水轮发电机组支承结构对机组轴系动力特性影响研究

本文采用Ansys分析软件中的APDL编程语言分析机组轴系统的动力特性。研究不同支承结构对水轮发电机组动力特性的影响。机组的支承结构——导轴承的动力特性随着大轴摆度和载荷作用方向而变化，且导轴承中油膜具有仅承受压力不承受拉力的特性，本文不仅考虑到导轴承动力特性的这种非线性特性，还考虑了机墩、厂房的柔性，建立了机组与机墩、厂房的耦联振动模型，研究机组与厂房耦合系统的动力学问题，揭示耦联振动的机理，分析水轮发电机组的动力特性及导轴承非线性特性、机墩、厂房的柔性对其的影响。通过三种机组支承结构模型的前四个机组动荷载旋转周期的瞬态分析结果，分析机组轴系统的动力响应，可知，采用耦联振动模型更加符合实际工程情况。     

大型水轮机组瞬态动力时程响应分析

为研究机组在瞬态载荷作用下的运动规律,建立了大型水轮发电机组瞬态动力响应模型。模型将机组整个轴系的主轴、发电机转子、水轮机转轮及各轴承支承条件耦合起来,考虑了机组轴系的连续质量、转动惯量及摆动惯性。采取有限单元法和直接数值积分法相结合的方法,结合工程实例,对机组在瞬时初位移和瞬时不平衡载荷作用下的时程响应及轴心轨迹分别进行了计算机仿真计算,并对计算结果进行了分析和讨论。此计算模型、计算方法及总结的规律为大型水轮发电机组的振动研究提供了有益的参考。     

水轮发电机组支承结构对机组轴系动力特性的影响

导轴承作为水轮发电机组的支承结构,其动力特性随着机组大轴的摆度和机械动载荷作用方向而发生非线性变化。本文在考虑了刚性导轴承非线性动力特性的基础上,还考虑了厂房机墩的柔性,建立了机组与厂房机墩的耦联振动模型,利用Ansys软件分析了导轴承动力特性的非线性及厂房机墩的柔性对水轮发电机组动力特性的影响。通过对3种不同机组支承结构模型的瞬态分析以及机组轴系统的动力响应比较,论证了采用耦联振动模型更加符合实际工程情况。     

SVC对风电机组暂态特性的影响

在电力系统仿真软件PSASP 6.8中建立了基于静止无功补偿器(SVC)补偿型发电机组的模型,仿真计算1个由6台风电机组构成的风电系统中异步风电机组的暂态特性。分析了风电场升压变压器低压侧10 kV母线在第5 s出现三相短路故障且在5.12s故障切除时,SVC对系统暂态电压的影响。结果表明,SVC补偿型机组具有快速调节无功功率的能力,SVC装置对机端电压都有一定的支撑能力,风电场升压变压器低压侧装SVC,可以减轻风电机组并网过程中对系统的冲击,电压从并网到稳定所经历的时间较不加装SVC短,实现了恒速风力发电机组的柔性并网。     

大型风电场暂态故障对电力系统稳定性影响研究

为探究大型风电场出现暂态故障时对电力系统产生的影响,以某拟建大型风电场为研究对象,建立了基于异步风力发电机组的风场模型并对3种故障情景进行模拟。结果表明,当风电场发生短路故障时,电压波动引起功率波动,进而引发系统产生频率振荡,影响系统的稳定性。鉴于此,提出在风电场加装频率稳定设备,该措施可在一定程度上改善系统的稳定性。     

基于水力振源合理施加的水电机组轴系统振动分析

水力振源诱发机组厂房结构振动,影响机组发电效率,甚至威胁其正常安全运行。合理模拟机组振源是研究预测及解决机组厂房结构振动问题的关键。通过CFD(计算流体动力学)数值模拟,提出一种水轮机转轮叶片表面脉动压力的更为合理的计算和施加方法,并综合考虑电磁和机械振源的耦合作用,对所建立的三维水轮发电机组转子-轴承系统模型进行了振动分析。研究表明:通过CFD能够获得可信的转轮表面处各点脉动压力时程,脉动压力对轴系统振动响应的影响不可忽略,对其合理的模拟和施加是必要的。此外,进行了电磁不平衡拉力与机械不平衡力相位差对轴系振动响应的敏感性分析。研究结论可为水电机组及厂房设计运行及振动预测控制等提供参考。     

