(57)【要約】【課題】ガスタービン停止途中の慣性エネルギーを利用して、ガスタービン発電プラントの安全停止に必要な電源を供給している直流電源装置の容量を削減できる。【解決手段】所内電源１の喪失時にガスタービン発電プラントの所内の直流電源装置６で駆動され停止途中にあるガスタービン７および発電機８の軸受装置に給油する非常用油ポンプ５を、ガスタービン起動装置２によって変換された直流で駆動し、慣性エネルギーによる発電機８の発電電力の低下に伴い、ガスタービン起動装置２によって変換された直流で駆動されていた非常用油ポンプを、ガスタービン起動装置２によって変換された直流による駆動に代えて直流電源装置６で駆動する。【選択図】図１
2016031045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンに連結された発電機をガスタービン起動装置で起動するガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記ガスタービンおよび前記発電機の運転中にガスタービン発電プラントの所内電源が喪失し前記ガスタービンおよび前記発電機が停止し始めると、停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力を前記ガスタービン起動装置によって直流に変換し、
前記所内電源の喪失時に前記ガスタービン発電プラントの所内の直流電源装置で駆動され前記停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の軸受装置に給油する非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動し、
前記慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力の低下に伴い、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動されていた前記非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流による駆動に代えて前記直流電源装置で駆動する
ことを特徴とするガスタービン発電プラントの非常用電源供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記直流電源装置が、前記非常用油ポンプ以外の直流負荷に直流を給電する第１の蓄電装置と、前記非常用油ポンプに直流を給電する第２の蓄電装置とを備えている
ことを特徴とするガスタービン発電プラントの非常用電源供給システム。
【請求項３】
請求項１に記載のガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記直流電源装置が、前記非常用油ポンプ以外の直流負荷への直流の給電と前記非常用油ポンプへの直流の給電とに共用の蓄電装置を備え、
電源切替装置による回路切り替えによって、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動されていた前記非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流による駆動に代えて前記共用の蓄電装置で駆動する
ことを特徴とするガスタービン発電プラントの非常用電源供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガスタービン発電プラントの非常用電源供給システム、特に、ガスタービン停止途中の慣性エネルギーを利用した非常用電源供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスタービン停止途中の慣性エネルギーを用いた非常用電源供給システムでは慣性エネルギーで発電した交流電力によって交流電動機を駆動するシステム構成となっている。
【０００３】
ガスタービン及びそれに連結された発電機は、燃料の供給が遮断されても数十分程度はガスタービン自身が有する慣性により回転し続ける。このときに、遮断器若しくは断路器を閉じて発電機と起動装置とを電気的に接続し、かつ起動装置の電流入口に電動機を接続し、ガスタービンの慣性回転エネルギーを回生して電動機を駆動させることが検討されている。(特許文献１参照)
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２６５９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来検討されてきた、慣性エネルギーを利用した非常用電源システムは、ガスタービンの慣性回転エネルギーを利用した交流電源の供給であり、発電プラントの安全停止に必要な非常用電源を供給する直流電源装置の容量削減にはつながらないという問題点があった。
【０００６】
この発明は前述のような課題を解決するためになされたものであり、ガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、ガスタービン停止途中の慣性エネルギーを利用して、ガスタービン発電プラントの安全停止に必要な電源を供給している直流電源装置の容量を削減できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムは、ガスタービンに連結された発電機をガスタービン起動装置で起動するガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記ガスタービンおよび前記発電機の運転中にガスタービン発電プラントの所内電源が喪失し前記ガスタービンおよび前記発電機が停止し始めると、停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力を前記ガスタービン起動装置によって直流に変換し、
前記所内電源の喪失時に前記ガスタービン発電プラントの所内の直流電源装置で駆動され前記停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の軸受装置に給油する非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動し、
前記慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力の低下に伴い、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動されていた前記非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流による駆動に代えて前記直流電源装置で駆動する
