Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftwerkstechnik. Sie betrifft eine Kraftwerksanlage mit elektronischer Frequenzwandlung zwischen Generator und Netz zur sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Kraftwerks.
Stand der Technik
[0002] Grosse Kraftwerksanlagen mit Leistungen im Bereich von mehr als 100 MW, bei denen ein Strom erzeugender Generator von einer Turbine angetrieben wird und die erzeugte elektrische Leistung in ein Netz mit vorgegebener Netzfrequenz (z.B. 50 oder 60 Hz) einspeist, haben üblicherweise eine feste Kopplung zwischen der (mechanischen) Drehzahl der Turbine und der Netzfrequenz. Der Ausgang des Generators ist dabei über eine Netzverbindung frequenzstarr mit dem Netz verbunden, während er von der Turbine entweder direkt (1-Wellenanlage) oder über ein mechanisches Getriebe drehzahlgekoppelt angetrieben wird. Mittels Getriebe sind nur feste Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Turbine und einer Netzfrequenz realisierbar.
[0003] Diese Turbinen sind üblicherweise für den Antrieb von Generatoren zur Erzeugung von elektrischem Strom entwickelt worden, der dann in ein Netz mit einer vorgegebenen Netzfrequenz (entweder 50 Hz oder 60 Hz) eingespeist wird.
[0004] Fig. 1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung eine Kraftwerksanlage 10' bekannter Art, die mittels einer Gasturbine 12 mit angekoppeltem ersten Generator 118 und einer Dampfturbine 24 mit angekoppeltem zweiten Generator 108 Strom erzeugt und in ein Netz 1 einspeist. Die Gasturbine 12 und der Generator 118 sind durch eine gemeinsame Welle 19 verbunden und bilden einen Wellenstrang 11. Die Gasturbine umfasst im einfachsten Fall einen Verdichter 13, der über einen Lufteinlass 16 Verbrennungsluft ansaugt und verdichtet. Der Verdichter 13 kann aus mehreren hintereinander geschalteten Teilverdichtern zusammengesetzt sein, die auf steigendem Druckniveau arbeiten und ggf. eine Zwischenkühlung der verdichteten Luft ermöglichen.
Die im Verdichter 13 verdichtete Verbrennungsluft gelangt in eine Brennkammer 15, in die über eine Brennstoffzufuhr 17 flüssiger (z.B. Öl) oder gasförmiger (z.B. Erdgas) Brennstoff eingedüst und unter Verbrauch von Verbrennungsluft verbrannt wird.
[0005] Die aus der Brennkammer 15 austretenden heissen Gase werden in einer nachfolgenden Turbine 14 unter Arbeitsleistung entspannt und treiben so den Verdichter 13 und den angekoppelten ersten Generator 118 an. Das beim Austritt aus der Turbine noch relativ heisse Abgas wird durch einen nachfolgenden Abhitzedampferzeuger 23 geschickt, um in einem separaten Wasser-Dampf-Kreislauf 25 Dampf für den Betrieb einer Dampfturbine 24 zu erzeugen. Kondensator, Speisewasserpumpe und weitere Systeme des Wasser-Dampfkreislaufes 25 sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. Eine solche Kombination von Gasturbinen- und Dampfkraftwerk wird als Kombikraftwerk bezeichnet.
Die Dampfturbine 24 kann dabei mit dem ersten Generator 118 auf der der Turbine 14 gegenüberliegenden Seite gekoppelt sein; Gasturbine 12, ersten Generator 118 und Dampfturbine 24 bilden dann einen sogenannten "Single Shaft Power Train". Die Dampfturbine 24 kann aber auch, so wie in Fig. 1 gezeigt, einen eigenen zweiten Generator 108 auf einem separaten Wellenstrang 11' antreiben. Für Mehrwellenanlagen sind verschiedene Kombinationen bekannt. Beispielsweise sind sogenannte 2 auf 1 Anordnungen, in denen eine Dampfturbine 24 auf einem Wellenstrang 11' mit einem zweiten Generator 108 durch zwei Gasturbinen 12 nachgeschalteten Kesseln 23 mit Dampf versorgt wird, weit verbreitet. Dabei sind die Gasturbinen 12 jeweils auf einem Wellenstrang 11 mit eigenem ersten Generator 118 angeordnet.
Analog gibt es auch Anordnungen in denen der Dampf von drei oder mehr Gasturbinen 12 nachgeschalteten Kesseln 23 für den Antrieb einer Dampfturbine 24 genutzt.
[0006] Bei der 1-Wellen-Gasturbine der Fig. 1steht die Drehzahl der Gasturbine 12 in einem festen Verhältnis zur im ersten Generator 118 erzeugten Frequenz der Wechselspannung, die gleich der Netzfrequenz des Netzes 1 ist. Bei den heutzutage üblichen grossen Gasturbineneinheiten mit Leistungen von über 100 MW ist der Generatorfrequenz bzw. Netzfrequenz von 60 Hz eine Drehzahl der Gasturbine von 3600 U/min (z.B. Gasturbine GT24 der Anmelderin) und der Generatorfrequenz von 50 Hz eine Drehzahl von 3000 U/min (z.B. Gasturbine GT26 der Anmelderin) zugeordnet.
[0007] Für Anwendungen, bei denen Strom in Netze mit verschiedenen Spannungen und Frequenzen eingespeist wird, wird der Strom herkömmlich als Wechselstrom mit einer Frequenz produziert und dann je nach Bedarf über Frequenzumformer in die zweite Frequenz umgewandelt. Dies geschieht typischerweise über Gleichrichter mit anschliessender Wechselrichtung. Ein bekanntes Beispiel dafür ist ITAIPU an der brasilianisch- paraguayischen Grenze. Frequenzumformter zum Einsatz in Kraftwerken sind allerdings entsprechend den hohen zu übertragenden Leistungen teuer und ausserdem mit Leistungsverlusten verbunden. Die grundsätzliche Möglichkeit Strom von einem Kraftwerk an Verbraucher oder Netze mit verschieden Frequenzen direkt zu liefern, wurde in der Schweizeranmeldung mit der Nummer CH00 246/07 erstmals erwähnt.
Darstellung der Erfindung
[0008] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kraftwerksanlage zur Versorgung von Stromnetzen mit unterschiedlichen Netzfrequenzen zu schaffen, welche die Nachteile bekannter Kraftwerksanlagen vermeidet und insbesondere die Einleitung von elektrischer Leistung in Stromnetze mit verschiedenen Betriebsfrequenzen bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad erlaubt, sowie ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.
[0009] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Ein wesentlicher Punkt der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem von einer Turbine angetriebenen Generator und einem Aufspanntransformator über den der Strom in die Stromnetze eingespeist wird, ein elektronischer Frequenzumformer angeordnet ist, der den Strom mit der Ausgangsfrequenz des Generators wahlweise in die Betriebsfrequenz eines ersten oder eines zweiten Netzes umwandelt.
[0010] Um die Stromeinleitung mit der richtigen Spannung zu realisieren wird beispielsweise zur Verbindung mit dem ersten elektrischen Netz zwischen elektronischem Frequenzumformer und dem ersten Netz ein erster Aufspanntransformator mit einem ersten Spannungsverhältnis angeordnet. Entsprechend wird für die Verbindung mit dem zweiten Netz zwischen elektronischem Frequenzumformer und dem zweiten Netz ein zweiter Aufspanntransformator mit einem zweiten Spannungsverhältnis angeordnet.
[0011] Alternativ kann beispielsweise mindestens ein Aufspanntransformator, von dem wahlweise zwei Spannungen abgegriffen werden können, zur Verbindung mit den elektrischen Netzen verwendet werden. Zur Verbindung mit dem ersten elektrischen Netz wird ein erstes Spannungsverhältnis und zur Verbindung mit dem zweiten Netz ein zweites Spannungsverhältnis abgegriffen.
[0012] Ein weiterer Schritt zur Flexibilisierung des Betriebs eines Kraftwerks mit mindestens zwei Wellensträngen, die je mindestens einem Generator aufweisen, ist eine Anordnung, in der jeder der Generatoren über einen Frequenzumformer, mindestens einen Hochspannungsschalter und mindestens einen Aufspanntransformator wahlweise an das erste Netz mit der ersten Betriebsfrequenz oder das zweite Netz mit der zweiten Betriebsfrequenz verbindbar ist. Dies erlaubt zur Optimierung des Kraftwerksbetriebs Strom wahlweise in nur eines der beiden Netze zu liefern oder beide Netze parallel mit Strom zu beliefern.
[0013] Neben der Kraftwerksanlage mit Vorrichtung zur Einspeisung in zwei Stromnetze ist ein Verfahren zu dessen Betrieb vorgeschlagen. Dies zeichnet sich dadurch aus, dass zum Einspeisen in das erste Stromnetz mit der ersten Netzfrequenz der Frequenzumformer so angesteuert wird, dass er einen Ausgangsstrom mit der ersten Netzfrequenz erzeugt, und dass der Frequenzumformer über einen Aufspanntransformator an das erste Stromnetz verbunden wird. Weiter zeichnet es sich dadurch aus, dass zum Einspeisen in das zweite Stromnetz mit der zweiten Netzfrequenz der Frequenzumformer so angesteuert wird, dass er einen Ausgangsstrom mit der zweiten Netzfrequenz erzeugt und der Frequenzumformer über einen Aufspanntransformator an das zweite Stromnetz verbunden wird.
[0014] Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung ist die Versorgung des kraftwerkseigenen Stromnetzes, das unabhängig von der Frequenz des Netzes, an das Strom geliefert wird, mit einer Betriebsfrequenz arbeiten kann.