基于PSCAD/EMTDC并网异步风电场短路特性的仿真分析

由于风速和风向的变化具有随机性、间歇性,风机组的输出功率与风速的3次方成正比,因此风力发电机输出功率的短周期变化比较明显,风机的运行方式多变,不同情况下故障时的短路特性也相差很大。针对异步风电场建立了风电场联络线路接地故障时,风电场提供的短路电流各序分量表达式,分析了影响风电场故障特性的主要因素,并以PSCAD/EMTDC为平台建立并网风电场的动态仿真模型,仿真分析了风电场投入机组数、风速、故障类型、电抗与电阻之比对故障特性的影响,仿真结果与理论分析一致。     

水轮发电机组轴系的非线性动力响应分析

建立了水轮发电机组主轴系统的非线性动力学模型,推导了机组主轴系统振动的微分方程,考虑了导轴承非线性油膜力、机械不平衡力、非线性不平衡磁拉力及水力不平衡力的作用。求解得到了机组轴系关键部位(转子、转轮和3个导轴承)响应的时域波形图、轴心轨迹图,频谱图和相图.以及系统响应的分岔图:即横振响应随转速、偏心质量和励磁电流变化的分岔图。结果表明:轴系转速和质量偏心对于轴系上各主要部件的振动响应影响较大;非线性不平衡磁拉力计算公式能够比较全面地反映电磁参数对轴系振动的影响。非线性油膜力比线性油膜力更适合于轴系动态响应的计算。     

双馈风力发电机定子匝间短路建模分析

定子匝间短路故障是双馈式风力发电机的匝间绝缘破坏导致,其故障信号识别具有重要的意义。文章分析了定子匝间短路在转子电流和电磁转矩中引起相应的特征信号,建立了双馈发电机的有限元仿真模型,对正常电机和故障电机的转子电流和电磁转矩进行仿真分析。指出定子匝间短路将在电机电磁转矩中引起100 Hz特征谐波,而在转子中引起与转差率相关的特征谐波,以此来诊断定子匝间短路故障。     

基于动态仿真的连锁故障分析

提出一种基于长期动态仿真的电力系统连锁故障模型。该模型不仅考虑了动态过程中机组保护、变压器励磁保护、低频/低压减载、线路过载与短路故障、解列等因素，而且充分考虑了随机因素对这些保护元件的影响，可较为准确、有效地模拟电力系统连锁故障。基于PSS/E，采用蒙特卡罗算法对实际电网予以仿真，结果表明，停电规模 — 频次基本符合幂率分布且存在临界点，当故障规模超过临界点时系统幂尾特性发生变化且停电规模及其概率迅速增大，临界点的提出对预防大停电有参考价值。     

发电机动态下转子匝间短路引发振动超标 的分析及处理

针对芭蕉河水电站4G在动态下发电机组上机架径向振动值超标,通过精心检查测试,一是机组上导轴瓦和下导轴瓦背面垫块断裂,引起轴承各导瓦间隙发生了变化,二是转子励磁引线铜片裸露在外,导致铜片与转子外侧产生了闸间短路,当机组加载励磁后磁极不平衡,引起机组上机架径向振动值超标。通过采取相应措施,振动情况明显好转,满足了相关标准及运行要求。     

龚嘴水电站水轮发电机组振动分析及探讨

针对龚嘴水电站水轮发电机组改造后出现的振动问题,通过对真机试验结果的分析,并与机组的实际运行记录进行比较,提出了调整、处理励磁轴线摆度或测量调整励磁滑环的圆度与同轴度,排查定转子空气间隙和转子绕组匝间短路以消除电磁不平衡,做调相运行工况试验进一步确认振动原因是水力不平衡还是电气不平衡,建立水轮机转轮模型仿真优化水力设计等措施,以改善水轮机稳定性和调节性。     

大型发电机组磁极线圈匝间短路故障分析及处理

发电机在运行的过程中,转子通常会受到电、热以及机械应力的作用,如果转子的制造工艺不良,那么随着运行年限的增加,转子磁极绕组就可能会出现匝间短路故障。当转子磁极绕组匝间发生的短路较严重时,就会使转子的电流显著增大,转子绕组的温度也会升高,从而限制发电机无功功率的输出;同时,机组的振动也会加剧,影响到机组的安全运行。以二滩水电站水轮发电机组产生的振摆问题为例进行了分析研究,特别是针对转子磁极匝间短路故障,在分析研究的基础上,提出了相应的解决方法和措施,在事故现场进行检查和测量,使出现的问题得到了圆满地解决。介绍了交流阻抗法在二滩水电站3号发电机组磁极线圈匝间短路故障分析中的应用以及应注意的事项。可为同类大型水轮发电机处理此类缺陷提供参考。     