ことを特徴とするガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、ガスタービンに連結された発電機をガスタービン起動装置で起動するガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記ガスタービンおよび前記発電機の運転中にガスタービン発電プラントの所内電源が喪失し前記ガスタービンおよび前記発電機が停止し始めると、停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力を前記ガスタービン起動装置によって直流に変換し、
前記所内電源の喪失時に前記ガスタービン発電プラントの所内の直流電源装置で駆動され前記停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の軸受装置に給油する非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動し、
前記慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力の低下に伴い、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動されていた前記非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流による駆動に代えて前記直流電源装置で駆動するので、
ガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、ガスタービン停止途中の慣性エネルギーを利用して、ガスタービン発電プラントの安全停止に必要な電源を供給している直流電源装置の容量を削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、ガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムの概略システム構成の一例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示す図で、ガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムの概略システム構成の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、ガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムの概略システム構成の一例を示す図１により説明する。
本実施の形態１のガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムは、概略的には、図１に例示のように、ガスタービン発電プラント内の電源母線１、ガスタービン起動装置２、インバータ３、チョッパ４、非常用油ポンプ５、直流電源装置６、ガスタービン７、発電機８、コンバータ９、充電器１０、第１の蓄電装置６１、第２の蓄電装置６２、および遮断器ＣＢ１，ＣＢ２で構成されている。
【００１１】
電源母線１には、非常時ではない定常時に商用交流の電力が供給されている。
ガスタービン起動装置２は、インバータ３とコンバータ９とで構成され、インバータ３およびコンバータ９の通電制御を行う制御装置は図示省略してある。
チョッパ４は、ガスタービン起動装置２から直流電源装置６への充電電圧を制御する機能を有している。
【００１２】
非常用油ポンプ５は、定常時に稼働される油ポンプ（図示省略）とは別に設けられた油ポンプであり、非常時にガスタービン７および発電機８の各軸受（図示省略）に給油する油ポンプであり、油ポンプ本体とこの油ポンプを駆動する直流モータとで構成されている。この非常用油ポンプ５は、非常時には、ガスタービン７の慣性回転エネルギーによる発電機８の発電電力により、インバータ３の直流端からチョッパ４を介して直流電力が供給されて作動し、慣性で回転中のガスタービン７および発電機８の各軸受（図示省略）に給油する。
なお、非常用油ポンプ５は、定常時に稼働される油ポンプと共用することも可能であるが、その場合は油ポンプへの給電回路は回路切り替えかのうな相応の給電回路とする必要がある。
【００１３】
直流電源装置６は、バッテリ等の第１の蓄電装置６１と、バッテリ等の第２の蓄電装置６２とからなる直流電源装置である。
ガスタービン７と発電機８とはカップリング装置等により機械的に連結されている。
発電機８は、ガスタービン７の起動時にはガスタービン７を回転駆動する電動機としてガスタービン起動装置２によって運転され、ガスタービン７の起動完了後には発電機として運転され、電源母線１の停電、異常電圧降下などの非常時にも発電機として運転される。
遮断器ＣＢ１，ＣＢ２は、定常時は閉じており、電源母線１の停電、異常電圧降下などの非常時には低電圧リレー（図示省略）によりトリップされ開動作する。
従って、非常時には、遮断器ＣＢ１，ＣＢ２の何れもが開いた状態で、慣性で回転中のガスタービン７の慣性エネルギーによる発電機８の発電電力で、非常用油ポンプ５が駆動されると共に直流電源装置６がチョッパ４を介して充電される。
【００１４】
ガスタービン７およびガスタービン７に連結された発電機８は、電源母線１への給電に異常が生じてガスタービン７への燃料の供給が遮断されても数十分程度はガスタービン７自身が有する慣性により回転し続ける。この時に、図示省略の遮断器もしくは断路器を閉じて発電機８とガスタービン起動装置とを電気的に接続し、かつガスタービン起動装置の直流端に非常用油ポンプ５および直流電源装置６を接続する回路構成とすれば、ガスタービンの慣性回転エネルギーを回生して非常用油ポンプ５および直流電源装置６に給電できる。
【００１５】
図１において、ガスタービン発電プラントの所内電源喪失（電源母線１への給電停止）により停止途中にあるガスタービン７および発電機８はそれらの慣性エネルギーにより発電機８による発電を継続し、ガスタービン起動装置２へ電力を供給する。ガスタービン起動装置２は、ガスタービン起動装置２で変換した直流電力で非常用油ポンプ５を駆動し、非常時においても非常用油ポンプ５で潤滑油を慣性で回転中のガスタービン７および発電機８の軸受け装置に供給する。
なお、ガスタービン発電プラントの所内電源喪失前は非常用油ポンプとは別に設けられた主油ポンプ（図示省略）によって前記潤滑油が供給されている。
【００１６】
次にガスタービン発電プラントの所内電源喪失等の異常時の動作について説明する。
停止途中にあるガスタービン発電機８に励磁を与えると、回転数に応じた周波数の交流電力を発電できる。本発明の目的である直流電源装置６の容量を削減するためには、直流電源装置６で駆動する機器に電力を供給する必要があるため、この発電機８の出力である交流電力を直流電力に変換する必要があり、この交流電力の直流電力への変換はガスタービン起動装置２により、具体的にはインバータ３により行う。
【００１７】
図１に例示の本実施の形態１のガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムでは、電源母線１に設けられた低電圧リレー（図示省略）の動作によって、ガスタービン発電プラントの所内電源喪失（電源母線１への商用電力の給電停止）を検出し、非常用油ポンプ５を駆動する。この非常用油ポンプ５の駆動に必要な電力はガスタービン７および発電機８の慣性エネルギーを利用する。