[0015] Das Kraftwerkseigene Stromnetz ist typischerweise als Mittelspannungsnetz ausgelegt, weshalb sich die weitere Diskussion auf das Mittelspannungsnetz bezieht, ohne dass dies als Einschränkung zu interpretieren ist. Von ihm aus werden verschiedene grössere Verbraucher, wie Brenngaskompressoren, NOx-Wasserpumpen sowie Niederspannungsnetze für lokale Verbraucher versorgt. Das Mittelspannungsnetz wird herkömmlich vom Generator über einen Hilfstransformator versorgt. Dabei ist die Frequenz des Mittelspannungsnetzes identisch mit der des Generators.
[0016] Erfindungsgemäss werden, um das kraftwerkseigene Stromnetz zu speisen, neue Schaltungen und Verfahren zum Betrieb des Kraftwerkes vorgeschlagen. Insbesondere wird die wahlweise Versorgung des Mittelspannungsnetzes über einen Hilfstransformator oder über einen mit dem Hilfstransformator in Reihe geschalteten Hilfs- Frequenzumformer vorgeschlagen. Wenn der erzeugte Strom vom elektronischen Frequenzumformer mit einer ersten Betriebsfrequenz abgegeben wird und die Frequenz des Mittelspannungsnetzes gleich der ersten Betriebsfrequenz ist, so wird das Mittelspannungsnetz direkt über den Hilfstransformator versorgt.
Wenn der erzeugte Strom vom elektronischen Frequenzumformer mit einer zweiten Betriebsfrequenz abgegeben wird und die Frequenz des Mittelspannungsnetzes gleich einer ersten Betriebsfrequenz ist, so wird das Mittelspannungsnetz über den Hilfs- Frequenzumformer und den Hilfstransformator versorgt. Der Hilfs- Frequenzformer wandelt dabei den für das kraftwerkseigene Mittelspannungsnetz benötigten Strom in dessen Netzfrequenz um. Diese Umwandlung wird typischerweise vor der Transformation auf Mittelspannung erfolgen. Eine Anordnung, bei der zunächst auf Mittelspannung transformiert wird und dann die Frequenz gewandelt wird ist ebenfalls denkbar. Dies kann sogar vorteilhaft sein, um kostspielige Hochspannungsschalter zu vermeiden und durch Mittelspannungsschalter zu ersetzen.
[0017] Alternativ kann, um die Zahl der Schalter und Leitungen zu minimieren, die Stromversorgung des kraftwerkseigenen Stromnetzes unabhängig von der Ausgangsfrequenz des elektronischen Frequenzumformers immer über den Hilfs-Frequenzumformer durchgeführt werden, der so geschaltet wird, dass er Strom mit der Betriebsfrequenz des kraftwerkseigenen Mittelspannungsnetzes abgibt. Für den Fall, dass die Ausgangsfrequenz des elektronischen Frequenzumformers gleich der Betriebsfrequenz des kraftwerkseigenen Mittelspannungsnetzes ist, arbeitet der Hilfs- Frequenzumformer mit einem Frequenzverhältnis von eins. Dies bedeutet, dass der Hilfs- Frequenzumformer bei dieser Betriebsart ohne effektiven Nutzen zu Verlustleistungen führt.
Aufgrund der relativ zur Gesamtleistung des Kraftwerkes geringen übertragenen Leistungen sind die Verlustleistungen moderat, so dass diese einfachere Anordnung, die ausserdem das Betriebsverfahren vereinfacht, insgesamt vorteilhaft sein kann.
[0018] Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung unterscheidet sich die erste Netzfrequenz deutlich von der zweiten Netzfrequenz, wobei die erste Netzfrequenz entweder kleiner als die zweite Netzfrequenz ist, und die zweite Netzfrequenz 50 Hz oder 60 Hz beträgt. Insbesondere kann die zweite Netzfrequenz 60 Hz betragen und die erste Netzfrequenz bei 50 Hz liegen.
[0019] Oder die erste Netzfrequenz ist grösser als die zweite Netzfrequenz, wobei die zweite Netzfrequenz 50 Hz oder 60 Hz beträgt. Insbesondere kann die zweite Netzfrequenz 50 Hz betragen und die erste Netzfrequenz bei 60 Hz liegen.
[0020] Vorzugsweise ist dabei die Turbine für eine Leistung grösser 50 MW ausgelegt.
[0021] Bevorzugt sind elektronische Frequenzumformer in Form von Matrixumrichtern. Diese umfassen eine Mehrzahl von in einer (m x n)-Matrix angeordneten, steuerbaren bidirektionalen Schaltern, welche von einem Regler gesteuert m Eingänge wahlweise mit n Ausgängen verbinden, wobei m grösser n ist. Durch die Anwendung von Matrixumrichtern können die Verlustleistungen klein gehalten werden.
[0022] Alternativ ist beispielsweise auch die Verwendung von Frequenzumrichtern denkbar. Diese bestehen aus einem Gleichrichter, der einen Gleichstrom- oder Gleichspannungs-Zwischenkreis speist, und einem aus diesem Zwischenkreis gespeisten Wechselrichter, der wahlweise Wechselstrom mit der ersten oder zweiten Betriebsfrequenz erzeugt.
Kurze Erläuterung der Figuren
[0023] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
<tb>Fig. 1<sep>ein stark vereinfachtes Schaltbild eines Kombikraftwerkes mit einer Gasturbine und einem nachgeschalteten Wasser-Dampfkreislauf nach dem Stand der Technik;
<tb>Fig. 2<sep>einen stark vereinfachten Ausschnitt aus einem Single Line Diagramm (Einlinienschaltbild) einer Kraftwerksanlage nach dem Stand der Technik;
<tb>Fig. 3<sep>einen stark vereinfachten Ausschnitt aus einem Single Line Diagramm einer Kraftwerksanlage gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Aufspanntransformatoren zum Einspeisen in zwei Netze;
<tb>Fig. 4<sep>einen stark vereinfachten Ausschnitt aus einem Single Line Diagramm einer Kraftwerksanlage gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Aufspanntransformator zum Einspeisen in zwei Netze;
<tb>Fig. 5<sep>einen stark vereinfachten Ausschnitt aus einem Single Line Diagramm einer Kraftwerksanlage gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei
<tb><sep>Aufspanntransformatoren zum Einspeisen in zwei Netze und kostenoptimierter Stromversorgung der Hilfssysteme;
<tb>Fig. 6<sep>einen stark vereinfachten Ausschnitt aus einem Single Line Diagramm einer Kraftwerksanlage gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Aufspanntransformatoren zum Einspeisen in zwei Netze und Schaltung zum Umschalten der Einspeisung vom ersten Netz zum zweiten Netz bei laufender Turbine;
<tb>Fig. 7<sep>ein stark vereinfachtes Schaltbild eines Kombikraftwerkes gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Gasturbine und einem nachgeschalteten Wasser- Dampfkreislauf und
<tb>Fig. 8<sep>den beispielhaften inneren Aufbau eines Matrixumrichters, wie er als elektronischer Frequenzumformer in einer Anlage nach Fig. 7 zum Einsatz kommen kann.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0024] In Fig. 2 ist ein stark vereinfachter Ausschnitt aus einem Single Line Diagramm einer Kraftwerksanlage nach dem Stand der Technik dargestellt. Es zeigt einen von mindestens einer Turbine angetrieben herkömmlichen Generator 108, 118 dessen Ausgangsleistung über ein Kraftwerks- Hochspannungsnetz 5 übertragen wird. Dies Netz beinhaltet Hochspannungsleitungen, einen Generatorleistungsschalter 6 mit dem der Generator von dem Kraftwerk- Hochspannungsnetz 5 getrennt werden kann. Der vom Generator 108, 118 erzeugte Strom wird über einen (ersten) Aufspanntransformator 3 und einen Netzhochspannungsschalter 21 in ein (erstes) Netz 1 eingespeist. Über einen Hilfstransformator 42 und einen Hochspannungsschalter 64 wird das kraftwerkseigene Stromnetz, das aus einem Mittelspannungsnetz 54 und einem von diesem versorgten Niederspannungsnetz 50 besteht, versorgt.
Das Niederspannungsnetz 50, an das kleinere Verbraucher 51, wie beispielsweise Antriebe, Regler, Messgeräte oder die Regelung angeschlossen sind, wird über mindestens einen Hilfssystemtransformator 45 vom Mittelspannungsnetz 54 versorgt. Grössere Verbraucher, wie NOx-Wasserpumpen oder Brenngaskompressoren, werden über eigene Hilfsantriebe-Transformatoren direkt von dem Mittelspannungsnetz 54 versorgt.
[0025] Der Generatorerregerstrom wird von dem Kraftwerks- Hochspannungsnetz 5 abgenommen, über einen Erregertransformator 7 auf Erregerspannung transformiert und in einem statischen Erreger 43 gleichgerichtet und geregelt. Durch einen Erregerschalter 47 kann die Erregung zu- oder abgeschaltet werden.
[0026] Bei Generatoren einer Gasturbine wird der Generator typischerweise auch zum Start als Motor geschaltet. Hierzu wird Strom von dem Kraftwerks-Hochspannungsnetz 5 über Transformator und über einen Static Frequency Converter 63 mit Strom versorgt. Der Static Frequency Converter 63 kann über einen Start-up Schalter 26 dem Generator 108, 118 zugeschaltet bzw. von ihm getrennt werden.