短路点电气距离对并网风电场低电压穿越效果仿真分析

在DIgSILENT/PowerFactory仿真软件中建立了双馈感应发电机(Double fed induction generator,DFIG)和实际电力系统模型,验证了不同短路点对风电场低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)功能的的影响.仿真结果表明:当电网侧发生严重故障时,双馈电机转子侧变频器由于转子绕组过电流而被crow-bar保护短接闭锁,此时双馈风电机组将失去控制用功、无功的能力,风电场的暂态电压稳定能力将影响到电网的安全稳定,短路点与DFIG的电气距离越远,DFIG的LVRT效果越好,即短路点与DFIG的电气距离越远时,DFIG的LVRT相对而言更容易实现,电网的LVRT相对而言更难实现.     

龚嘴水电站水轮发电机组振动分析及探讨

针对龚嘴水电站水轮发电机组改造后出现的振动问题,作者通过对真机试验结果的分析,并与机组的实际运行记录进行比较,提出了调整、处理励磁轴线摆度或测量调整励磁滑环的圆度与同轴度,排查定转子空气间隙和转子绕组匝间短路,消除电磁不平衡,做调相运行工况试验,建立水轮机转轮模型仿真,优化水力设计,进行必要的技术改造等措施,以改善水轮机稳定性和调节性。     

水电机组轴系的形状记忆合金振动控制研究

水轮发电机组在不同运行工况下,将表现出不同的振动状态或故障现象。针对水轮机轴系的这种振动时变性,提出利用形状记忆合金(SMA)开展对该系统的新型主动振动控制研究。在SMA材料试验研究的基础上,进一步进行了系统理论分析和数值实验研究,建立了具有SMA控制器的水轮发电机组轴系的非线性振动模型和控制方法。分别考虑单一和耦合激励作用下,通过计算相应的分岔图等研究了SMA控制器对水轮发电机组轴系非线性振动的影响。结果表明:SMA主动控制器对水轮发电机组轴系有明显的减振效果,可以有效减小水轮机的在不同运行工况下的振动幅值,改善系统的整体振动状态,提高其运行稳定性。     

不同异步风力发电机组的低电压穿越能力研究

为了对比不同异步风力发电机组的低电压穿越能力,给出了包括风速模型、风力机模型和异步风力发电机模型在内的风电机组模型和无功补偿装置(SVC)模型。建立了仿真风电场模型,分别仿真了两种典型异步风力发电机组未加装SVC和加装SVC时发生短路故障后的低电压穿越能力;针对仿真前后电压、有功功率、无功功率和转速的变化情况对两种异步风力发电机组的低电压穿越能力进行了对比分析。     

某单机无穷大电力系统暂态稳定性分析仿真

电力系统是一个复杂的动态系统,系统一旦出现稳定性问题,可能会在较短的时间内发生严重后果,因此,在电力系统规划、设计、运行等工作中都要进行大量的暂态稳定分析。介绍了电力系统时域仿真数学模型,构建了单机无穷大系统仿真模型。仿真结果表明：故障切除时间越短,发电机阻尼越大,系统越容易稳定,且在单相短路接地故障情况下系统最容易稳定。     

水轮发电机组水机电联合动态过程仿真建模研究

采用模块化的建模方法建立了水轮发电机组的仿真模型,该仿真模型由同步电机模块、励磁系统模块、水轮机及其调速系统模块、水系统模块等构成,适合于对水电站水轮发电机组水机电联合动态过程进行仿真研究.通过一个水电站和一个有限等值系统组成的简单电力系统实例,对采用该仿真模型编制的仿真程序进行了验证,并将仿真结果和电力系统综合分析程序(PSASP)的运行结果进行了对比,说明了该方案的有效性.     

某单机无穷大电力系统暂态稳定性分析仿真

电力系统是一个复杂的动态系统,系统一旦出现稳定性问题,可能会在较短的时间内发生严重后果,因此,在电力系统规划、设计、运行等工作中都要进行大量的暂态稳定分析。介绍了电力系统时域仿真数学模型,构建了单机无穷大系统仿真模型。仿真结果表明:故障切除时间越短,发电机阻尼越大,系统越容易稳定,且在单相短路接地故障情况下系统最容易稳定。