RU103259U1

RU103259U1 - ELECTRIC POWER PLANT

Info

Publication number: RU103259U1
Application number: RU2010152660/07U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Лаптев; Александр Владимирович Левин; Владимир Маркович Довгалёнок; Дмитрий Викторович Левин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь"
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-03-27
Also published as: RU103259U8

Abstract

Электроэнергетическая установка газоперекачивающего агрегата, составленного из газотурбинного двигателя и связанного с ним через трансмиссию компрессора, повышающего давление в газопроводе, которая работает как электрогенерирующая система и как система электрозапуска агрегата, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющим в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора, и по двум выходным клеммам, первая из которых соединена с одной из обмоток статора электрической машины, ротор которой механически соединен с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а вторая непосредственно или через фильтр к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной сети или любого иного источника электроэнергии, подключаемого на вход трехфазного мостового выпрямителя через пусковой контактор, и использованием дополнительного контактора, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а первая из выходных клемм присоединена непосредственно к одной из фаз нагрузки, причем установка снабжена второй электрической машиной с ротором на постоянных магнитах, который механически связан с валом компрессора, а каждая фаза его статора соединена со второй выходной клеммой соответствующей фазы дополнительного контактора, отличающаяся тем, что каждая стойка трехфазного мостового выпрямителя снабжена третьим диодом, включенным последовательно со вторым диодом, о An electric power installation of a gas pumping unit composed of a gas turbine engine and connected through a transmission of a compressor that increases the pressure in the gas pipeline, which works as an electric generating system and as an electric starter system of a unit, using a three-phase bridge rectifier and a three-phase bridge inverter using programmable semiconductor switches , with connecting the output of the inverter through a contactor having in each phase one input to a lemma connected to the output of the inverter and two output terminals, the first of which is connected to one of the stator windings of an electric machine, the rotor of which is mechanically connected to the drive box of the gas turbine engine, and the second directly or through a filter to one of the load phases, using common industrial network or any other source of electricity connected to the input of a three-phase bridge rectifier through a starting contactor, and using an additional contactor, the input terminal of each phase of which connected to one of the input phases of the specified bridge rectifier, and the first of the output terminals is connected directly to one of the load phases, the installation is equipped with a second electric machine with a permanent magnet rotor, which is mechanically connected to the compressor shaft, and each phase of its stator is connected to the second the output terminal of the corresponding phase of the additional contactor, characterized in that each rack of a three-phase bridge rectifier is equipped with a third diode connected in series with the second diode, o

Description

Предлагаемая электроэнергетическая установка относится к области электротехники и может быть использована для самообеспечения электроэнергией газоперекачивающей станции, составленной из газотурбинного двигателя и связанного с ним компрессора, повышающего давление в газопроводе.The proposed electric power installation relates to the field of electrical engineering and can be used to self-supply electricity to a gas pumping station, composed of a gas turbine engine and an associated compressor that increases the pressure in the gas pipeline.

Известна электроэнергетическая установка (1) в которой электрическая машина, соединенная с коробкой приводов турбины, при использовании одного преобразователя напряжения, составленного из звена постоянного тока и инвертора с системой контакторов, при одной электрической машине, обеспечивает как электрозапуск установки, так и генерирование электроэнергии.A known electric power installation (1) in which an electric machine connected to a box of turbine drives, using one voltage converter, composed of a DC link and an inverter with a system of contactors, with one electric machine, provides both electric start of the installation and generation of electricity.

Коробка приводов турбины ограничивает мощность системы генерирования на уровне 100÷150 КВт при мощности турбины 10÷40 МГВт.The turbine drive box limits the power of the generation system to 100 ÷ 150 kW with a turbine power of 10 ÷ 40 MW.

Для увеличения генерируемой мощности, отбор мощности осуществляют от вала компрессора, повышающего давление в газопроводе, а не от компрессора турбины через коробку приводов. Известна электроэнергетическая установка (2) в которой, при использовании одного преобразователя, обеспечивается электрозапуск и генерирование электроэнергии повышенной мощности.To increase the generated power, power is taken from the compressor shaft, which increases the pressure in the gas pipeline, and not from the turbine compressor through the drive box. Known electric power installation (2) in which, when using a single Converter, provides electric start and generating electricity of high power.

Эта электроэнергетическая установка является наиболее близкой к предлагаемой. Известная установка содержит две электрические машины, мощность одной из них используется при запуске, а мощность другой, - при генерировании электроэнергии. Таким образом, имеет место недоиспользование установленных мощностей.This electric power installation is the closest to the proposed one. The known installation contains two electric machines, the power of one of them is used at startup, and the power of the other, when generating electricity. Thus, there is an underutilization of installed capacities.

Цель предложения, - увеличение мощности отдаваемой электроэнергетической установкой, без существенного ее усложнения. В конечном итоге получается экономия средств на электроэнергии.The purpose of the proposal is to increase the power supplied by the electric power installation, without significantly complicating it. In the end, it saves money on electricity.