[0027] In diesem und den folgenden Beispiel wird die Ausgangsspannung des Generators und entsprechend das an den Generator angeschlossene Netz als kraftwerkseigenes Hochspannungsnetz 5 bezeichnet. Es gibt verschiedene Definitionen von Niederspannung, Mittelspannung und Hochspannung. In dem Beispiel wird mit einer Niederspannung im Bereich von 380 v bis 415 V, Mittelspannung im Bereich von 6000 V bis 11000 V und Hochspannung grösser 21000 V gearbeitet. In der Literatur gibt es verschiedene Definitionen der Spannungsbereiche. Es gibt Definitionen bei denen Hochspannung erst oberhalb von 35 kV, 38 kV oder sogar erst oberhalb von 69 kV beginnt. Die hier gewählten Bezeichnungen sind nicht als Einschränkung zu verstehen.
[0028] in Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Kraftwerks dargestellt. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Kraftwerk ist das Kraftwerks-Hochspannungsnetz 5 nicht direkt an den Generator 8, 18 verbunden, sondern über einen elektronischen Frequenzumformer 27.
[0029] Typischerweise haben zwei Stromnetze, die unterschiedliche Netzfrequenz haben, unterschiedliche Betriebsspannungen. Entsprechend sind zwei Netzhochspannungsschalter 21a, b und zwei Aufspanntransformatoren 3, 4 vorgesehen.
[0030] Zum Einspeisen von Strom in das erste Netz 1 wird das Kraftwerks-Hochspannungsnetz 5 mit der ersten Betriebsfrequenz betrieben und über einen Netzhochspannungsschalter 21a und einen ersten Aufspanntransformator 3 mit dem ersten Netz 1 verbunden.
[0031] Zum Einspeisen von Strom in das zweite Netz 2 wird das Kraftwerks-Hochspannungsnetz 5 mit der ersten Betriebsfrequenz betrieben und über einen Netzhochspannungsschalter 21b und einen zweiten Aufspanntransformator 4 mit dem zweiten Netz 2 verbunden.
[0032] Ein Vorteil der Erfindung ist, dass das Mittelspannungsnetz 54 und das Niederspannungsnetz 50 mit Ihren Verbrauchern quasi unverändert und identisch zu denen eines herkömmlichen Kraftwerkes ausgeführt werden können. Die Speisung des Mittelspannungsnetzes 54 selber erfolgt abhängig von der gewählten Frequenz des Kraftwerks- Hochspannungsnetzes 5 entweder direkt über einen Hochspannungsschalter 64a und den Hilfstransformator 42 oder über einen Hochspannungsschalter 64b, einen Hilfs- Frequenzumformer 41 und den Hilfstransformator 42.
[0033] Wenn die Frequenz des Kraftwerks- Hochspannungsnetzes 5 gleich der des Mittelspannungsnetzes 54 ist, wird die direkte Einleitung über Hochspannungsschalter 64 und den Hilfstransformator 42 gewählt. Wenn die Frequenz des Kraftwerks- Hochspannungsnetzes 5 nicht identisch der des Mittelspannungsnetzes 54 ist, wird die Einleitung über Hochspannungsschalter 64, einen Hilfs- Frequenzumformer 41 und den Hilfstransformator 42 gewählt.
[0034] In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist das kraftwerkseigne Mittelspannungsnetz 54 für 50 Hz ausgelegt. Das erste Netz 1 ist ebenfalls für 50 Hz und das zweite Netz ist für 60 Hz ausgelegt.
[0035] Zur Einleitung von Strom in das erste Netz 1 wird das Kraftwerks-Hochspannungsnetz 5 von dem elektronischen Frequenzumformer 27 mit 50 Hz betrieben und Strom über den ersten Aufspanntransformator 3 in das erste Netz 1 eingeleitet. Das Mittelspannungsnetz 54 kann direkt über den Hilfstransformator 42 mit Mittelspannung in 50 Hz versorgt werden.
[0036] Bei Einleitung von Strom in das zweite Netz 2 wird das Kraftwerks-Hochspannungsnetz 5 von dem elektronischen Frequenzumformer 27 mit 60 Hz betrieben und Strom über den zweiten Aufspanntransformator 4 in das zweite Netz 2 eingespeist. Zur Versorgung des Mittelspannungsnetzes 54 wird der Strom des Kraftwerks- Hochspannungsnetzes 5 über den Hilfs- Frequenzumformer 41 von 60 Hz auf 50 Hz konvertiert und dann über den Hilfstransformator 42 in das Mittelspannungsnetz 54 eingeleitet.
[0037] Da der Generator 8, 18 über den elektronischen Frequenzumformer 27 zum Start der Turbine als elektrischer Motor betrieben werden kann, entfällt bei den erfindungsgemässen Anordnungen der Static Frequency Converter 63 sowie die zugehörigen Leitungen und Schaltungen.
[0038] In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Kraftwerks dargestellt. Sie ist im Wesentlichen identisch zu der in Fig. 3 gezeigten Ausführung. Sie zeichnet sich durch einen besonderen Aufspanntransformator 3, 4 aus, der das Aufspannen zu zwei verschieden Netzspannungen erlaubt. Bei Einleitung in das erste Netz 1 wird der Strom mit der Spannung und Frequenz des ersten Netzes vom Aufspanntransformator 3,4 abgegriffen und über einen Netzhochspannungsschalter 21a eingeleitet. Beim Einleiten in das zweite Netz 2 wird der Strom mit der Spannung und Frequenz des zweiten Netzes vom Aufspanntransformator 3,4 abgegriffen und über einen Netzhochspannungsschalter 21b eingeleitet.
[0039] Um eine elektromagnetische Verbindung zwischen den beiden Netzen 1,2 zu verhindern sind in dieser Ausführung die Netzhochspannungsschalter 21a, b zwischen den Netzen 1,2 und dem Aufspanntransformator 3, 4 angeordnet.
[0040] In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Kraftwerks dargestellt. Sie unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Ausführung durch eine kostenoptimierte Stromversorgung der Hilfssysteme. Um die Anzahl an parallelen Leitungen und Hochspannungsschaltern 64 zu reduzieren gibt es nur eine Einleitung zum Mittelspannungsnetzes 54 über den Hilfs- Frequenzumformer 41, den Hilfstransformator 42 und einen Mittelspannungsschalter 46. Das Mittelspannungsnetz 54 des Kraftwerks wird folglich immer über den Hilfs-Frequenzumformer 41 versorgt.
[0041] Das Frequenzverhältnis des Hilfs- Frequenzumformers 41 ist gleich dem Verhältnis der Auslegungsfrequenz des Mittelspannungsnetzes 54 zu der Betriebsfrequenz des Kraftwerks- Hochspannungsnetzes 5.
[0042] Beispielsweise ist für den Fall, dass der elektronische Frequenzumformer 27 das Kraftwerks- Hochspannungsnetz 5 mit der Frequenz des Mittelspannungsnetzes 54 versorgt, das Frequenzverhältnis des Hilfs- Frequenzumformers 41 gleich eins.
[0043] Basierend auf Fig. 3ist in Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Kraftwerks dargestellt. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass ein Umschalten der Einleitung von einem ersten Netz 1 in ein zweites Netz 2 ohne Abschalten der Turbine möglich ist. Bei der Wahl eines Matrixkonverters als elektronischen Frequenzumformer 27, die als bevorzugte Variante vorgestellt ist, kann theoretisch die Ausgangsfrequenz schlagartig von einer ersten Frequenz auf eine zweite Frequenz umgestellt werden. Die Synchronisation der zugehörigen Netzhochspannungsschalter 21a, b und Hochspannungsschalter 64a, b mit diesem Schaltvorgang sowie die Synchronisation der Phasen mit denen des Netzes und der Einfluss eines plötzlichen Schaltvorganges auf die Netzstabilität sind jedoch problematisch.
Vorteilhaft wird die Turbine daher für den Umschaltvorgang zunächst auf Leerlauf abgelastet, der elektronische Frequenzumformer 27 mit dem neuen Zielnetz synchronisiert und die Turbine dann wieder aufgelastet. Um dies ohne eine Abstellen der Turbine zu ermöglichen, muss die Stromversorgung der Hilfssysteme während des Umschaltvorganges gewährleistet sein. Dies könnte beispielsweise durch eine von dem Generator 8, 18 unabhängige Stromversorgung von einem Netz 1, 2 sichergestellt werden. Während des normalen Betriebes, bei dem Leistung an eines der Netze 1, 2 abgegeben wird, sind Kraftwerke 10 aber typischerweise Selbstversorger und entsprechende Schaltungen vorzusehen.
[0044] Um eine Umschaltung von einem ersten Netz 1 auf ein zweites Netz 2 ohne Abstellen der Turbine zu ermöglichen und die Selbstversorgung des Kraftwerkes während des Normalbetriebs sicherzustellen, ist eine Aufteilung des Hochspannungsnetzes 5 in zwei Teile vorgeschlagen. Wie in Fig. 6gezeigt, verbindet der erste Teil des Hochspannungsnetzes 5a den Generator 8, 18 mit dem Eingang des elektronischen Frequenzumformers 27. Weiter verbindet das Hochspannungsnetz 5a beispielsweise den Ausgang des elektronischen Frequenzumformers 27 über Netzhochspannungsschalter 21a, b und die Aufspanntransformatoren 3,4 wahlweise mit dem ersten Netz 1 oder dem zweiten Netz 2. Der zweite Teil des Hochspannungsnetzes 5b kann den Hilfstransformator 42 über einen Hochspannungsschalter 64a und den ersten Aufspanntransformator 3 mit dem ersten Netz 1 verbinden.