【００１８】
具体的にはガスタービン７および発電機８の慣性エネルギーを、ガスタービン起動装置２のインバータ３によって直流電力に変換し、ガスタービン起動装置２の外部に設けられたチョッパ４によって適切な電圧に降圧後、直流モータ内蔵の非常用油ポンプ５を駆動する。非常用油ポンプ５は慣性エネルギーの供給停止後も駆動する必要があるため、慣性エネルギーを利用しない場合に比べて小容量とした直流電源装置６の第２の蓄電装置６２で慣性エネルギー供給停止後の非常用油ポンプ５への電源供給を行う。
【００１９】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を、ガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムの概略システム構成の他の例を示す図２により、前述の実施の形態１と異なる点を主体に以下に説明する。図２に例示の本実施の形態２において、以下の説明以外については前述の実施の形態１と同じであり説明を割愛する。
【００２０】
図２に例示のガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムでは、ガスタービン７の回転速度が一定値以下になり慣性エネルギーの供給が期待できなくなった時点で、電源切替装置１１により、ガスタービン起動装置２およびチョッパ４を介したガスタービン発電機８からの非常用油ポンプ５への電源供給から、ガスタービン発電プラントの所内用の直流電源装置６の第１の蓄電装置６１から非常用油ポンプ５への電源供給に切り替えるものである。
【００２１】
ガスタービン７及び発電機８が減速し、慣性エネルギーを失うにつれて非常用油ポンプ５への電源供給が困難になる。実施の形態１では慣性エネルギー喪失後、非常用油ポンプ５用に設けられたバッテリ等の第２の蓄電装置６２が非常用油ポンプ５に電源を供給していたが、本実施の形態２では、ガスタービン発電プラントの所内用のバッテリ等の第１の蓄電装置６１によって非常用油ポンプ５への電源を供給するものである。
【００２２】
次に動作について説明する。
具体的にはガスタービン７の回転軸に設けられた回転数検出器（図示省略）によってガスタービン７の回転数を検出し、一定以下の回転数となった場合に電源切替装置１１によって、非常用油ポンプ５への電源供給を、ガスタービン起動装置２およびチョッパ４を介したガスタービン発電機８側から、ガスタービン発電プラントの所内用の第１の蓄電装置６１側に切替える。
【００２３】
このようなシステム構成とすることにより、実施の形態１で必要であった非常用油ポンプ用の第２の蓄電装置６２を省略することができる。
【００２４】
前述のように、実施の形態１および２は、次のような技術的な特徴を有している。
特徴１Ａ：慣性エネルギーを利用して非常用電源を供給できるとともに、この非常用電源を含む、プラント安全停止に必要な電源を供給している直流電源装置の容量を削減できるガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムである。
特徴２Ａ：ガスタービン発電機の運転中に所内電源が喪失した場合にガスタービンと発電機の慣性エネルギーをガスタービン起動装置によって直流に変換し非常用油ポンプを駆動するガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムであり、非常用油ポンプは直流駆動のため小容量のバッテリを有し、慣性エネルギーの供給が絶たれた際にはこのバッテリから駆動用電力を供給する。
特徴３Ａ：慣性エネルギーの供給が絶たれた際の非常用油ポンプへの電力供給を所内用のバッテリへの回路切り替えによって供給する。
特徴１Ｂ：ガスタービンに連結された発電機をガスタービン起動装置で起動するガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記ガスタービンおよび前記発電機の運転中にガスタービン発電プラントの所内電源が喪失し前記ガスタービンおよび前記発電機が停止し始めると、停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力を前記ガスタービン起動装置によって直流に変換し、
前記所内電源の喪失時に前記ガスタービン発電プラントの所内の直流電源装置で駆動され前記停止途中にある前記ガスタービンおよび前記発電機の軸受装置に給油する非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動し、
前記慣性エネルギーによる前記発電機の発電電力の低下に伴い、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動されていた前記非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流による駆動に代えて前記直流電源装置で駆動する
ことを特徴とするガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムである。
特徴２Ｂ：特徴１Ｂのガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記直流電源装置が、前記非常用油ポンプ以外の直流負荷に直流を給電する第１の蓄電装置と、前記非常用油ポンプに直流を給電する第１の蓄電装置とを備えている
ことを特徴とするガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムである。
特徴３Ｂ：特徴１Ｂのガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムにおいて、
前記直流電源装置が、前記非常用油ポンプ以外の直流負荷への直流の給電と前記非常用油ポンプへの直流の給電とに共用の蓄電装置を備え、
電源切替装置による回路切り替えによって、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流で駆動されていた前記非常用油ポンプを、前記ガスタービン起動装置によって変換された直流による駆動に代えて前記共用の蓄電装置で駆動する
ことを特徴とするガスタービン発電プラントの非常用電源供給システムである。
【００２５】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００２６】
１  電源母線、２  ガスタービン起動装置、３  インバータ、４  チョッパ、
５  非常用油ポンプ、６  直流電源装置、７  ガスタービン、８  発電機、９    コンバータ、１０  充電器、１１  電源切替装置、ＣＢ１，ＣＢ２  遮断器
【図１】
2016031045.tif 000003
【図２】
2016031045.tif 000004