Verzögern der Dampfturbine derart, dass das Kuppeln mit einem Zielkuppelwinkel erfolgt; b) bei Bedarf Veränderung des Erregungsstroms, so dass die dadurch veränderte Erregung der Erregerwicklung zu einem veränderten Polradwinkel führt, wobei der Polradwinkel derart verändert wird, dass das Erreichen des Zielkuppelwinkels unterstützt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein analoges Verfahren, bei dem zum verbesserten Auskuppeln der Polradwinkel verändert wird. Ebenso wird eine zugehörige Regelungseinrichtung bereitgestellt.The invention relates to a method for coupling a gas turbine and a steam turbine connected to a generator, wherein the generator has an exciter winding whose excitation can be changed by changing an excitation current flowing through the excitation winding, with the following steps: a) accelerating and / or decelerating the steam turbine such that the coupling takes place with a target dome angle; b) If necessary, changing the excitation current, so that the resulting change in the excitation winding leads to a modified Polradwinkel, wherein the Polradwinkel is changed such that the achievement of the Zielkuppelwinkels is supported. The invention further relates to an analogous method in which the rotor angle is changed for improved disengagement. Likewise, an associated control device is provided.

Description

Beim Anfahren von Gasturbinenkraftwerken gilt es häufig die Dampfturbine zuzuschalten, sobald mit der Abwärme der Gasturbine genügend Dampf zum Antreiben der Dampfturbine bereitgestellt werden kann. Dazu werden die Gasturbine und die Dampfturbine mittels einer Kupplung gekuppelt. Besonders zur Vermeidung von Unwuchten werden Ansätze verfolgt, durch eine gezielte Regelung des Kuppelvorgangs bei einem Zielkuppelwinkel zu kuppeln. Dazu wird die Dampfturbine in geeigneter Weise beschleunigt. Die Frequenz der Gasturbine ist insoweit vorgegeben als diese mit der Frequenz des Stromnetzes, in das die Einspeisung erfolgt, übereinstimmen muss.When starting up gas turbine power plants, it is often necessary to switch on the steam turbine as soon as enough steam for driving the steam turbine can be made available with the waste heat of the gas turbine. For this purpose, the gas turbine and the steam turbine are coupled by means of a clutch. Especially to avoid imbalances approaches are pursued to couple by a targeted control of the coupling process at a target dome angle. For this purpose, the steam turbine is accelerated in a suitable manner. The frequency of the gas turbine is given insofar as it must match the frequency of the power grid into which the feed takes place.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Möglichkeit zum verbesserten Kuppeln mit Zielkuppelwinkel bereitzustellen. Die Lösung dieser Aufgabe findet sich insbesondere in den unabhängigen Ansprüchen. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterentwicklungen an. In der Beschreibung und in den Zeichnungen sind weitere Informationen enthalten.The object of the invention is to provide a possibility for improved coupling with target dome angle. The solution to this problem can be found in particular in the independent claims. The dependent claims indicate advantageous developments. The description and drawings contain further information.

Es wird ein Verfahren zum Kuppeln einer mit einem Generator verbundenen Gasturbine und einer Dampfturbine bereitgestellt, wobei der Generator eine Erregerwicklung aufweist. Die Erregung der Erregerwicklung kann durch Veränderung eines durch die Erregerwicklung fließenden Erregungsstroms verändert werden. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

  1. a) Beschleunigen und/oder Verzögern der Dampfturbine derart, dass das Kuppeln mit einem Zielkuppelwinkel erfolgt;
  2. b) bei Bedarf Veränderung des Erregungsstroms, so dass die dadurch veränderte Erregung der Erregerwicklung zu einem veränderten Polradwinkel führt, wobei der Polradwinkel derart verändert wird, dass das Erreichen des Zielkuppelwinkels unterstützt wird.
There is provided a method of coupling a gas turbine and a steam turbine connected to a generator, the generator having a field winding. The excitation of the excitation winding can be changed by changing an excitation current flowing through the exciter winding. The method comprises the following steps:
  1. a) accelerating and / or decelerating the steam turbine such that the coupling takes place with a target dome angle;
  2. b) If necessary, changing the excitation current, so that the resulting change in the excitation winding leads to a modified Polradwinkel, wherein the Polradwinkel is changed such that the achievement of the Zielkuppelwinkels is supported.

