JPH1182064A - ガスタービン起動システム - Google Patents

ガスタービン起動システム

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Publication number
JPH1182064A
JPH1182064A JP9265150A JP26515097A JPH1182064A JP H1182064 A JPH1182064 A JP H1182064A JP 9265150 A JP9265150 A JP 9265150A JP 26515097 A JP26515097 A JP 26515097A JP H1182064 A JPH1182064 A JP H1182064A
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JP
Japan
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gas turbine
power
fuel cell
synchronous generator
starting
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Pending
Application number
JP9265150A
Other languages
English (en)
Inventor
Isamu Nakatsuka
勇 中司
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置スペースの削減が図れ高調波の所内電源
系統への流出を防止できるガスタービン起動システムを
提供することである。 【解決手段】 ガスタービン1の起動時にガスタービン
1の燃料により直流電力を発生する燃料電池12を起動
し、その燃料電池12で発生した直流電力を逆変換器1
0で所定の可変周波数の交流電力に変換し、ガスタービ
ン1が起動完了するまで同期発電機2に与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンに連
結された同期発電機を起動用電動機として使用し、可変
周波数電源により低周波起動するようにしたガスタービ
ン起動システムに関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンの起動装置としては、ガス
タービンに連結された同期発電機を起動用電動機として
使用し、同期発電機に低周波から所定周波数までの可変
周波数電源を与えて起動するようにしたものがある。
【0003】図4は、そのようなガスタービンの起動装
置をガスタービン発電設備に適用した構成図である。ガ
スタービン1は同期発電機2に連結されており、通常の
運転状態においては、燃料配管3からの燃料の燃焼によ
りガスタービン1は同期発電機2を駆動し、同期発電機
2で発電された電力は主変圧器4を介して電力系統に送
出されるようになっている。
【0004】一方、ガスタービン1の起動時には同期発
電機2を同期速度まで昇速し、電力系統に同期併入する
必要がある。そこで、起動装置5により可変周波数電源
を同期発電機2に与えて、同期発電機2を所定速度まで
昇速しガスタービン1の起動後に電力系統に同期併入す
るようにしている。
【0005】起動装置5は、発電所の所内電源系統6か
らの交流電源を入力変圧器7を介して入力し、順変換器
8で一旦直流に変換しDCリアクトル9でリップルを除
去して逆変換器10に入力し、所定の可変周波数の交流
電源を得る。すなわち、0周波数から所定周波数までの
可変周波数の交流電源を起動用断路器11を介して同期
発電機2に供給する。これにより、同期発電機2は停止
状態から徐々に所定の回転数まで昇速し、ガスタービン
1の起動により同期速度となった後に電力系統に同期併
入される。しかる後に発電運転となる。
【0006】このように、順変換器8により所内電源系
統6の交流電力を直流電力に変換し、DCリアクトル9
で直流電力のリップルを低減させ、この直流電力を逆変
換器10により交流電力に変換する。起動装置5により
発生した可変周波数の交流電力は、起動用断路器11を
通して同期発電機2に供給される。これにより、同期発
電機2はターニング速度(数回転)からガスタービン自
立速度(定格速度の80%〜90%)まで同期電動機と
して回転上昇する。しかる後に、ガスタービン1により
駆動され同期速度になると電力系統に同期併入されて発
電運転となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなガスタービン起動システムの場合には、以下の問題
