HVDC换相失败引起汽轮机轴系扭振的机理分析

针对一种由高压直流输电(high voltage DC,HVDC)系统引起汽轮发电机轴系扭振现象的机理,首先分析逆变站所连交流系统扰动时,逆变站换流阀组的换相失败过程,分析得出逆变站换流阀组换相失败引起整流站附近的汽轮发电机轴系扰动,引起发电机转矩的变化,而HVDC系统不恰当的控制,为扰动提供负阻尼,从而形成一种正反馈性质的扭振相互作用,最终使得发电机出现轴系扭振。采用时域与频域相结合的仿真方法计算复转矩系数,并仿真再现由HVDC系统引起的轴系扭振现象。研究成果为交直流互联系统次同步振荡预测和分析提供理论依据。     

HVDC引起次同步振荡暂态扰动风险的机理分析

该文揭示一种由高压直流输电系统(high voltage DC,HVDC)引起的次同步振荡暂态扰动风险的产生机理。首先分析逆变侧交流系统扰动时,HVDC逆变站换流阀组的电流更替规律,从而得到交流系统故障造成逆变侧换相失败时,HVDC交、直流系统的等值回路。等值回路分析表明,换相失败发生时,直流线路等效短路,同时逆变侧交流系统部分或全部等效开路,并且直流短路电流全部由整流侧交流系统经三相整流桥提供。因此,流入整流桥的交流电流远大于正常值,会造成整流站附近发电机功率和转矩的暂态冲击,激发初值较高的轴系扭振,形成次同步振荡暂态扰动风险。采用时域仿真方法验证了HVDC电流更替规律和等值回路的分析结论,并仿真再现了实际系统中发生的由HVDC引起的次同步振荡暂态扰动现象。文中的研究成果为交直流互联系统次同步振荡风险预测和分析提供了新的理论依据。     

次同步振荡引起的发电机组轴系疲劳损伤

为提高电网输送能力而被广泛采用的各种电力电子装置可能会带来电网次同步振荡风险。文中针对电网可能发生的次同步振荡现象,分析600MW汽轮发电机组轴系结构,通过机网耦合计算分析次同步振荡引起的机组轴系扭振,采用应力分析和疲劳寿命计算分析次同步振荡对机组轴系的疲劳损伤。研究了不同参数所引起的轴系扭振特点,重点比较次同步振荡幅值和频率对轴系疲劳损伤的影响。分析和研究结果将有助于提高机组寿命管理水平,有效评估电网波动容许值。     

系统扰动对600MW机组轴系扭振影响及防范措施

结合600 MW发电机组运行实际情况,阐述了系统扰动与600 MW汽轮发电机组轴系扭振问题。全面叙述系统扰动对轴系扭振的响应、轴系扭振的特点、电气扰动对轴系扭振的影响分析、轴系疲劳寿命损耗监测等,并进一步提出轴系扭振的抑制和防范措施,供600 MW汽轮发电机组工作人员借鉴参考。     

葛上±500kV直流工程端对端调试中荆门电厂200MW汽轮发电机轴系扭振监测

一、概 述 交直流混合运行的超高压、远距离输电系统,潜在着次同步振荡的危险,因汽轮发电机组轴系存在着一组固有机械扭转振动频率。在电网的某些扰动或各种短路故障的激励下,电网瞬时高幅值振荡及其急剧变化会使轴系产生扭振荡或瞬态冲击响应,导致轴系的某些扭振模态失去稳定,对机组的疲劳     

600MW汽轮发电机组扭振损坏原因浅析

大型汽轮发电机组运行中,因次同步谐振(SSR)或次同步振荡(SSO)发生的扭振损坏是电力工业大机组与大电网发展时期的常见问题。多年来,扭振事故导致汽轮发电机组及电力设备多次严重损毁,一直被世界各国关注。经过多年对发电机组轴系结构特点和网机关系的分析研究,目前抑制或消除扭振故障的措施已取得重要进展和实效。分析了伊敏电厂600 MW发电机组扭振损坏问题,为出现类似问题的机组提供参考。     