Это достигается тем, что электроэнергетическая установка газоперекачивающего агрегата, составленного из газотурбинного двигателя и связанного с ним через трансмиссию компрессора, повышающего давление в газопроводе, которая работает как электрогенерирующая система и как система электрозапуска агрегата, с использованием трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора на полупроводниковых ключах, управляемых от программируемой схемы, с присоединением выхода упомянутого инвертора через контактор, имеющим в каждой фазе по одной входной клемме, соединенной с выходом инвертора и по двум выходным клеммам, первая из которых соединена с одной из обмоток статора электрической машины, ротор которой механически соединен с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а вторая непосредственно или через фильтр к одной из фаз нагрузки, с использованием общепромышленной сети или любого иного источника электроэнергии подключаемого на вход трехфазного мостового выпрямителя через пусковой контактор и использованием дополнительного контактора, входная клемма каждой фазы которого соединена с одной из входных фаз указанного мостового выпрямителя, а первая из выходных клемм присоединена непосредственно к одной из фаз нагрузки, причем установка снабжена второй электрической машиной с ротором на постоянных магнитах, который механически связан с валом компрессора, а каждая фаза его статора соединена со второй выходной клеммой соответствующей фазы дополнительного контактора, причем каждая стойка трехфазного мостового выпрямителя снабжена третьим диодом, включенным последовательно со вторым диодом, общая точка которых соединена с входной клеммой соответствующей фазы вспомогательного контактора, тогда как анод третьего диода соединен с отрицательной силовой шиной инвертора, причем первая выходная клемма вспомогательного контактора соединена с одной из обмоток статора электрической машины, связанной механически с коробкой приводов газотурбинного двигателя, а каждая вторая выходная клемма соединена с отрицательной силовой шиной инвертора.This is achieved by the fact that the electric power installation of the gas pumping unit, composed of a gas turbine engine and connected to it through the compressor transmission, increases the pressure in the gas pipeline, which works as an electricity generating system and as an electric starter system of the unit, using a three-phase bridge rectifier and a three-phase bridge inverter on semiconductor switches controlled from a programmable circuit, with the output of said inverter through a contactor having in each phase one input terminal connected to the inverter output and two output terminals, the first of which is connected to one of the stator windings of an electric machine, the rotor of which is mechanically connected to the drive box of a gas turbine engine, and the second directly or through a filter to one of the load phases using a common industrial network or any other source of electricity connected to the input of a three-phase bridge rectifier through a starting contactor and using an additional contactor, the input terminal each phase of which is connected to one of the input phases of the specified bridge rectifier, and the first of the output terminals is connected directly to one of the load phases, the installation being equipped with a second electric machine with a permanent magnet rotor, which is mechanically connected to the compressor shaft, and each phase of its stator connected to the second output terminal of the corresponding phase of the additional contactor, and each rack of a three-phase bridge rectifier is equipped with a third diode connected in series with the second d iodine, the common point of which is connected to the input terminal of the corresponding phase of the auxiliary contactor, while the anode of the third diode is connected to the negative power bus of the inverter, and the first output terminal of the auxiliary contactor is connected to one of the stator windings of the electric machine, mechanically connected to the drive box of the gas turbine engine, and every second output terminal is connected to the negative inverter power bus.

Схема предлагаемой электрической установки предоставлена на фигуре 1, где обозначено:The scheme of the proposed electrical installation is provided in figure 1, where it is indicated:

1 - газотурбинный двигатель с отбором мощности от коробки приводов;1 - gas turbine engine with power take-off from the drive box;

2 - электрическая машина с ротором на постоянных магнитах;2 - an electric machine with a permanent magnet rotor;

3 - компрессор газоперекачивающей станции;3 - compressor of the gas pumping station;

4 - электрогенератор;4 - electric generator;

5¹, 5¹¹, 5¹¹¹ - диоды стойкие трехфазного мостового выпрямителя;5 ¹ , 5 ¹¹ , 5 ¹¹¹ - resistant diodes of a three-phase bridge rectifier;

6 - инвертор;6 - inverter;

7 - программируемая система управления инвертором;7 - programmable inverter control system;

8 - пусковой контактор;8 - starting contactor;

9 - кнопки управления;9 - control buttons;

10 - блок питания системы управления;10 - power supply control system;

11 - нагрузки;11 - load;

12 - фильтр;12 - filter;

13 - выходной контактор;13 - output contactor;

14 - дополнительный контактор;14 - additional contactor;

15 - вспомогательный контактор.15 - auxiliary contactor.

Схема работает следующим образом:The scheme works as follows:

При положении контакторов, как это изображено на фигуре 1, энергетическая установка работает в режиме генерирования электроэнергии.When the position of the contactors, as shown in figure 1, the power plant operates in the mode of generating electricity.

От газотурбинного двигателя 1 приводится во вращение ротор электрической машины 2, а от компрессора 3 приводится во вращение ротор электрогенератора 4.The rotor of the electric machine 2 is driven from the gas turbine engine 1, and the rotor of the electric generator 4 is driven from the compressor 3.

В результате генерируются напряжения U₁ и U₂, которые через контактор 14 подводятся пофазно к общей точке диодов 5¹ и 5¹¹, а через контактор 15 к общей точке диодов 5¹¹ и 5¹¹¹.As a result, voltages U ₁ and U ₂ are generated, which are supplied in phase through the contactor 14 to the common point of the diodes 5 ¹ and 5 ¹¹ , and through the contactor 15 to the common point of the diodes 5 ¹¹ and 5 ¹¹¹ .