がある。 (1)ガスタービン起動装置5の入力電源は、所内電源
系統6より供給されるため、ガスタービン起動装置5で
発生した高調波が所内電源系統6へ流出する。 (2)ガスタービン起動装置5は、入力変圧器7、順変
換器8、逆変換器10より構成されるためシステム構成
が複雑であり、また、プラント起動時しか使用しない割
りには設置スペースが大きく、そのため発電機建屋を大
きくする必要がある。
【0008】そこで、本発明は、設置スペースの削減が
図れ高調波の所内電源系統への流出を防止できるガスタ
ービン起動システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
ガスタービン起動システムは、ガスタービンの起動時に
起動されガスタービンの燃料により直流電力を発生する
燃料電池と、燃料電池で発生した直流電力を所定の可変
周波数の交流電力に変換しガスタービンが起動完了する
まで同期電動機に与える逆変換器とを備えたものであ
る。
【0010】請求項1の発明に係わるガスタービン起動
システムでは、ガスタービンの起動時にガスタービンの
燃料により直流電力を発生する燃料電池を起動し、その
燃料電池で発生した直流電力を逆変換器で所定の可変周
波数の交流電力に変換し、ガスタービンが起動完了する
まで同期発電機に与える。
【0011】請求項2の発明に係わるガスタービン起動
システムは、請求項1の発明において、ガスタービンが
起動完了した後は、逆変換器の出力端を所内母線へ接続
するための連絡遮断器を備えたものである。
【0012】請求項2の発明に係わるガスタービン起動
システムでは、請求項1の発明の作用に加え、ガスター
ビンが起動完了した後は、連絡遮断器により逆変換器の
出力端を所内母線へ接続し、燃料電池で発電した電力を
所内母線に接続された負荷に供給する。
【0013】請求項3の発明に係わるガスタービン起動
システムは、請求項1または請求項2の発明において、
燃料電池で発生した直流電力を同期発電機の初期励磁電
源として使用するようにしたものである。
【0014】請求項3の発明に係わるガスタービン起動
システムでは、請求項1または請求項2の発明の作用に
加え、燃料電池で発生した直流電力を同期発電機の初期
励磁電源として使用する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わるガスタ
ービン起動システムをガスタービン発電設備に適用した
構成図である。この第1の実施の形態は、図4に示した
従来例に対し、所内電源系統6から交流電力の供給を受
ける入力変圧器7およびその交流電力を順変換し直流電
力に変換する順変換器8に代えて、ガスタービンの燃料
で発電する燃料電池12を設けたものである。
【0016】図1において、ガスタービン1は同期発電
機2に連結されており、通常の運転状態においては、燃
料配管3からの燃料の燃焼によりガスタービン1は同期
発電機2を駆動し、同期発電機2で発電された電力は主
変圧器4を介して電力系統に送出されるようになってい
る。一方、ガスタービン1の起動時には、起動装置5に
より可変周波数電源を同期発電機2に与えて、同期発電
機2を所定速度まで昇速しガスタービン1の起動後に電
力系統に同期併入する。
【0017】起動装置5は、ガスタービン1の燃料によ
り直流電力を発生する燃料電池12を有しており、この
燃料電池12で発電された直流電力をDCリアクトル9
でリップルを除去して逆変換器10に入力する。逆変換
器10では燃料電池12からの直流電力を所定の可変周
波数の交流電力に変換し起動用断路器11を介して同期
発電機2に与える。すなわち、0周波数から所定周波数
までの可変周波数の交流電源を起動用断路器11を介し
て同期発電機2に供給する。これにより、同期発電機2
は停止状態から徐々に所定の回転数まで昇速し、ガスタ
ービン1の起動により同期速度となった後に電力系統に
同期併入される。しかる後に発電運転となる。
【0018】このように、ガスタービン1の燃料を用い
て燃料電池12により直流電力を発生させ、DCリアク
トル9で直流電力のリップルを低減させ、この直流電力
を逆変換器10により交流電力に変換する。起動装置5
により発生した可変周波数の交流電力は、起動用断路器
11を通して同期発電機2に供給される。これにより、
同期発電機2はターニング速度(数回転)からガスター
ビン自立速度(定格速度の80%〜90%)まで同期電
動機として回転上昇する。しかる後に、ガスタービン1
により駆動され同期速度になると電力系統に同期併入さ
れて発電運転となる。
【0019】この第1の実施の形態では、ガスタービン