Es ist klar, dass Schritt a) und Schritt b) zeitlich zumindest teilweise überlappen. Schritt b) wird immer dann erfolgen, wenn es nicht oder nur erschwert, etwa nicht in kurzer Zeit, möglich ist, mit Schritt a) den Zielkuppelwinkel zu erreichen. Schritt a) ist bekannt, so dass hierzu keine weiteren Ausführungen erfolgen.It is clear that step a) and step b) at least partially overlap in time. Step b) is always carried out when it is not possible or only difficult, for example not in a short time, to reach the target dome angle with step a). Step a) is known, so that there are no further explanations.

Schritt b) soll näher erläutert werden. Es gibt einen Freiheitsgrad beim Erregungsstrom, der die Erregung der Erregerwicklung hervorruft. Dadurch kann der sogenannte Polradwinkel beeinflusst werden. Unter dem Polradwinkel, auch Lastwinkel genannt, ist allgemein der Winkel zu verstehen, unter dem das Polrad einer Synchronmaschine dem Synchrondrehfeld voreilt. Auf die Einzelheiten soll hier nicht eingegangen werden, da sie dem einschlägigen Fachmann bekannt sind. Wichtig ist zu verstehen, dass durch eine Veränderung des Polradwinkels sich die Blindleistung ändert, aber es möglich bleibt die geforderte Wirkleistung bereit zu stellen. Durch die Veränderung des Polradwinkels ist es möglich, der Forderung zu genügen, dass der Generator sich mit Netzfrequenz dreht und zugleich eine Veränderung der Winkellage des Generators und damit der Gasturbine erreichbar ist. Die Erfindung gestattet also, nicht nur die Winkellage der Dampfturbine, sondern auch die Winkellage der Gasturbine zu beeinflussen. Wenngleich im Regelfall nur eine Beeinflussung um wenige Grad möglich ist, wird doch ein zusätzlicher Freiheitsgrad geschaffen, der das Kuppeln mit Zielkuppelwinkel bei Bedarf sehr erleichtern und beschleunigen kann.Step b) will be explained in more detail. There is one degree of freedom in the excitation current that causes excitation of the excitation coil. As a result, the so-called rotor angle can be influenced. Under the Polradwinkel, also called load angle, is generally the angle to understand, under which the pole of a synchronous machine leads the synchronous rotating field. The details will not be discussed here because they are known to those of ordinary skill in the art. It is important to understand that by changing the rotor angle, the reactive power changes, but it remains possible to provide the required active power. By changing the Polradwinkels it is possible to meet the requirement that the generator rotates at mains frequency and at the same time a change in the angular position of the generator and thus the gas turbine can be achieved. The invention thus makes it possible to influence not only the angular position of the steam turbine, but also the angular position of the gas turbine. Although usually only an influence of a few degrees is possible, yet an additional degree of freedom is created, which can greatly facilitate and accelerate the coupling with target dome angle if necessary.

Der Polradwinkel ist vom Verhältnis von Wirkleistung und Blindleistung abhängig. Da das Verhältnis von Wirkleistung und Blindleistung von der Erregung, also vom Erregungsstrom abhängt, ist die entsprechende Wahl der Blindleistung bei gegebener Wirkleistung grundsätzlich gleichbedeutend mit der Aussage den Erregungsstrom entsprechend zu wählen. Die Zusammenhänge machen deutlich, dass es nicht erforderlich ist, den Polradwinkel unmittelbar zu erfassen. Es genügt im Grunde bei gegebener Wirkleistung die Blindleistung entsprechend zu ändern. Damit kann bei der Regelung auf die ohnehin erfassten Größen Wirkleistung und Blindleistung zurückgegriffen werden. Die Zusammenhänge zwischen Wirkleistung, Blindleistung und Polradwinkel können einem sogenannten Leistungsdiagramm entnommen werden, wie später noch näher erläutert wird.The rotor angle depends on the ratio of active power and reactive power. Since the ratio of active power and reactive power depends on the excitation, ie on the excitation current, the corresponding choice of reactive power for a given active power is basically equivalent to saying that the excitation current should be selected accordingly. The relationships make it clear that it is not necessary to detect the rotor angle directly. It is basically enough given active power to change the reactive power accordingly. This can be used in the regulation on the already detected variables active power and reactive power. The relationships between active power, reactive power and rotor angle can be taken from a so-called performance diagram, as will be explained in more detail later.