Ausserdem kann das Hochspannungsnetz 5b den Hilfstransformator 42 über den Hilfs- Frequenzumformer 41, einen Hochspannungsschalter 64b und den zweiten Aufspanntransformator 4 mit dem zweiten Netz 2 verbinden. Das Hochspannungsnetz 5b erlaubt durch die Netzhochspannungsschalter 21a, b eine völlige Trennung des Mittelspannungsnetzes 54 von dem Hochspannungsnetz 5a des Kraftwerks und über die Hochspannungsschalter 64a, b die Versorgung aus dem ersten Netz 1 oder aus dem zweiten Netz 2. Während des normalen Lastbetriebs kann die Versorgung aus dem kraftwerkseigenen Hochspannungsnetz 5a, sowie eine Kombination der Versorgung aus verschiedenen Hochspannungsnetzen (1 und 5a oder 2 und 5a) realisiert werden.
[0045] Ein Verfahren zum Umschalten der Leistungseinspeisung von dem ersten Stromnetz 1 auf das zweite Stromnetz 2 kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Ausgehend von dem Lastbetrieb der Turbine, bei dem der Netzhochspannungsschalter 21a sowie der Hochspannungsschalter 64a geschlossen sind und der Netzhochspannungsschalter 21b sowie der Hochspannungsschalter 64b offen sind, wird die Turbine abgelastet. Bei Leerlauf wird der Netzhochspannungsschalter 21a geöffnet und der Generator 8, 18 vom Netz getrennt. Die Hilfssysteme werden jetzt von dem ersten Netz 1 über den Aufspanntransformator 3, das kraftwerkseigene Hochspannungsnetz, den Hochspannungsschalter 64a und den Hilfstransformator 42 versorgt.
Zur Umschaltung auf das zweite Netz wird der Hochspannungsschalter 64b geschlossen und der Ausgang des Hilfs- Frequenzumformers 41 an die Frequenz des ersten Netzes 1 synchronisiert. Sobald die Synchronisation erfolgt ist, kann die Stromversorgung der Hilfssysteme von dem zweiten Netz 2 übernommen werden und von dem ersten Netz 1 durch öffnen des Hochspannungsschalters 64a getrennt werden.
[0046] Weiter wird der Ausgangsstrom des elektronischen Frequenzumformers 27 mit der Frequenz des zweiten Netzes 2 synchronisiert. Sobald diese erfolgt ist, wird der Netzhochspannungsschalter 21b geschlossen und die Turbine aufgelastet. Die Reihenfolge der Synchronisation von Hilfs- Frequenzumformers 41 und elektronischen Frequenzumformers 27 kann auch vertauscht sein oder zeitgleich erfolgen.
[0047] Eine Umschaltung der Leistungseinspeisung von dem zweiten Stromnetz 2 auf das erste Stromnetz 1 erfolgt im Wesentlichen in analogen Schritten. Soweit die Frequenzregelung des Mittelspannungsnetzes 54 durch einen eigenen Taktgeber unabhängig von der Frequenz des ersten Netzes 1 erfolgt, ist bei einem Umschalten der Versorgung des Mittelspannungsnetzes 54 vom zweiten Netz 2 auf eine Versorgung durch das erste Netz 1 vor Schliessen des Hochspannungsschalters 64a der Ausgang des Hilfs- Frequenzumformers 41 an die erste Netzfrequenz zu synchronisieren.
[0048] In Fig. 7 ist ein vereinfachtes Schema eines Kombikraftwerkes als Beispiel einer erfindungsgemässen Kraftwerksanlage 10 wiedergegeben. Der Turbinenstrang 11 mit der Gasturbine 12 und dem ersten Generator 18 sowie der Turbinenstrang 11' der Dampfturbine 24 entsprechen denen in Fig. 1. Sowohl der Generator 18 der Gasturbine 12 als auch der Generator 1 der Dampfturbine 24 kann wahlweise über die Netzhochspannungsschalter 21a, b an das erste Netz 1 oder das zweite Netz 2 verbunden werden. Auf die Darstellung von Kondensator, Speisewasserpumpen und weiteren Systemen des Wasser- Dampfkreislaufes 25 ist hier aus Platzgründen ebenfalls verzichtet worden.
[0049] Vorzugsweise ist die Gasturbine als Gasturbine 12 mit sequentieller Verbrennung ausgebildet. Zur Steuerung oder Regelung der Gasturbine 12 dienen mindestens eine Reihe verstellbarer Verdichterleitschaufeln am Eingang des Verdichters 13 sowie die Regelung der Brennstoff zufuhr 17 bzw. 17' zu den Brennkammern 15, 15'. Die entsprechenden Steuersignale kommen aus einer Steuerung oder Regelung nach Massgabe bestimmter Eingangsparameter, die einzeln oder in wählbarer Kombination verwendet werden können. Mögliche Parameter sind die Verdichtereintrittstemperatur, die Verdichterendtemperatur und der Verdichterenddruck am Ausgang des Verdichters. Weitere übliche Parameter sind Austrittstemperaturen der ersten und zweiten Turbine 14a, 14b. Die erste und zweite Turbine ist beispielsweise durch Kühlluft 52 gekühlt.
Der Signalaustausch zwischen Gasturbine 12 und Regelung 39 ist vereinfacht durch die Signalleitung 40 dargestellt.
[0050] Die Drehzahl der Gasturbine 12 kann beispielsweise über die Generatorfrequenz am ersten Generator 18 gemessen und über eine Messleitung 48 in die Regelung 39 eingegeben werden. Für die Messung der Netzfrequenz im Netz 1, 2 kann ein Netzfrequenzaufnehmer 49 vorgesehen werden. Schliesslich kann in die Regelung 39 ein Wert für eine Zielleistung eingegeben werden.
[0051] Die Regelung 39 regelt Leistung und Drehzahl der Gasturbine 12 und des ersten Generators 18 nach einem oder mehreren dieser Parameter oder weiteren Parameter. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftwerksanlagen kann die Drehzahl aufgrund der Verwendung des elektronischen Frequenzumformers 27 unabhängig von der Netzfrequenz des Netzes 1, 2 geregelt werden.
[0052] Die Regelung der Drehzahl kann alternativ beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass die in der Regelung 39 der Gasturbine berechnete Solldrehzahl an den Regler des elektronischen Frequenzumformers 27 übertragen wird und die Solldrehzahl über den Generator auf die Gasturbine 12 aufgezwungen wird. Der erste Generator 18 stützt sich dabei über den elektronischen Frequenzumformer 27 gegen das im Vergleich zur Gasturbine 12 quasi statische Netz 1, 2 ab und zwingt durch die Regelung des Frequenzverhältnisses zwischen Netz und mechanischer Drehzahl der Gasturbine die Solldrehzahl auf.
Quasi statisches Netz 1, 2 bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Änderungen der Netzfrequenz infolge einer Änderungen der Drehzahl oder der von der betreffenden Turbine 12 an das Netz 1,2 abgegeben Leistung sehr klein sind und bei dem Regelvorgang vernachlässigbar sind bzw. leicht kompensiert werden können. Dies heisst insbesondere das bei einer Anpassung der aufgezwungenen Gasturbinedrehzahl eine eventuell resultierende Änderung der Netzfrequenz mindestens eine Grössenordnung kleiner ist. In der Regel wird die resultierende Änderung der Netzfrequenz im Rauschen des Netzes nicht oder nur schwer messbar sein.
[0053] Der Wasser-Dampfkreislauf 25 wird in diesem Beispiel durch einen Wasser-Dampfkreislauf Regler 55 geregelt. Der Wasser- Dampfkreislauf Regler 55 bekommt über die Signalleitungen 57 alle zur Regelung des Kessels 23 erforderlichen Betriebszustände, wie Temperaturen, Massenströme bzw. Stellungen von Ventilen und Drücke des Kessels übertragen und schickt über die Leitungen 57 die Regelsignale an den Kessel 23. Basierend auf den Betriebszuständen der Dampfturbine 24, wird diese ebenfalls von dem Wasser-Dampfkreislauf Regler 55 geregelt. Die Drehzahl der Dampfturbine 24 kann dabei beispielsweise über die Generatorfrequenz am zweiten Generator 8 gemessen und über eine Messleitung 48 in den Wasser- Dampfkreislauf Regler 55 eingegeben werden. Für die Messung der Netzfrequenz im Netz 1, 2 kann ein Netzfrequenzaufnehmer 49 vorgesehen werden.
Die Regelsignale werden über die Signalleitungen 62 mit der Dampfturbine 24 ausgetauscht.
[0054] Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftwerksanlagen kann auch die Drehzahl der Dampfturbine 24 aufgrund der Verwendung des elektronischen Frequenzumformers 27 unabhängig von der Netzfrequenz des Netzes 1, 2 geregelt werden.
[0055] Die Regelung der Drehzahl kann alternativ beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass die in dem Wasser- Dampfkreislauf Regler 55 der Dampfturbine berechnete Solldrehzahl an den Regler des elektronischen Frequenzumformers 27 übertragen wird und die Solldrehzahl über den Generator auf die Dampfturbine 24 aufgezwungen wird. Der zweite Generator 8 stützt sich dabei über den elektronischen Frequenzumformers 27 gegen das im Vergleich zur Dampfturbine 24 quasi statische Netz 1, 2 ab und zwingt durch die Regelung des Frequenzverhältnisses zwischen Netz und mechanischer Drehzahl der Dampfturbine 24 die Solldrehzahl auf.
Quasi statisches Netz 1, 2 bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Änderungen der Netzfrequenz infolge einer Änderungen der Drehzahl oder der von der betreffenden Dampfturbine 24 an das Netz 1,2 abgegeben Leistung sehr klein sind und bei dem Regelvorgang vernachlässigbar sind bzw. leicht kompensiert werden können. Dies heisst insbesondere das bei einer Anpassung der aufgezwungenen Dampfturbinedrehzahl eine eventuell resultierende Änderung der Netzfrequenz mindestens eine Grössenordnung kleiner ist. In der Regel wird die resultierende Änderung der Netzfrequenz im Rauschen des Netzes nicht oder nur schwer messbar sein.