1へ供給する燃料配管3の途中より燃料電池12に燃料
を供給できるように燃料配管を分岐する。そして、ガス
タービン1の起動時には、燃料電池12にガスタービン
1の燃料を流すことにより直流電力を作り出す。そし
て、逆変換器10と組み合わせることによりガスタービ
ン起動装置5として運用する。
【0020】つまり、第1の実施の形態では、ガスター
ビンの燃料(LNG等)を共用できる燃料電池12を設
置し直流電力を作るので、入力変圧器7や順変換器8が
不要となり、ガスタービン起動システムを簡素化でき
る。これにより稼動率の少ないガスタービン起動システ
ムを簡素化し、起動装置5の設置スペースの縮小および
設備コストを低減できる。さらに、所内電源系統6への
高調波の流出を防止することができ、また、ブラックア
ウト時の起動も可能とする。
【0021】次に、本発明の第2の実施の形態を説明す
る。図2は本発明の第2の実施の形態に係わるガスター
ビン起動システムの構成図である。この第2の実施の形
態は、図1に示す第1の実施の形態に対し、ガスタービ
ン1が起動完了した後は、逆変換器10の出力端を所内
母線へ接続するための連絡遮断器13を備えたものであ
る。
【0022】図2において、ガスタービン1は同期発電
機2に連結されており、通常の運転状態においては、燃
料配管3からの燃料の燃焼によりガスタービン1は同期
発電機2を駆動する。この同期発電機2で発電された電
力は主変圧器4を介して電力系統に送出される。一方、
ガスタービン1の起動時には、起動装置5により可変周
波数電源を同期発電機2に与えて、同期発電機2を所定
速度まで昇速しガスタービン1の起動後に電力系統に同
期併入する。
【0023】起動装置5は、ガスタービン1の燃料によ
り直流電力を発生する燃料電池12を有している。この
燃料電池12で発電された直流電力はDCリアクトル9
でリップルが除去されて逆変換器10に入力される。逆
変換器10では燃料電池12からの直流電力を所定の可
変周波数の交流電力に変換し起動用断路器11を介して
同期発電機2に与える。これにより、同期発電機2はタ
ーニング速度(数回転)からガスタービン自立速度(定
格速度の80%〜90%)まで同期電動機として回転上
昇し、その後に、ガスタービン1により駆動され同期速
度になると電力系統に同期併入されて発電運転となる。
【0024】この場合、ガスタービン1が起動完了した
ら起動用断路器11を「開」とする。そして、その後
に、所内母線への連絡遮断器13を閉し所内母線へ起動
装置5からの電源を供給する。これにより、常時燃料が
供給できる燃料電池12をガスタービン1の起動時以外
にも運転させて有効活用でき、起動装置5の稼働率を向
上できる。
【0025】このように、ガスタービン1の起動完了後
においては、燃料電池12の負荷が無くなるため、逆変
換器10の出力端を所内母線へ接続して所内母線に接続
される負荷に電力を供給する。これにより、燃料電池1
2を有効活用することが可能となる。
【0026】次に、本発明の第3の実施の形態を説明す
る。図3は本発明の第3の実施の形態に係わるガスター
ビン起動システムの構成図である。この第3の実施の形
態は、図1に示す第1の実施の形態に対し、燃料電池1
2で発生した直流電力を同期発電機2の初期励磁電源と
して使用するようにしたものである。
【0027】図3において、ガスタービン1は同期発電
機2に連結されており、通常の運転状態においては、燃
料配管3からの燃料の燃焼によりガスタービン1は同期
発電機2を駆動し発電している。この同期発電機2で発
電された電力は主変圧器4を介して電力系統に送出され
る。そして、同期発電機2で発電した電力を整流器14
で整流して同期発電機2の励磁電源としている。
【0028】一方、ガスタービン1の起動時には、起動
装置5により可変周波数電源を同期発電機2に与えて同
期発電機2を所定速度まで昇速する。その際には同期発
電機2は同期電動機として動作しており、同期発電機2
は発電をしていない。そこで、一般に初期励磁は別の直
流電源から供給するようにしているが、この第3の実施
の形態では、燃料電池12からその初期励磁電源を供給
するようにしている。
【0029】つまり、ガスタービン1の起動時には初期
励磁コンタクタ15および界磁遮断器16を閉じて燃料
電池12から初期励磁電源を供給する。そして、ガスタ
ービン1が起動し同期発電機2が電力系統に同期併入さ
れ発電を開始すると、整流器14から励磁電源が供給さ
れるようになるので、燃料電池12からの初期励磁電源
の供給は必要がなくなり、初期励磁コンタクタ15は開
かれる。
【0030】このように、第3の実施の形態では、同期