In einer Ausführungsform wird bei einem Vorauseilen der Gasturbine in Bezug auf den Zielkuppelwinkel der Erregungsstrom erhöht und bei einem Nacheilen der Gasturbine der Erregungsstrom gesenkt. Im Regelfall kann durch Erhöhung der Erregung der Polradwinkel gesenkt werden. Es wird also der Winkel um den das Polrad dem Synchrondrehfeld vorauseilt, gesenkt. Der Generator und damit die Gasturbine werden also gleichsam etwas zurückgedreht, so dass das Vorauseilen der Gasturbine in Bezug auf den Zielkuppelwinkel beseitigt.In one embodiment, as the gas turbine advances with respect to the target dome angle, the excitation current is increased and as the gas turbine retards, the excitation current is decreased. As a rule, by increasing the excitation, the rotor angle can be lowered. So it is the angle by which the pole precedes the synchronous rotating field, lowered. The generator and thus the gas turbine are so, so to speak, turned back a little, so that eliminates the Vorausilen the gas turbine with respect to the Zielkuppelwinkel.

In einer Ausführungsform wird die Veränderung des Erregungsstroms eingesetzt um Schwankungen der Netzfrequenz, welche das Erreichen des Zielkuppelwinkels erschweren, auszugleichen. Wenngleich grundsätzlich angestrebt wird, die Netzfrequenz möglichst konstant zu halten, in Deutschland beispielsweise wird ein Wert von 50 Hertz angestrebt, so treten dennoch kleine Schwankungen auf. Treten diese während des Kuppelns, also gerade auch im Vorfeld des eigentlichen Kuppelns, während die Dampfturbine beschleunigt oder verzögert wird, auf, ist es oft nicht mehr möglich die Beschleunigung der Dampfturbine entsprechend anzupassen. In diesem Fall ist die Veränderung des Erregungsstroms und die damit einhergehende Veränderung des Polradwinkels und somit die Veränderung der Winkellage der Gasturbine sehr wichtig, wenn nicht unverzichtbar, um zügig mit Zielkuppelwinkel einzukuppeln.In one embodiment, the change in the excitation current is used to compensate for fluctuations in the line frequency, which complicate the achievement of the target coupling angle. Although the aim is to keep the grid frequency as constant as possible, in Germany, for example, a value of 50 hertz is desired, small fluctuations still occur. If these occur during coupling, that is to say just in advance of the actual coupling while the steam turbine is being accelerated or decelerated, it is often no longer possible to adapt the acceleration of the steam turbine accordingly. In this case, the change of the excitation current and the concomitant change of the Polradwinkels and thus the change of the angular position of the gas turbine is very important, if not indispensable to engage quickly with target dome angle.

In einer Ausführungsform ist durch die Veränderung des Erregungsstroms der Winkel der Gasturbine um bis zu 5° veränderbar. Wie bereits erläutert ist die erreichbare Winkeländerung zwar überschaubar, aber eben dennoch wichtig. Es bleibt dabei, dass der wesentliche Freiheitsgrad beim Kuppeln durch die geeignete Beschleunigung der Dampfturbine und den Wahl des Kuppelzeitpunkts gegeben ist.In one embodiment, the change of the excitation current of the angle of the gas turbine can be changed by up to 5 °. As already explained, the achievable angle change is manageable, but still important. It remains that the essential degree of freedom in coupling by the appropriate acceleration of the steam turbine and the choice of dome time is given.

In einer Ausführungsform wird zur Veränderung des Erregungsstroms die Erregerspannung verändert. Dies gestattet eine Beeinflussung des Erregerstroms in einfacher Weise.In one embodiment, the excitation voltage is changed to change the excitation current. This allows influencing the excitation current in a simple manner.