机端次同步阻尼控制系统

正机端次同步阻尼控制系统(generator terminal sub-synchronous damping controller,GTSDC)将基于链式电力电子变换器的装置加装在汽轮发电机组的定子侧,通过发电机组的转速偏差控制电力电子变换器向机组注入与轴系扭振各个模态频率互补的次/超同步电流,以产生阻尼轴系扭振的电磁转矩增量,从而抑制汽轮发电机组的次同步振荡。     

间谐波引起电力系统次同步振荡——工程实例、机理、作用形式及应对措施

例举分析了两个由间谐波引起电力系统次同步振荡的工程实例。应用调制理论分析了两交流侧额定频率相同的异步HVDC系统产生间谐波的机理;指出间谐波的频率如果与汽轮机转子轴系自然频率相匹配,并且具有一定的幅值,就可能激发次同步振荡,这就是间谐波引起电力系统次同步振荡的机理。归纳了间谐波引起电力系统次同步振荡的两种作用形式,第一种作用形式表现为剧烈的轴系扭振,第二种则可以称为轴系的长期累积疲劳寿命损耗;对两种作用形式的激发条件和特点进行了分析;同时指出,第二种作用形式普遍存在并且对汽轮机轴系的危害甚至比三相对地故障更严重。探讨了间谐波引起次同步振荡的应对措施。     

间谐波引起电力系统次同步振荡——工程实例、机理、作用形式及应对措施

例举分析了两个由间谐波引起电力系统次同步振荡的工程实例.应用调制理论分析了两交流侧额定频率相同的异步HVDC系统产生间谐波的机理;指出间谐波的频率如果与汽轮机转子轴系自然频率相匹配,并且具有一定的幅值,就可能激发次同步振荡,这就是间谐波引起电力系统次同步振荡的机理.归纳了间谐波引起电力系统次同步振荡的两种作用形式,第一种作用形式表现为剧烈的轴系扭振,第二种则可以称为轴系的长期累积疲劳寿命损耗;对两种作用形式的激发条件和特点进行了分析;同时指出,第二种作用形式普遍存在并且对汽轮机轴系的危害甚至比三相对地故障更严重.探讨了间谐波引起次同步振荡的应对措施.     

高压直流输电对汽轮发电机组轴系扭转振荡的影响

以往,人们总是将汽轮发电机组轴系的次同步扭转振荡和串联补偿电容联系在一起。然而,国外有些专家认为,即使没有串联补偿电容,与直流输电线端子相连的机组也可能发生这种振荡。美国有关专家于1977年10月对Square Butte地区的现代高压直流系统进行了试验。试验证明,高压直流系统与汽轮发电机组轴系扭转振荡会发生相互感应,导致轴系的某些扭振模态失去稳定。     

应用于高压直流换流站近区机组的次同步振荡阻尼控制器研究

在交直流混联系统中,高压直流输电系统可能引发送端交流系统发生次同步振荡现象,造成换流站近区机组的轴系扭振,使得发电机组大轴及周围设备损坏,同时对升压变压器一次侧造成冲击。针对该问题,文中首先分析了高压直流换流站近区机组次同步振荡的产生机理,然后提出了一种基于附加次同步振荡阻尼控制器的抑制方法。最后在PSCAD电磁暂态仿真环境下计算表明,附加次同步振荡阻尼控制器能够快速响应次同步振荡扰动,抑制次同步振荡幅值,平抑次同步振荡引起的过电压和过电流,避免其对机组轴系和升压变压器一次侧的冲击。     

基于可观测与可控度的直流输电次同步振荡阻尼控制研究

汽轮发电机组轴系在次同步频率范围内往往存在多个扭振模态。目前对高压直流输电引起的多模态次同步振荡尚缺乏行之有效的抑制策略,系统中多次出现应用次同步振荡阻尼控制器后轴系依然存在明显振荡的现象。应用状态空间法对轴系机械系统进行分析,建立了次同步振荡模态的可观测度与可控度的概念。在设计次同步振荡阻尼控制器时,基于次同步振荡的可控与可观测度进行参数优化。PSCAD/EMTDC的时域仿真结果表明,传统的次同步振荡阻尼控制器对于可观测与可控度较低的振荡模态抑制效果较差,而所提出的基于可观测与可控度的次同步振荡阻尼控制     