発電機2の起動時の界磁電源は燃料電池12の直流電源
を初期励磁コンタクタ15および界磁遮断器16を介し
て発電機2へ供給する。このように、同期発電機2の起
動時に必要な初期励磁電源を燃料電池12より取るの
で、初期励磁電源を取っていた直流電源容量を削減する
ことが可能となる。
【0031】以上の説明は、第1の実施の形態に対し、
燃料電池12で発生した直流電力を同期発電機2の初期
励磁電源として使用するようにしているが、第2の実施
の形態に対し、燃料電池12で発生した直流電力を同期
発電機2の初期励磁電源として使用するようにしても良
いことは言うまでもない。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の起動装置における入力変圧器および順変換器に代え
て燃料電池を用いるので起動装置が簡素化でき、設置ス
ペースの縮小及び設備費の低減が可能となる。また、所
内電源系統への高調波の流出を防止することができ、常
時燃料が供給できる燃料電池をガスタービン起動時以外
も運転させて有効活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わるガスタービ
ン起動システムをガスタービン発電設備に適用した構成
図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係わるガスタービ
ン起動システムをガスタービン発電設備に適用した構成
図。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係わるガスタービ
ン起動システムをガスタービン発電設備に適用した構成
図。
【図4】従来のガスタービン起動システムの構成図。
【符号の説明】
1 ガスタービン 2 同期発電機 3 燃料配管 4 主変圧器 5 起動装置 6 所内電源系統 7 入力変圧器 8 順変換器 9 DCリアクトル 10 逆変換器 11 起動用断路器 12 燃料電池 13 連絡遮断器 14 整流器 15 初期励磁コンタクタ 16 界磁遮断器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンに連結された同期発電機に
    可変周波数電源を与えて前記同期発電機を所定の回転数
    まで昇速しガスタービンを起動するようにしたガスター
    ビン起動システムにおいて、前記ガスタービンの起動時
    に起動され前記ガスタービンの燃料により直流電力を発
    生する燃料電池と、前記燃料電池で発生した直流電力を
    所定の可変周波数の交流電力に変換し前記ガスタービン
    が起動完了するまで前記同期電動機に与える逆変換器と
    を備えたことを特徴とするガスタービン起動システム。
  2. 【請求項2】 前記ガスタービンが起動完了した後は、
    前記逆変換器の出力端を所内母線へ接続するための連絡
    遮断器を備えたことを特徴とする請求項1に記載のガス
    タービン起動システム。
  3. 【請求項3】 前記燃料電池で発生した直流電力を前記
    同期発電機の初期励磁電源として使用するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガスタ
    ービン起動システム。
JP9265150A 1997-09-12 1997-09-12 ガスタービン起動システム Pending JPH1182064A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1343247A2 (en) * 2002-02-18 2003-09-10 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Turbine generating apparatus
JP2004176582A (ja) * 2002-11-26 2004-06-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン発電プラント及びその制御方法,並びにガスタービン制御装置
JP2012500608A (ja) * 2008-08-15 2012-01-05 アルストム テクノロジー リミテッド 異なる回路網周波数を有する電力回路網において選択的に運転するための発電所設備
CN113175418A (zh) * 2021-04-28 2021-07-27 上海电气风电集团股份有限公司 一种直驱发电机电动盘车装置

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