Die obigen Überlegungen können auch für ein Verfahren zum Auskuppeln einer Dampfturbine und einer mit einem Generator verbundenen Gasturbine genutzt werden. Der Generator weist wiederum eine Erregerwicklung auf, deren Erregung durch Veränderung eines durch die Erregerwicklung fließenden Erregungsstroms verändert werden kann. Beim Auskuppeln wird der Erregungsstrom derart verändert, dass die dadurch veränderte Erregung der Erregerwicklung zu einem veränderten Polradwinkel führt, der ein Auskuppeln erleichtert. Wie bereits oben beim Kuppeln beschrieben erlaubt die Veränderung des Polradwinkels eine Verdrehung der Gasturbine. In bestimmten Situationen kann dies beim Auskuppeln, also beim Lösen der Kupplung zwischen Gasturbine und Dampfturbine vorteilhaft sein. Vor allem ist es oft möglich, das Auskuppeln zu beschleunigen. Dies senkt den Verschleiß der Kupplung.The above considerations may also be used for a method of disengaging a steam turbine and a gas turbine connected to a generator. The generator in turn has an excitation winding whose excitation can be changed by changing an excitation current flowing through the exciter winding. When disengaging the excitation current is changed so that the resulting change excitation of the exciter winding leads to a modified Polradwinkel that facilitates disengaging. As described above during coupling, the change of the rotor angle allows a rotation of the gas turbine. In certain situations, this may be advantageous when disengaging, so when releasing the coupling between the gas turbine and steam turbine. Above all, it is often possible to speed up the disengagement. This reduces the wear of the clutch.

Es wird ebenfalls eine Regelungseinrichtung für einen Einwellen-Turbosatz mit einer Gasturbine, einer Dampfturbine und einem Generator bereit gestellt. Die Regelungseinrichtung ist derart eingerichtet, dass das oben beschriebene Verfahren zum Kuppeln und/oder Auskuppeln durchführbar ist. Dabei genügen oft marginale Änderungen der ohnehin vorhandenen Regelungseinrichtung. In vielen Fällen kann man sich auf eine andere Programmierung beschränken. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert somit nur sehr überschaubaren Aufwand. Im Normalfall ist auch eine Nachrüstung bestehender Einwellen-Turbosätze, genau genommen der zugehörigen Regelungseinrichtung problemlos möglich.There is also provided a control device for a single shaft turbine set with a gas turbine, a steam turbine and a generator. The regulating device is set up such that the method for coupling and / or disengaging described above can be carried out. It often suffice marginal changes of the already existing control device. In many cases you can limit yourself to another programming. The implementation of the method according to the invention thus requires only very manageable effort. Normally, a retrofitting of existing single-shaft turbo sets, in fact the associated control device easily possible.

Weitere Einzelheiten sollen anhand der Figur 1 beschrieben werden, die ein Leistungsdiagramm zeigt, in dem die Zusammenhänge zwischen Blindleistung, Wirkleistung und Polradwinkel dargestellt sind.Further details will be described with reference to Figure 1, which shows a performance diagram in which the relationships between reactive power, active power and rotor angle are shown.

Auf der Rechtswertachse von Figur 1 ist die Wirkleistung in MW aufgetragen. Auf der Hochwertachse ist die Blindleistung im Mvar eingetragen. Die Linie 1 verläuft bei der Blindleistung 0. Bei den auf der Linie 1 liegenden Betriebspunkten wird also nur Wirkleistung bereitgestellt. Bei den unterhalb der Linie 1 liegenden Betriebspunkten ist die Blindleistung negativ, bei den oberhalb liegenden positiv. Die am Rand endenden Geraden stehen für bestimmte Werte vom Cos phi, wobei phi der Winkel zwischen der im Generator induzierten Spannung und dem daraus resultierenden Strom im Zeigerdiagramm ist.On the right axis of Figure 1, the active power is plotted in MW. The reactive power is entered in the Mvar on the high-value axis. Line 1 runs at reactive power 0. For the operating points lying on line 1, only active power is provided. For the operating points below line 1, the reactive power is negative, for the above positive. The edges ending at the edge stand for certain values of the Cos phi, where phi is the angle between the voltage induced in the generator and the resulting current in the phasor diagram.