[0056] Der Unit Controller 56 führt die übergeordnete Regelung der Kraftwerksanlage 10 durch. Er ist über die Signalleitungen 58 im Signalaustausch mit der Regelung 39 der Gasturbine 12 und über die Signalleitungen 59 im Signalaustausch mit dem Wasser- Dampfkreislauf Regler 55.
[0057] In der Praxis wird der Wasser- Dampfkreislauf meist nicht durch einen Wasser-Dampfkreislauf Regler 55 geregelt, sondern über eine Reihe von Reglern die mit dem Unit Controller 56 kommunizieren. Dies wären beispielsweise ein Regler für die Dampfturbine, ein Regler für den Kessel oder ein Regler für die Hilfssysteme, wie Kondensator und Speisewasserpumpen.
[0058] Der elektronische Frequenzumformer 27 ist - um die Verlustleistung zu begrenzen - vorzugsweise als Matrixumrichter ohne Gleichstromzwischenkreis ausgebildet. Ein solcher Matrixumrichter, der aufgrund seiner Ansteuerung besonders verlustarm arbeitet, ist in der EP-A2-1 199 794 im Aufbau und in der Wirkungsweise beschrieben worden. Weitere Ausführungen zu einem solchen Matrixumrichter sind in der EP-A1-1 561 273, in der DE-A1-10 2004 016 453, der DE-A1-10 2004 016 463 und der DE-A1-10 2004 016 464 gemacht worden. In Fig. 8 ist das Prinzipschaltbild eines Matrixumrichters mit 6 Eingangsphasen und 3 Ausgangsphasen dargestellt. Der Matrixumrichter 27 verbindet in einer zeitlichen Abfolge 6 Phasen G1, .., G6 eines Generators 8, 18 als Quelle mit 3 Phasen L1, .., L3 einer Last 30.
Der dazu benötigte Leistungsteil 29 umfasst 18 bidirektionale Schalter 32 in Form von antiparallel geschalteten Thyristoren (im allgemeinen Fall gibt es m x n Schalter für m Eingangs/Quellen-Phasen und n Ausgangs/Last-Phasen). Die Schalter 32 sind in einer (6 x 3)-Matrix angeordnet. Für die Ansteuerung der Schalter 32 ist eine Steuerung oder ein Regler 31 vorgesehen, der von einem Taktgeber 28 Zeitsignale (eine Taktfrequenz) erhält. Der Schaltzustand der Schalter 32 (EIN, AUS) wird überwacht und jeweils über eine erste Signalleitung 36 an den Regler 31 gemeldet. Die Schalter 32 werden von dem Regler 31 jeweils über eine Steuerleitung 35 angesteuert.
[0059] In den einzelnen Phasen G1, .., G6 des Generators 8, 18 ist jeweils eine Strommesseinrichtung 34 angeordnet, die das Vorzeichen des Phasenstromes über eine zweite Signalleitung 37 an den Regler 31 meldet. Weiterhin sind zwischen den Phasen G1,..,G6 des Generators 8, 18 Spannungsmesseinrichtungen 33 angeordnet, die das Vorzeichen der jeweiligen Phasendifferenzspannung über eine dritte Signalleitung 38 an den Regler 31 melden. Zu den Einzelheiten des Betriebsablaufs des Matrixumrichters wird auf die o.g. Druckschriften verwiesen.
[0060] Die möglichen Ausführungen der Erfindung sind nicht auf die hier dargestellten Beispiele beschränkt. Anhand der Beispiele eröffnen sich dem Fachmann eine Vielzahl von Möglichkeiten äquivalente Schaltungen und Verfahren zu realisieren. Insbesondere bei der Anordnung von Schaltern und Hochspannungsschaltern ist eine grosse Anzahl von Kombinationen möglich. Zur Vereinfachung sind ausserdem Sicherheitsschalter und ein grosser Teil der Hilfssysteme nicht dargestellt. Weiter ist die Anwendung nicht auf die hier gezeigte Art oder Kombination beschränkt. Insbesondere ist die Anwendung ist nicht auf den Einsatz in Kombikraftwerken beschränkt. Eine Anwendung für Gasturbinen- oder Dampfturbinenkraftwerke ist ebenfalls möglich. Beispielsweise ist auch eine Anwendung in Kombination mit Wasserturbinen denkbar.
Bezugszeichenliste
[0061]
<tb>1<sep>erstes Netz
<tb>2<sep>zweites Netz
<tb>3<sep>erster Aufspanntransformator
<tb>4<sep>zweiter Aufspanntransformator
<tb>5, 5a, b<sep>Kraftwerks- Hochspannungsnetz
<tb>6<sep>Generatorleistungsschalter
<tb>7<sep>Erregertransformator
<tb>8<sep>zweiter Generator
<tb>9<sep>Welle der Dampfturbine
<tb>10, 10'<sep>Kraftwerksanlage
<tb>11, 11'<sep>Wellenstrang
<tb>12<sep>Gasturbine
<tb>13<sep>Verdichter
<tb>14, 14a, b<sep>Turbine
<tb>15, 15'<sep>Brennkammer
<tb>16<sep>Lufteinlass
<tb>17, 17'<sep>Brennstoffzufuhr
<tb>18<sep>erster Generator
<tb>19<sep>Welle
<tb>20<sep>Netzverbindung (frequenzgekoppelt)
<tb>21, 21a, b<sep>Netzhochspannungsschalter
<tb>22<sep>Abgasauslass
<tb>23<sep>Abhitzedampferzeuger
<tb>24<sep>Dampfturbine
<tb>25<sep>Wasser-Dampf-Kreislauf
<tb>26<sep>Start-up Schalter
<tb>27<sep>Elektronischer Frequenzumformer
<tb>28<sep>Taktgeber
<tb>29<sep>Leistungsteil
<tb>30<sep>Last
<tb>31<sep>Regler
<tb>32<sep>Schalter (bidirektional)
<tb>33<sep>Spannungsmesseinrichtung
<tb>34<sep>Strommesseinrichtung
<tb>35<sep>Steuerleitung
<tb>36, ..., 38<sep>Signalleitung
<tb>39<sep>Regelung
<tb>40<sep>Messwert- und Signalaustausch Regelung zu Gasturbine
<tb>41<sep>Hilfs- Frequenzumformer
<tb>42<sep>Hilfs- Transformator
<tb>43<sep>statische Erregung
<tb>44<sep>Hilfsantriebe- Transformator
<tb>45<sep>Hilfssystem- Transformator
<tb>46<sep>Mittelspannungsschalter
<tb>47<sep>Erregerschalter
<tb>48<sep>Messleitung (Generatorfrequenz / Drehzahl)
<tb>49<sep>Netzfrequenzaufnehmer
<tb>50<sep>Niederspannungsversorgung
<tb>51<sep>Niederspannungsverbraucher wie ununterbrochene Gleichstromversorgung, Antriebe, Regler, Messgeräte
<tb>52<sep>Kühlluftversorgung
<tb>54<sep>Mittelspannungsnetz
<tb>55<sep>Wasser- Dampfkreislauf Regler
<tb>56<sep>Unit Controller
<tb>57<sep>Messwerte und Regelsignale Abhitzedampferzeuger
<tb>58<sep>Regelsignale Gasturbinen Regelung/ Unit Controller
<tb>59<sep>Regelsignale Wasser- Dampfkreislauf Regler/ Unit Controller
<tb>61<sep>Abgas
<tb>62<sep>Messwert- und Regelsignalaustausch Regler zu Wasser-Dampfkreislauf
<tb>63<sep>statische Anfahrvorrichtung inklusive Transformator
<tb>64, 64a, b<sep>Hochspannungsschalter
<tb>108<sep>herkömmlicher zweiter Generator
<tb>118<sep>herkömmlicher erster Generator
<tb>G1, ..., G6<sep>Phase (Generator)
<tb>L1, ..., L3<sep>Phase (Last)
Technical area
The present invention relates to the field of power plant technology. It relates to a power plant with electronic frequency conversion between generator and network and a method for operating such a power plant.
State of the art
Large power plants with outputs in the range of more than 100 MW, in which a generator generating electricity is driven by a turbine and fed the electrical power generated in a network with a predetermined power frequency (eg 50 or 60 Hz), usually have a fixed Coupling between the (mechanical) speed of the turbine and the mains frequency. The output of the generator is connected in a frequency-locked manner to the grid via a network connection, while it is driven by the turbine either directly (1-shaft system) or via a mechanical gearbox in a speed-coupled manner. By means of gear only fixed ratios between a turbine and a grid frequency can be realized.
These turbines have conventionally been developed for the propulsion of generators for the generation of electric power, which is then fed into a grid having a predetermined power frequency (either 50 Hz or 60 Hz).
Fig. 1 shows in a highly simplified representation of a power plant 10 'of known type, which generates power by means of a gas turbine 12 with coupled first generator 118 and a steam turbine 24 with coupled second generator 108 and feeds into a network 1. The gas turbine 12 and the generator 118 are connected by a common shaft 19 and form a shaft train 11. The gas turbine comprises in the simplest case a compressor 13, which sucks and compresses combustion air via an air inlet 16. The compressor 13 may be composed of a plurality of partial compressors connected in series, which operate on rising pressure level and possibly allow an intermediate cooling of the compressed air.
The combustion air compressed in the compressor 13 enters a combustion chamber 15 into which liquid (e.g., oil) or gaseous (e.g., natural gas) fuel is injected via a fuel supply 17 and burned using combustion air.