Мостовой выпрямитель 5 суммирует по амплитуде упомянутые напряжения и питает постоянным напряжением шины постоянного тока инвертора 6.The bridge rectifier 5 sums the mentioned voltages in amplitude and supplies a constant voltage to the DC bus of the inverter 6.

При этом мощность поступающая в систему от генератора 4 и электрической машины 2 определяется соотношением U₁ к U₂. Система управления 7, питаемая от блока питания 10 и программируемая кнопками 9 (x) управляет полупроводниковыми ключами инвертора 6, обеспечивая регулирование выходного напряжения, формирование напряжения близкого к синусоидальному и стабильную частоту.In this case, the power entering the system from the generator 4 and the electric machine 2 is determined by the ratio of U ₁ to U ₂ . The control system 7, powered by a power supply 10 and programmed with buttons 9 (x) controls the semiconductor keys of the inverter 6, providing regulation of the output voltage, the formation of voltage close to a sinusoidal and stable frequency.

Выходное напряжение инвертора 6 через контактор 13 и фильтр 12 обеспечивает питание нагрузки стандартным напряжением 220/380 В 50 Гц.The output voltage of the inverter 6 through the contactor 13 and the filter 12 provides power to the load with a standard voltage of 220/380 V 50 Hz.

При пуске или «прокрутках» система управления 7 переводится на новую программу, а контакторы 8; 13; 14; 15 переводятся в состояние, противоположное изображенному на фигуре 1.When starting up or “scrolling”, the control system 7 is transferred to a new program, and the contactors 8; 13; fourteen; 15 are transferred to the state opposite to that depicted in figure 1.

В этом режиме электродвигатель 2 управляется по вектору поля и подключен на выход инвертора 6, управляемого системой управления 7 в режиме программой «Y», а в режиме прокрутки программой «Z».In this mode, the electric motor 2 is controlled by the field vector and connected to the output of the inverter 6 controlled by the control system 7 in the program mode “Y”, and in the scroll mode by the program “Z”.

В этих режимах питание осуществляется от промышленной сети через контактор 8 и мостовой трехфазный выпрямитель на диадах 5¹и 5¹¹.In these modes, power is provided from commercial power supply via a contactor 8 and a three-phase bridge rectifier dyads May ¹ and May ^11.

При этом три диода 5¹¹¹ закорачиваются контактором 15, а питание электроэнергией нагрузки 11 осуществляется через контактор 14 от промышленной сети.In this case three diodes ⁵¹¹¹ are shorted contactor 15 and the power load 11 through power contactor 14 to the industrial network.

Таким образом, за счет введения одного контактора и трех диодов, выходная мощность увеличивается в раза, что обеспечивает существенное сбережение средств на электрообеспечение.Thus, by introducing one contactor and three diodes, the output power increases in times, which provides significant savings on electricity.

Источники информации и использование при составлении заявки:Sources of information and use in the preparation of the application:

1. «Электроэнергетическая установка» Патент на изобретение №2363090 (51) МПК HO2P 9/04 Б.И. №21 2009 год.1. "Power installation" Patent for the invention No. 2363090 (51) IPC HO2P 9/04 B.I. №21 2009 year.

2. «Электроэнергетическая установка» Патент на полезную модель №97227. (51) МПК HO2P 9/04 Б.И. №24 2010 год.2. "Power installation" Patent for utility model No. 97227. (51) IPC HO2P 9/04 B.I. №24 2010 year.

Claims

An electric power installation of a gas pumping unit composed of a gas turbine engine and connected through a transmission of a compressor that increases the pressure in the gas pipeline, which works as an electric generating system and as an electric starter system of a unit, using a three-phase bridge rectifier and a three-phase bridge inverter using programmable semiconductor switches , with connecting the output of the inverter through a contactor having in each phase one input to a lemma connected to the output of the inverter and two output terminals, the first of which is connected to one of the stator windings of an electric machine, the rotor of which is mechanically connected to the drive box of the gas turbine engine, and the second directly or through a filter to one of the load phases, using common industrial network or any other source of electricity connected to the input of a three-phase bridge rectifier through a starting contactor, and using an additional contactor, the input terminal of each phase of which connected to one of the input phases of the specified bridge rectifier, and the first of the output terminals is connected directly to one of the load phases, the installation is equipped with a second electric machine with a permanent magnet rotor, which is mechanically connected to the compressor shaft, and each phase of its stator is connected to the second output terminal of the corresponding phase of the auxiliary contactor, characterized in that each rack of a three-phase bridge rectifier is equipped with a third diode connected in series with the second diode, o which point is connected to the input terminal of the corresponding phase of the auxiliary contactor, while the anode of the third diode is connected to the negative power bus of the inverter, and the first output terminal of the auxiliary contactor is connected to one of the stator windings of the electric machine, mechanically connected to the gearbox of the gas turbine engine, and every second The output terminal is connected to the negative power bus of the inverter.