Vorliegend bedeutend sind die von einem links unten liegenden Ursprung 2 ausgehenden Pfeile 3, 4 und 5. Wie ersichtlich enden diese an Betriebspunkten mit derselben Wirkleistung, aber unterschiedlicher Blindleistung. Die Strecke 6 welche die beiden Endpunkte der Pfeile 3 und 5 verbindet, ist ein typischer Bereich in dem die Blindleistung verstellt werden kann, während die Wirkleistung gleich bleibt.Significant in the present case are the arrows 3, 4 and 5 emanating from an origin 2 at the bottom left. As can be seen, these ends at operating points with the same active power but different reactive power. The distance 6 connecting the two end points of the arrows 3 and 5 is a typical range in which the reactive power can be adjusted while the active power remains the same.

Der Winkel zwischen den Pfeilen 3, 4 sowie 5 und der Hochwertachse ist der jeweilige Polradwinkel. Die Lage des Ursprungs 2 ist messtechnisch bestimmt. Allgemein kann der Polradwinkel im Leistungsdiagramm abgelesen werden, in dem ein Pfeil vom Ursprung 2 zum jeweiligen Betriebspunkt gezogen wird und der Winkel dieses Pfeils zur Hochwertachse bestimmt wird.The angle between the arrows 3, 4 and 5 and the high-value axis is the respective Polradwinkel. The location of the origin 2 is determined metrologically. In general, the rotor angle can be read off in the performance diagram in which an arrow is drawn from the origin 2 to the respective operating point and the angle of this arrow to the high-value axis is determined.

Wird etwa beim Betriebspunkt, der am Ende von Pfeil 4 liegt, gekuppelt und von der Regelung festgestellt, dass die Gasturbine für ein Kuppeln mit dem Zielkuppelwinkel um 2° vorauseilt, dann gilt es den Polradwinkel um 2° zu senken. Wie im Leistungsdiagramm nach Figur 1 ersichtlich, ist hierzu die Blindleistung zu erhöhen. Dafür gilt es die Erregung, also die Erregerspannung und damit den Erregungsstrom soweit abzusenken, bis der Polradwinkel 42° beträgt. Es ist also in einfacher Weise möglich durch eine Änderung der Blindleistung, die durch geänderte Erregung herbeigeführt werden kann, den Polradwinkel zu beeinflussen und damit in verbesserter Weise den Zielkuppelwinkel zu beeinflussen.If, for example, the operating point at the end of arrow 4 is coupled and the control determines that the gas turbine is leading by 2 ° for coupling with the target coupling angle, then the rotor angle must be reduced by 2 °. As can be seen in the power diagram according to FIG. 1, the reactive power is to be increased for this purpose. It is the excitation, so the excitation voltage and thus reduce the excitation current so far, until the rotor angle is 42 °. It is therefore possible in a simple manner by changing the reactive power, which can be brought about by changed excitation, to influence the Polradwinkel and thus to influence the target dome angle in an improved manner.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (7)