The exiting from the combustion chamber 15 hot gases are relaxed in a subsequent turbine 14 under work and thus drive the compressor 13 and the coupled first generator 118 at. The still relatively hot exhaust gas at the exit from the turbine is sent through a subsequent heat recovery steam generator 23 in order to generate steam for the operation of a steam turbine 24 in a separate water-steam cycle 25. Condenser, feed water pump and other systems of the water-steam circuit 25 are not shown for ease of illustration. Such a combination of gas turbine and steam power plant is referred to as a combined cycle power plant.
The steam turbine 24 may be coupled to the first generator 118 on the opposite side of the turbine 14; Gas turbine 12, first generator 118 and steam turbine 24 then form a so-called "single shaft power train". However, the steam turbine 24 can also, as shown in FIG. 1, drive its own second generator 108 on a separate shaft train 11 '. For multi-shaft systems, various combinations are known. For example, so-called 2 to 1 arrangements, in which a steam turbine 24 is supplied with steam on a shaft train 11 'with a second generator 108 by two gas turbines 12 downstream boilers 23, are widely used. The gas turbines 12 are each arranged on a shaft train 11 with its own first generator 118.
Analogously, there are also arrangements in which the steam of three or more gas turbines 12 downstream boilers 23 used for the drive of a steam turbine 24.
1, the speed of the gas turbine 12 is in a fixed ratio to the generated in the first generator 118 frequency of the AC voltage, which is equal to the grid frequency of the network 1. In today's large gas turbine units with outputs of over 100 MW, the generator frequency or mains frequency of 60 Hz is a gas turbine speed of 3600 rpm (eg gas turbine GT24 of the Applicant) and the generator frequency of 50 Hz a speed of 3000 rpm (eg gas turbine GT26 of the Applicant) assigned.
For applications where power is fed into networks of different voltages and frequencies, the power is conventionally produced as an alternating current at one frequency and then converted to the second frequency as needed via frequency converters. This is typically done by rectifier followed by an alternating direction. A well-known example of this is ITAIPU on the Brazilian-Paraguayan border. Frequency converters for use in power plants, however, are expensive according to the high power to be transmitted and also associated with power losses. The basic possibility of supplying electricity directly from a power plant to consumers or networks with different frequencies was first mentioned in the Swiss application number CH00 246/07.
Presentation of the invention
It is an object of the invention to provide a power plant for supplying power networks with different power frequencies, which avoids the disadvantages of known power plants and in particular the introduction of electrical power in power grids with different operating frequencies and high efficiency allowed, and a method for their Specify operation.
The object is solved by the totality of the features of claims 1 and 9. An essential point of the invention is that between the driven by a turbine generator and a step-up transformer through which the current is fed into the power grids, an electronic frequency converter is arranged, the current at the output frequency of the generator either in the operating frequency of a first or a second network.
In order to realize the current introduction with the correct voltage, a first step-up transformer is arranged with a first voltage ratio, for example, for connection to the first electrical network between the electronic frequency converter and the first network. Accordingly, a second step-up transformer having a second voltage ratio is arranged between the electronic frequency converter and the second network for the connection to the second network.
Alternatively, for example, at least one step-up transformer, from which either two voltages can be tapped, be used for connection to the electrical networks. For connection to the first electrical network, a first voltage ratio and for connection to the second network a second voltage ratio is tapped.
Another step to make the operation of a power plant with at least two wave strands, each having at least one generator, an arrangement in which each of the generators via a frequency converter, at least one high voltage switch and at least one step-up transformer optionally to the first network with the first operating frequency or the second network with the second operating frequency is connectable. This allows to optimize the power plant operation to supply electricity either in only one of the two networks or to supply both networks in parallel with electricity.
In addition to the power plant with device for feeding into two power grids, a method for its operation is proposed. This is characterized in that for feeding into the first power grid with the first power frequency of the frequency converter is controlled so that it generates an output current at the first power frequency, and that the frequency converter is connected via a step-up transformer to the first power grid. Further, it is characterized by the fact that for feeding into the second power grid with the second power frequency of the frequency converter is controlled so that it generates an output current at the second power frequency and the frequency converter is connected via a step-up transformer to the second power grid.
Another important aspect of the invention is the supply of the power plant's own power network, which is independent of the frequency of the network, is supplied to the power, can operate at an operating frequency.
The power plant's own power grid is typically designed as a medium-voltage network, which is why the further discussion refers to the medium-voltage network, without this being interpreted as a limitation. It supplies various major consumers, such as combustion gas compressors, NOx water pumps and low-voltage grids for local consumers. The medium-voltage network is conventionally supplied by the generator via an auxiliary transformer. The frequency of the medium-voltage network is identical to that of the generator.
According to the invention, in order to feed the power plant's own power network, proposed new circuits and methods for operating the power plant. In particular, the optional supply of the medium-voltage network via an auxiliary transformer or via an auxiliary frequency converter connected in series with the auxiliary frequency converter is proposed. If the generated power is supplied by the electronic frequency converter with a first operating frequency and the frequency of the medium-voltage network is equal to the first operating frequency, the medium-voltage network is supplied directly via the auxiliary transformer.
If the generated power is supplied by the electronic frequency converter at a second operating frequency and the frequency of the medium-voltage network is equal to a first operating frequency, the medium-voltage network is supplied via the auxiliary frequency converter and the auxiliary transformer. The auxiliary frequency shaper converts the power required for the power plant's own medium-voltage grid into its grid frequency. This conversion will typically occur before transformation to medium voltage. An arrangement in which is first transformed to medium voltage and then the frequency is converted is also conceivable. This may even be advantageous to avoid costly high voltage switches and to replace them with medium voltage switches.
Alternatively, to minimize the number of switches and lines, the power supply of the power plant's own power supply regardless of the output frequency of the electronic frequency converter are always performed on the auxiliary frequency converter, which is switched so that it is current at the operating frequency of the power plant's own Medium voltage network outputs. In the event that the output frequency of the electronic frequency converter is equal to the operating frequency of the power plant's own medium-voltage network, the auxiliary frequency converter operates with a frequency ratio of one. This means that the auxiliary frequency converter in this mode leads to power loss without any effective benefit.
Due to the low power transmitted relative to the overall performance of the power plant, the power losses are moderate, so that this simpler arrangement, which also simplifies the operating method, can be advantageous overall.
According to one embodiment of the invention, the first network frequency differs significantly from the second network frequency, wherein the first network frequency is either less than the second network frequency, and the second network frequency is 50 Hz or 60 Hz. In particular, the second mains frequency can be 60 Hz and the first mains frequency can be 50 Hz.
Or the first power frequency is greater than the second power frequency, the second power frequency is 50 Hz or 60 Hz. In particular, the second mains frequency can be 50 Hz and the first mains frequency is 60 Hz.
Preferably, the turbine is designed for a power greater than 50 MW.
Electronic frequency converters in the form of matrix converters are preferred. These comprise a plurality of controllable bidirectional switches arranged in a (m × n) matrix and controlled by a controller m optionally connect inputs to n outputs, where m is greater than n. By using matrix converters, the power losses can be kept small.
Alternatively, for example, the use of frequency converters is conceivable. These consist of a rectifier that feeds a DC or DC link, and an inverter powered by this link which selectively generates AC at the first or second operating frequency.
Brief explanation of the figures
The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it
<Tb> FIG. 1 <sep> is a highly simplified circuit diagram of a combined cycle power plant with a gas turbine and a downstream water-steam cycle according to the prior art;
<Tb> FIG. 2 <sep> a highly simplified section of a single line diagram (one-line diagram) of a power plant according to the prior art;
<Tb> FIG. 3 <sep> a greatly simplified section of a single-line diagram of a power plant according to an embodiment of the invention with two step-up transformers for feeding into two networks;
<Tb> FIG. 4 <sep> a highly simplified section of a single-line diagram of a power plant according to an embodiment of the invention with a step-up transformer for feeding into two networks;
<Tb> FIG. 5 <sep> a highly simplified section of a single-line diagram of a power plant according to an embodiment of the invention with two
<Tb> <sep> step-up transformers for feeding into two networks and cost-optimized power supply of auxiliary systems;
<Tb> FIG. 6 <sep> a highly simplified section of a single line diagram of a power plant according to an embodiment of the invention with two Aufspanntransformatoren for feeding into two networks and circuit for switching the feed from the first network to the second network with the turbine running;
<Tb> FIG. 7 <sep> a highly simplified circuit diagram of a combined cycle power plant according to an embodiment of the invention with a gas turbine and a downstream water-steam cycle and
<Tb> FIG. 8th <sep> the exemplary internal structure of a matrix converter, as it can be used as an electronic frequency converter in a system according to FIG. 7.
Ways to carry out the invention
2, a greatly simplified section of a single-line diagram of a power plant according to the prior art is shown. It shows a generator 108, 118 which is driven by at least one turbine and whose output power is transmitted via a power plant high-voltage network 5. This network includes high-voltage power lines, a generator circuit breaker 6 with which the generator from the power plant high-voltage network 5 can be separated. The current generated by the generator 108, 118 is fed via a (first) step-up transformer 3 and a mains high-voltage switch 21 in a (first) network 1. About an auxiliary transformer 42 and a high voltage switch 64, the power plant's own power grid, which consists of a medium-voltage network 54 and a supplied by this low-voltage network 50, supplied.
The low-voltage network 50 to which smaller loads 51, such as drives, regulators, measuring devices or the regulation are connected, is supplied by the medium-voltage network 54 via at least one auxiliary system transformer 45. Larger consumers, such as NOx water pumps or fuel gas compressors, are supplied directly from the medium-voltage network 54 via their own auxiliary drive transformers.