交直流送出系统次同步振荡及抑制措施的研究

直流输电(HVDC)或可控串补线路运行时,有可能激发附近的汽轮发电机组轴系次同步振荡(SSO),振荡具有复杂的波形。对首先发生的这种复杂次同步振荡的特性进行了研究,并分析了引起SSO的原因,最后提出了使用基于STATCOM的SSO阻尼装置方案。现场运行结果表明,这种SSO阻尼装置可有效抑制发电机组轴系的SSO,其性价比有明显的优势。     

HVDC系统换相失败对整流站附近火电机组轴系扭振影响

换相失败是高压直流输电HVDC系统最常见的故障之一。换相失败期间,直流电压降低,直流电流增大,直流系统中断功率传输,换流站附近发电机的出力也随之改变,给轴系扭振造成冲击。单次换相失败和连续换相失败会使轴系疲劳损耗累积,缩短轴系寿命,给电网带来安全隐患。采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,建立了含发电机的,并且有详细质量块模型的直流输电系统,分析比较不同原因引起换相失败对轴系的冲击影响。结果表明由触发脉冲不可靠引发的换相失败与交流故障引发换相失败对轴系扭振影响相当,甚至造成的应力大于交流故障,因此对触发脉冲内部故障应引起足够的重视。     

次同步振荡下轴系扭振疲劳寿命损耗在线分析方法

为实时分析次同步振荡状态下轴系的扭振疲劳寿命损耗,准确评估轴系的安全性,本文分析了轴系扭振应力与机端扭角之间的关系,针对模态扭角提取过程中相位偏差、边界效应等问题,提出了一种利用零相位带通滤波-"移动窗"-模态叠加的方法计算扭振危险截面的应力历程,进而对轴系的扭振疲劳寿命损耗进行分析。结果表明:该方法在保证分析精度的同时,也可保证分析的实时性,适用于汽轮发电机组轴系扭振的在线监测、分析和系统保护。     

大型汽轮发电机组轴系扭振仿真与分析

基于场路耦合方法，对大型汽轮发电机组轴系扭振进行了仿真与分析，考虑了动态饱和特性和转子本体涡流特性的影响。对一台６００ＭＷ汽轮发电机组在单机无限大系统中，由于突然短路故障，非同期并网以及重合闸管电力系统扰动引起的轴系扭振进行了仿真计算，结果令人满意。     

QFSN600MW汽轮发电机组轴系对电网大扰动和机组滑极承受能力的研究

研究电网大扰动对ＱＦＳＮ６００ＭＷ汽轮发电机组轴系扭振疲劳寿命损耗的影响,详细研究了机组滑极时的动态行为和机电耦合轴系扭振现象,提出了滑极运行的限制判据。     

汽轮发电机组轴系机电耦联扭振研究及应用

本文根据同步发电机基本原理和振动力学理论,建立了汽轮发电机组轴系机电耦联扭振模型,并通过固有动特性检验之。根据此模型可对多种扭振工况进行分析。最后,用所编制的分析软件对某大型汽轮发电机组的某些事故工况进行了扭振响应数字试验。     

汽轮发电机组轴系扭振预防与抑制技术研究进展

综述汽轮发电机组轴系扭振产生的原因及轴系扭振抑制方法与技术的研究进展,重点介绍次同步谐振引起的扭振抑制技术的研究现状。结合当前研究探讨了磁极表面加装阻尼绕组、加装滤波装置及混合串联补偿装置等抑制扭振的方法并指出其现存的不足之处。最后,就这些问题对本领域的研究发展趋势进行了展望。     

大型汽轮发电机组轴系扭振问题的探讨

在总结概括国内外有关专家大量工作的基础上,介绍了大型汽轮发电机轴系扭振的形成机理,导致轴系扭振的几种电力系统电气扰动,轴系扭振机电数学模型的建立、预防和抑制轴系扭振的方法以及机组固有扭振频率的实机测试。