Verfahren zum Kuppeln einer mit einem Generator verbundenen Gasturbine und einer Dampfturbine,
wobei der Generator eine Erregerwicklung aufweist, deren Erregung durch Veränderung eines durch die Erregerwicklung fließenden Erregungsstroms verändert werden kann, mit folgenden Schritten: a) Beschleunigen und/oder Verzögern der Dampfturbine derart, dass das Kuppeln mit einem Zielkuppelwinkel erfolgt; b) bei Bedarf Veränderung des Erregungsstroms, so dass die dadurch veränderte Erregung der Erregerwicklung zu einem veränderten Polradwinkel führt, wobei der Polradwinkel derart verändert wird, dass das Erreichen des Zielkuppelwinkels unterstützt wird.
Method for coupling a gas turbine connected to a generator and a steam turbine,
wherein the generator has a field winding whose excitation can be varied by changing an excitation current flowing through the field winding, comprising the following steps: a) accelerating and / or decelerating the steam turbine such that the coupling takes place with a target dome angle; b) if necessary, changing the excitation current so that the resulting excitation of the excitation winding leads to a modified rotor angle, wherein the Polradwinkel is changed so that the achievement of the Zielkuppelwinkels is supported.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einem Vorauseilen der Gasturbine in Bezug auf den Zielkuppelwinkel der Erregungsstrom erhöht wird und bei einem Nacheilen der Gasturbine der Erregungsstrom gesenkt wird.
Method according to claim 1,
characterized in that
is increased in an advance of the gas turbine with respect to the target dome angle of the excitation current and is lowered in a lag of the gas turbine, the excitation current.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Veränderung des Erregungsstroms eingesetzt wird um Schwankungen der Netzfrequenz, welche das Erreichen des Zielkuppelwinkels erschweren, auszugleichen.
Method according to one of the preceding claims,
characterized in that
the change in the excitation current is used to compensate for fluctuations in the mains frequency, which complicate the achievement of the target dome angle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
durch die Veränderung des Erregungsstroms der Winkel der Gasturbine um bis zu 5° veränderbar ist.
Method according to one of the preceding claims,
characterized in that
can be changed by changing the excitation current of the angle of the gas turbine by up to 5 °.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Veränderung des Erregungsstroms die Erregerspannung verändert wird.
Method according to one of the preceding claims,
characterized in that
to change the excitation current, the excitation voltage is changed.
Verfahren zum Auskuppeln einer Dampfturbine und einer mit einem Generator verbundenen Gasturbine,
wobei der Generator eine Erregerwicklung aufweist, deren Erregung durch Veränderung eines durch die Erregerwicklung fließenden Erregungsstroms verändert werden kann,
wobei der Erregungsstrom derart verändert wird, dass die dadurch veränderte Erregung der Erregerwicklung zu einem veränderten Polradwinkel führt, der ein Auskuppeln erleichtert.
Method for disengaging a steam turbine and a gas turbine connected to a generator,
the generator having a field winding whose excitation can be varied by changing an excitation current flowing through the field winding,
wherein the excitation current is changed such that the resulting changed excitation of the exciter winding leads to a modified Polradwinkel that facilitates disengaging.
Regelungseinrichtung für einen Einwellen-Turbosatz mit einer Gasturbine, einer Dampfturbine und einem Generator, derart eingerichtet, dass ein Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche durchführbar ist.Control device for a single-shaft turbine set with a gas turbine, a steam turbine and a generator, arranged such that a method according to one or more of the preceding claims is feasible.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1911939A1 (en) * 2006-10-09 2008-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Coupling action control with coupling angle

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483147A (en) * 1992-07-10 1996-01-09 Massachusetts Institute Of Technology Decentralized excitation control for an electrical power utility system
RU2248453C2 (en) * 1998-08-31 2005-03-20 III Вильям Скотт Роллинс Electric power station and method of power generation with combination of cycles
US6230480B1 (en) 1998-08-31 2001-05-15 Rollins, Iii William Scott High power density combined cycle power plant
JP2003013709A (en) * 2001-06-28 2003-01-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Clutch engagement detector and uniaxial combined plant with the detector
JP3716244B2 (en) * 2002-09-19 2005-11-16 三菱重工業株式会社 Operation control apparatus and operation control method for single-shaft combined plant provided with clutch.
JP3930462B2 (en) * 2003-08-01 2007-06-13 株式会社日立製作所 Single-shaft combined cycle power generation facility and operation method thereof
US8176723B2 (en) 2008-12-31 2012-05-15 General Electric Company Apparatus for starting a steam turbine against rated pressure
EP2447482A1 (en) 2010-10-29 2012-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for shutting down a turbo-generating set
JP5710530B2 (en) 2012-03-19 2015-04-30 株式会社協和コンサルタンツ Wind power generation system
WO2014125592A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-21 三菱重工業株式会社 Wind farm and method for operating and device for controlling same
EP3170247B1 (en) * 2014-07-18 2019-09-04 Eip Technologies Inc. Direct wind energy generation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1911939A1 (en) * 2006-10-09 2008-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Coupling action control with coupling angle

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOFMANN W: "BLINDLEISTUNG - SICHTBAR GEMACHT", ELEKTROTECHNISCHE ZEITSCHRIFT - ETZ, VDE VERLAG GMBH, BERLIN, DE, vol. 120, no. 10, 1 May 1999 (1999-05-01), pages 18,20/21, XP000927072, ISSN: 0948-7387 *
STOLZLE K ET AL: "SYNCHRONISIERENDE, SELBSTSCHALTENDE KUPPLUNGEN FUR EIN-WELLEN- COGENERATION-KRAFTWERKE", ANTRIEBSTECHNIK, VEREINIGTE FACHVERLAGE, MAINZ, DE, vol. 34, no. 8, 1 August 1995 (1995-08-01), pages 46 - 49, XP000517052, ISSN: 0722-8546 *

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