The generator excitation current is removed from the power plant high-voltage network 5, transformed via an exciter transformer 7 to excite voltage and rectified and regulated in a static exciter 43. By an excitation switch 47, the excitation can be switched on or off.
In generators of a gas turbine, the generator is typically also switched to the start as a motor. For this purpose, power from the power plant high-voltage network 5 via transformer and a static frequency converter 63 is supplied with power. Static frequency converter 63 can be connected to or disconnected from generator 108, 118 via a start-up switch 26.
In this and the following example, the output voltage of the generator and, correspondingly, the network connected to the generator is referred to as the power plant's own high-voltage network 5. There are different definitions of low voltage, medium voltage and high voltage. In the example, a low voltage in the range of 380 V to 415 V, medium voltage in the range of 6000 V to 11000 V and high voltage greater 21000 V is used. There are different definitions of voltage ranges in the literature. There are definitions where high voltage only starts above 35 kV, 38 kV or even above 69 kV. The names chosen here are not meant to be limiting.
In Fig. 3 shows a first embodiment of the inventive power plant is shown. In contrast to a conventional power plant, the power plant high-voltage network 5 is not connected directly to the generator 8, 18, but via an electronic frequency converter 27th
Typically, two power grids having different power frequency have different operating voltages. Accordingly, two mains high-voltage switches 21a, b and two step-up transformers 3, 4 are provided.
For feeding electricity into the first network 1, the power plant high-voltage network 5 is operated at the first operating frequency and connected via a mains high-voltage switch 21a and a first step-up transformer 3 to the first network 1.
For feeding electricity into the second network 2, the power plant high-voltage network 5 is operated at the first operating frequency and connected via a mains high-voltage switch 21b and a second step-up transformer 4 to the second network 2.
An advantage of the invention is that the medium-voltage network 54 and the low-voltage network 50 can be performed with your consumers virtually unchanged and identical to those of a conventional power plant. The power supply of the medium-voltage network 54 itself is dependent on the selected frequency of the power plant high-voltage network 5 either directly via a high voltage switch 64a and the auxiliary transformer 42 or via a high voltage switch 64b, an auxiliary frequency converter 41 and the auxiliary transformer 42nd
If the frequency of the power plant high-voltage network 5 is equal to that of the medium-voltage network 54, the direct introduction of high voltage switch 64 and the auxiliary transformer 42 is selected. If the frequency of the power plant high-voltage network 5 is not identical to that of the medium-voltage network 54, the introduction via high-voltage switch 64, an auxiliary frequency converter 41 and the auxiliary transformer 42 is selected.
In the example shown in Fig. 3, the power plant medium voltage network 54 is designed for 50 Hz. The first network 1 is also 50 Hz and the second network is designed for 60 Hz.
For the introduction of electricity in the first network 1, the power plant high-voltage network 5 is operated by the electronic frequency converter 27 with 50 Hz and introduced power via the first step-up transformer 3 in the first network 1. The medium-voltage network 54 can be supplied directly via the auxiliary transformer 42 with medium voltage in 50 Hz.
When electricity is introduced into the second network 2, the power plant high-voltage network 5 is operated by the electronic frequency converter 27 at 60 Hz and current is fed via the second step-up transformer 4 into the second network 2. To supply the medium-voltage network 54, the power of the power plant high-voltage network 5 is converted via the auxiliary frequency converter 41 from 60 Hz to 50 Hz and then introduced via the auxiliary transformer 42 into the medium-voltage network 54.
Since the generator 8, 18 can be operated via the electronic frequency converter 27 to start the turbine as an electric motor, omitted in the inventive arrangements of the static frequency converter 63 and the associated lines and circuits.
4, a second embodiment of the inventive power plant is shown. It is essentially identical to the embodiment shown in FIG. It is characterized by a special Aufspanntransformator 3, 4, which allows the clamping to two different mains voltages. When introduced into the first network 1, the current with the voltage and frequency of the first network from the step-up transformer 3.4 is tapped and initiated via a mains high-voltage switch 21a. When it is introduced into the second network 2, the current with the voltage and frequency of the second network is picked up by the step-up transformer 3,4 and initiated via a mains high-voltage switch 21b.
In order to prevent an electromagnetic connection between the two networks 1,2 in this embodiment, the mains high voltage switch 21a, b between the networks 1,2 and the step-up transformer 3, 4 are arranged.
5, a further embodiment of the inventive power plant is shown. It differs from the embodiment shown in FIG. 3 by a cost-optimized power supply of the auxiliary systems. In order to reduce the number of parallel lines and high voltage switches 64, there is only one input to the medium voltage network 54 via the auxiliary frequency converter 41, the auxiliary transformer 42 and a medium voltage switch 46. The medium voltage network 54 of the power plant is thus always supplied via the auxiliary frequency converter 41.
The frequency ratio of the auxiliary frequency converter 41 is equal to the ratio of the design frequency of the medium-voltage network 54 to the operating frequency of the power plant high-voltage network. 5
For example, in the event that the electronic frequency converter 27 supplies the power plant high-voltage network 5 with the frequency of the medium-voltage network 54, the frequency ratio of the auxiliary frequency converter 41 is equal to one.
Based on FIG. 3, a further embodiment of the power plant according to the invention is shown in FIG. This is characterized in that a switching of the introduction of a first network 1 in a second network 2 is possible without shutting down the turbine. When choosing a matrix converter as electronic frequency converter 27, which is presented as a preferred variant, theoretically, the output frequency can be suddenly switched from a first frequency to a second frequency. However, the synchronization of the associated mains high-voltage switches 21a, b and high-voltage switches 64a, b with this switching operation and the synchronization of the phases with those of the network and the influence of a sudden switching operation on the grid stability are problematical.
Advantageously, the turbine is therefore first blanked down to idle for the switching process, the electronic frequency converter 27 synchronized with the new target network and the turbine then charged again. To enable this without shutting off the turbine, the power supply of the auxiliary systems during the switching process must be ensured. This could be ensured, for example, by a power supply from a network 1, 2 that is independent of the generator 8, 18. However, during normal operation, where power is delivered to one of the grids 1, 2, power plants 10 are typically self-powered and corresponding circuits.
In order to enable a switch from a first network 1 to a second network 2 without turning off the turbine and to ensure the self-sufficiency of the power plant during normal operation, a division of the high-voltage network 5 is proposed in two parts. As shown in Figure 6, the first part of the high voltage network 5a connects the generator 8, 18 to the input of the electronic frequency converter 27. Further, the high voltage network 5a selectively connects, for example, the output of the electronic frequency converter 27 via mains high voltage switches 21a, b and the step-up transformers 3,4 with the first network 1 or the second network 2. The second part of the high-voltage network 5b may connect the auxiliary transformer 42 to the first network 1 via a high-voltage switch 64a and the first step-up transformer 3.
In addition, the high voltage network 5b may connect the auxiliary transformer 42 to the second network 2 via the auxiliary frequency converter 41, a high voltage switch 64b, and the second step-up transformer 4. The high-voltage network 5b allows by the mains high-voltage switch 21a, b a complete separation of the medium voltage network 54 from the power grid 5a of the power plant and the high voltage switch 64a, b the supply from the first network 1 or from the second network 2. During normal load operation, the supply from the power plant's own high-voltage network 5a, and a combination of the supply from different high-voltage networks (1 and 5a or 2 and 5a) can be realized.
A method for switching the power supply from the first power grid 1 to the second power grid 2 can be carried out, for example, as follows: Starting from the load operation of the turbine, in which the mains high voltage switch 21a and the high voltage switch 64a are closed and the mains high voltage switch 21b and the High voltage switch 64b are open, the turbine is unloaded. At idle the mains high voltage switch 21a is opened and the generator 8, 18 disconnected from the mains. The auxiliary systems are now supplied by the first network 1 via the step-up transformer 3, the power plant's own high voltage network, the high voltage switch 64a and the auxiliary transformer 42.
For switching to the second network, the high voltage switch 64b is closed and the output of the auxiliary frequency converter 41 is synchronized to the frequency of the first network 1. Once the synchronization has taken place, the power supply of the auxiliary systems can be taken over by the second network 2 and disconnected from the first network 1 by opening the high-voltage switch 64a.
Further, the output current of the electronic frequency converter 27 is synchronized with the frequency of the second network 2. Once this is done, the mains high voltage switch 21b is closed and the turbine loaded. The order of synchronization of auxiliary frequency converter 41 and electronic frequency converter 27 can also be reversed or carried out at the same time.
A switchover of the power supply from the second power grid 2 to the first power grid 1 takes place essentially in analogous steps. As far as the frequency control of the medium-voltage network 54 is independent of the frequency of the first network 1 by a separate clock, is at a switching of the supply of the medium voltage network 54 from the second network 2 to a supply by the first network 1 before closing the high-voltage switch 64 a, the output of the auxiliary - Synchronize frequency converter 41 to the first line frequency.
FIG. 7 shows a simplified diagram of a combined cycle power plant as an example of a power plant 10 according to the invention. The turbine train 11 with the gas turbine 12 and the first generator 18 and the turbine train 11 'of the steam turbine 24 correspond to those in Fig. 1. Both the generator 18 of the gas turbine 12 and the generator 1 of the steam turbine 24 can optionally via the mains high voltage switch 21 a, b be connected to the first network 1 or the second network 2. On the presentation of capacitor, feedwater pumps and other systems of the water steam cycle 25 has also been omitted here for reasons of space.
