[实用新型]燃气轮机变频启动装置

说明书

技术领域

本实用新型属于燃气轮机领域，特别涉及一种燃气轮机变频启动装置。

背景技术

燃气轮机动力装置不能自启动，必须由其它启动装置拖动到燃气轮机自身能够维持运转。可作为燃气轮机启动机的有电动机、内燃机、膨胀透平、液压马达、空气马达等。电动机是目前应用最普遍的一种启动方式，它有时与变频器配套使用，不需要配备附加设备来改善扭矩特性。

目前用于燃气轮机启动用的变频器都是负载换向式电流源型(Load Commutated Inverter——LCI)变频器。LCI变频器的负载为同步电动机，晶闸管的关断主要靠同步电动机定子交流反电势自然完成，不需要强迫换相。同步电动机在整个调速范围内都必须提供超前的功率因数，以保证逆变器晶闸管的正常换相，同时电动机必须有足够的漏电感，以限制晶闸管的di/dt。电流源型变频器一般采用6脉波或12脉波晶闸管电流源型整流电路结构，采用6脉波结构时输入电流的谐波可达20％，采用12脉波结构时输入电流的谐波可降为10％，但还达不到IEEE519-1992标准规定的在电网短路电流小于20倍负载电流时总谐波电流失真小于5％的要求，所以需要配备输入谐波滤波器。滤波器体积庞大，且影响系统效率，额外增加投资。另外滤波器的设计与电网参数和负载工况都有关系，一旦参数和工况发生变化，滤波器又得重新调整，十分不便，且影响滤波效果。谐波的电动机附加损耗最为严重的是转子铜损耗，因为电动机转子是以接近基波频率旋转速度旋转的，因此对于高次谐波电压来说，转子总是在转差率接近1的状态下旋转，所以转子铜损耗较大。普通的电流源型变频器输出电流波形和输入电流波形极为相似，都为120°的方波，总谐波电流失真达到30％左右。为了降低输出谐波，也有采用输出12脉波方案或设置输出滤波器，输出波形会有较大改善，但系统的成本和复杂性也会大大增加。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种燃气轮机变频启动装置。

本实用新型包括发电机断路器、输入断路器、多重化变压器、变频器、输出隔离断路器。其中发电机断路器1与发电机6相连，多重化变压器3分别与输入断路器2、变频器4相连，输出隔离断路器5分别与变频器4、发电机6相连，燃气轮机7与发电机6相连，如图1所示。

其中变频器4为无谐波高压变频器，其采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。电网电压经过副边多重化的隔离变压器降压后给功率单元供电，功率单元为三相输入、单相输出的交-直-交PWM电压源型逆变器结构，实现变频变压的高压直接输出，供给高压电动机。

本实用新型的工作原理如下：

在燃气轮机电站，燃气轮机启动时把同步发电机作为启动电动机；在使用燃气轮机提供动力的情况下，将异步电动机作为启动电机。

同步发电机作为燃气轮机启动电机时，首先断开发电机断路器，然后接通变频器输入断路器和输出隔离断路器，之后控制变频器工作，此时励磁装置由变频器控制给发电机转子励磁，发电机作为电动机拖动燃气轮机从静止状态慢慢旋转升速，当接近燃气轮机的工作转速时，控制变频器停止工作，同时停止励磁，再断开变频器输入断路器和输出隔离断路器，燃气轮机靠自身的动力驱动继续升速，当接近同步转速时，再给发电机加上励磁，在满足并网条件时，接通发电机断路器。

异步电动机作为燃气轮机启动电机时，除不需要励磁外，其它工作过程与同步发电机相同。

本实用新型大大降低了燃气轮机变频启动过程中由谐波引起的电机发热、噪音和转矩脉动，且对电机没有特殊要求，可直接采用普通同步或异步电机；且采用的完美无谐波高压变频器的输入电流谐波失真很低，其输入的综合因数达0.95以上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路连接图。

图中1为发电机断路器，2为变频器输入断路器，3为多重化变压器，4为变频器，5为输出隔离断路器，6为发电机，7为燃气轮机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

在本实例中，变频启动器4选用PH-6-6-7000(880A)，多重化变压器3选用PDM-10，输出隔离断路器5选用LGDH-10，发电机6选用QFR-135-2，燃气轮机7选用R0110，发电机机断路器1选用HECS。