Preferably, the gas turbine is designed as a gas turbine 12 with sequential combustion. For controlling or regulating the gas turbine 12, at least one row of adjustable compressor guide vanes at the inlet of the compressor 13 and the regulation of the fuel supply 17 or 17 'to the combustion chambers 15, 15' are used. The corresponding control signals come from a control or regulation in accordance with certain input parameters that can be used individually or in selectable combination. Possible parameters are the compressor inlet temperature, the compressor end temperature and the compressor discharge pressure at the compressor outlet. Other common parameters are outlet temperatures of the first and second turbine 14a, 14b. The first and second turbine is cooled by, for example, cooling air 52.
The signal exchange between gas turbine 12 and control 39 is shown in simplified form by the signal line 40.
The speed of the gas turbine 12 can be measured, for example via the generator frequency at the first generator 18 and entered via a measuring line 48 in the control 39. For measuring the network frequency in the network 1, 2, a Netzfrequenzaufnehmer 49 may be provided. Finally, a value for a target power can be entered into the control 39.
The controller 39 regulates power and speed of the gas turbine 12 and the first generator 18 according to one or more of these parameters or other parameters. In contrast to conventional power plants, the speed can be controlled independently of the mains frequency of the network 1, 2 due to the use of the electronic frequency converter 27.
The regulation of the rotational speed can alternatively be effected, for example, by the fact that the calculated in the control 39 of the gas turbine target speed is transmitted to the controller of the electronic frequency converter 27 and the target speed is forced through the generator to the gas turbine 12. The first generator 18 is based on the electronic frequency converter 27 against the quasi-static compared to the gas turbine 12 network 1, 2 and forces by regulating the frequency ratio between the network and the mechanical speed of the gas turbine, the target speed.
Quasi-static network 1, 2 means in this context that changes in the power frequency due to a change in the speed or the output of the respective turbine 12 to the power 1,2 power are very small and in the control process are negligible or can be easily compensated , This means in particular that an adaptation of the imposed gas turbine speed, a possibly resulting change in the grid frequency is at least an order of magnitude smaller. In general, the resulting change in the line frequency in the noise of the network will be difficult or impossible to measure.
The water-steam cycle 25 is controlled in this example by a water-steam cycle controller 55. The water-steam circuit controller 55 gets over the signal lines 57 all necessary to control the boiler 23 operating conditions, such as temperatures, mass flows or positions of valves and pressures of the boiler and sends via the lines 57, the control signals to the boiler 23. Based on the Operating conditions of the steam turbine 24, this is also controlled by the water-steam cycle controller 55. The speed of the steam turbine 24 can be measured for example via the generator frequency at the second generator 8 and entered via a measuring line 48 in the water-steam cycle controller 55. For measuring the network frequency in the network 1, 2, a Netzfrequenzaufnehmer 49 may be provided.
The control signals are exchanged with the steam turbine 24 via the signal lines 62.
In contrast to conventional power plants, the speed of the steam turbine 24 due to the use of the electronic frequency converter 27 regardless of the mains frequency of the network 1, 2 are regulated.
The control of the speed can alternatively, for example, take place in that the calculated in the water steam cycle controller 55 of the steam turbine target speed is transmitted to the controller of the electronic frequency converter 27 and the target speed is forced through the generator to the steam turbine 24. The second generator 8 is based on the electronic frequency converter 27 against the quasi-static compared to the steam turbine 24 network 1, 2 and forces by regulating the frequency ratio between the network and the mechanical speed of the steam turbine 24, the target speed.
Quasi-static network 1, 2 means in this context that changes in the power frequency due to a change in speed or the output of the steam turbine 24 to the power 1.2 output are very small and are negligible in the control process or can be easily compensated , This means in particular that an adaptation of the imposed steam turbine speed a possibly resulting change in the mains frequency is at least one order of magnitude smaller. In general, the resulting change in the line frequency in the noise of the network will be difficult or impossible to measure.
The unit controller 56 performs the higher-level control of the power plant 10. He is on the signal lines 58 in signal exchange with the control 39 of the gas turbine 12 and the signal lines 59 in signal exchange with the water-steam circuit controller 55th
In practice, the water-steam cycle is usually not controlled by a water-steam cycle controller 55, but via a series of controllers that communicate with the unit controller 56. These would be for example a controller for the steam turbine, a controller for the boiler or a controller for the auxiliary systems, such as condenser and feedwater pumps.
The electronic frequency converter 27 is - to limit the power loss - preferably designed as a matrix converter without DC intermediate circuit. Such a matrix converter, which operates particularly low loss due to its control, has been described in EP-A2-1 199 794 in structure and in the mode of action. Further details of such a matrix converter have been made in EP-A1-1 561 273, in DE-A1-10 2004 016 453, DE-A1-10 2004 016 463 and DE-A1-10 2004 016 464. FIG. 8 shows the block diagram of a matrix converter with 6 input phases and 3 output phases. The matrix converter 27 connects in a time sequence 6 phases G1,..., G6 of a generator 8, 18 as source with 3 phases L1,..., L3 of a load 30.
The power unit 29 required for this purpose comprises 18 bidirectional switches 32 in the form of antiparallel-connected thyristors (in the general case there are m × n switches for m input / source phases and n output / load phases). The switches 32 are arranged in a (6 x 3) matrix. For the control of the switch 32, a controller or a controller 31 is provided which receives from a timer 28 time signals (a clock frequency). The switching state of the switches 32 (ON, OFF) is monitored and reported in each case via a first signal line 36 to the controller 31. The switches 32 are each controlled by the controller 31 via a control line 35.
In the individual phases G1, .., G6 of the generator 8, 18 is in each case a current measuring device 34 is arranged, which signals the sign of the phase current via a second signal line 37 to the controller 31. Furthermore, between the phases G1, .., G6 of the generator 8, 18 voltage measuring devices 33 are arranged, which signal the sign of the respective phase difference voltage via a third signal line 38 to the controller 31. For details of the operation of the matrix converter, refer to the above mentioned. References directed.
The possible embodiments of the invention are not limited to the examples presented here. Based on the examples, the person skilled in the art will be able to realize a multitude of possibilities for equivalent circuits and methods. In particular, in the arrangement of switches and high voltage switches, a large number of combinations is possible. In addition, safety switches and a large part of the auxiliary systems are not shown for the sake of simplicity. Further, the application is not limited to the type or combination shown here. In particular, the application is not limited to use in combined cycle power plants. An application for gas turbine or steam turbine power plants is also possible. For example, an application in combination with water turbines is conceivable.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0061]
<Tb> 1 <sep> first network
<Tb> 2 <sep> second network
<Tb> 3 <sep> first step-up transformer
<Tb> 4 <sep> second step-up transformer
<tb> 5, 5a, b <sep> Power plant high voltage network
<Tb> 6 <Sep> GCB
<Tb> 7 <Sep> exciter transformer
<Tb> 8 <sep> second generator
<Tb> 9 <sep> Wave of the steam turbine
<tb> 10, 10 ' <Sep> power plant
<tb> 11, 11 ' <Sep> shafting
<Tb> 12 <Sep> Gas Turbine
<Tb> 13 <Sep> compressor
<tb> 14, 14a, b <Sep> Turbine
<tb> 15, 15 ' <Sep> combustion chamber
<Tb> 16 <Sep> air intake
<tb> 17, 17 ' <Sep> fuel supply
<Tb> 18 <sep> first generator
<Tb> 19 <Sep> wave
<Tb of> 20 <sep> network connection (frequency-coupled)
<tb> 21, 21a, b <Sep> Power high voltage switches
<Tb> 22 <Sep> exhaust outlet
<Tb> 23 <Sep> heat recovery steam generator
<Tb> 24 <Sep> steam turbine
<Tb> 25 <Sep> water-steam cycle
<T b> 26 <sep> Start-up switch
<Tb> 27 <sep> Electronic frequency converter
<Tb> 28 <Sep> Clock
<Tb> 29 <Sep> power unit
<Tb> 30 <Sep> Last
<Tb> 31 <Sep> Controller
<Tb> 32 <sep> switch (bidirectional)
<Tb> 33 <Sep> voltage measuring device
<Tb> 34 <Sep> current measurement device
<Tb> 35 <Sep> control line
<tb> 36, ..., 38 <Sep> signal line
<Tb> 39 <Sep> Control
<Tb> 40 <sep> Measured value and signal exchange control to gas turbine
<Tb> 41 <sep> auxiliary frequency converter
<Tb> 42 <sep> auxiliary transformer
<Tb> 43 <sep> static excitement
<Tb> 44 <sep> Auxiliary drive transformer
<Tb> 45 <sep> Auxiliary system transformer
<Tb> 46 <Sep> medium voltage switch
<Tb> 47 <Sep> energizing switch
<Tb> 48 <sep> Measuring line (generator frequency / speed)
<Tb> 49 <Sep> Netzfrequenzaufnehmer
<Tb> 50 <Sep> low-voltage supply
<Tb> 51 <sep> Low voltage consumers such as uninterruptible DC power, drives, regulators, meters
<Tb> 52 <Sep> cooling air supply
'Tb> 54 <Sep> medium voltage grid
<Tb> 55 <sep> water steam cycle regulator
<Tb> 56 <sep> Unit Controller
<Tb> 57 <sep> Measured values and control signals Heat recovery steam generator
<Tb> 58 <sep> Control Signals Gas Turbine Control / Unit Controller
<Tb> 59 <sep> Control signals Water-steam cycle Controller / Unit Controller
<Tb> 61 <Sep> Exhaust
<Tb> 62 <sep> Measured value and control signal exchange Controller for water-steam cycle
<Tb> 63 <sep> static starting device including transformer
<tb> 64, 64a, b <Sep> High-voltage switches
<Tb> 108 <sep> conventional second generator
<Tb> 118 <sep> conventional first generator
<tb> G1, ..., G6 <sep> phase (generator)
<tb> L1, ..., L3 <sep> phase (load)