次同步扭振動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、隨著“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施,大型煤電基地相繼投運(yùn),普遍采用單機(jī)容量為600 MW～1000 MW的大型汽輪發(fā)電機(jī)組,并且大量應(yīng)用加裝串補(bǔ)電容的輸電線路來(lái)提高傳輸能力。大容量機(jī)組與大電網(wǎng)相互作用,特別是與串補(bǔ)線路相互作用,極易引起汽輪發(fā)電機(jī)組軸系次同步扭振問題。因此,次同步扭振問題是我國(guó)順利實(shí)現(xiàn)“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展戰(zhàn)略、協(xié)調(diào)大電網(wǎng)大機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行所急需解決的重要問題。本文開展次同步扭振動(dòng)態(tài)建模與分析

2、方法研究,主要工作如下:
　　 現(xiàn)存的電機(jī)參數(shù)與等值電路參數(shù)關(guān)系主要包括經(jīng)典參數(shù)關(guān)系、近似精確參數(shù)關(guān)系以及迭代參數(shù)關(guān)系。本文分析了這3種參數(shù)關(guān)系存在的問題,分別建立了基于“靜止頻率響應(yīng)”和“空載三相突然短路”試驗(yàn)的嚴(yán)格參數(shù)關(guān)系,分析了各種參數(shù)關(guān)系的區(qū)別與聯(lián)系。并且分別應(yīng)用同步電機(jī)運(yùn)算電抗頻率響應(yīng)特性和特征值分析,研究了各種近似參數(shù)關(guān)系對(duì)次同步扭振分析結(jié)果的影響。研究結(jié)果顯示了應(yīng)用嚴(yán)格參數(shù)關(guān)系的必要性。
　　 推導(dǎo)了在同步

3、電機(jī)由坐標(biāo)系下的5階感應(yīng)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)方程,此方程能夠與包含電網(wǎng)電磁暫態(tài)的動(dòng)態(tài)方程接口。進(jìn)而建立了包含恒阻抗、恒電流、恒功率及動(dòng)態(tài)負(fù)荷的次同步扭振分析線性化方程,分析了不同類型負(fù)荷對(duì)次同步扭振模態(tài)阻尼的影響。分析結(jié)果顯示,只有當(dāng)系統(tǒng)等值阻抗特別小的情況下,才可以忽略負(fù)荷對(duì)扭振模態(tài)阻尼的影響；在通常系統(tǒng)等值阻抗情況下,僅考慮RLC諧振電路影響而忽略負(fù)荷與扭振模態(tài)之間互作用,結(jié)果可能過于樂觀。
　　 應(yīng)用機(jī)電耦合模型推導(dǎo)了扭矩線性解,定

4、義了扭矩模態(tài)型及扭矩貢獻(xiàn)因子,把小擾動(dòng)扭振動(dòng)態(tài)與機(jī)電系統(tǒng)模態(tài)聯(lián)系起來(lái),建立了小擾動(dòng)扭振動(dòng)態(tài)解析方法。另外,定義了“轉(zhuǎn)子角全模態(tài)型”、“扭振模態(tài)型”等物理概念,推導(dǎo)了受迫振動(dòng)模型的解。并應(yīng)用上述分析回答了3個(gè)問題:“機(jī)電耦合模型”、“自由振動(dòng)模型”和“受迫軸系模型”等3種模型的軸系扭振動(dòng)態(tài)是否等價(jià)；為何模態(tài)型和自然扭振頻率的計(jì)算值和測(cè)量值有很大偏差；怎樣直接分析小擾動(dòng)扭振動(dòng)態(tài)特性。
　　 針對(duì)大擾動(dòng)扭振動(dòng)態(tài)問題,推導(dǎo)了扭矩2階解,

5、定義了模態(tài)非線性指標(biāo)及非線性貢獻(xiàn)因子,把大擾動(dòng)扭振動(dòng)態(tài)特性分析與非線性模態(tài)分析聯(lián)系起來(lái),建立了分析大擾動(dòng)扭振動(dòng)態(tài)特性解析方法。提出了模態(tài)疊加原理,并將該原理應(yīng)用于2階解,提出了一種預(yù)測(cè)暫態(tài)扭矩放大的方法。
　　 最后,應(yīng)用上述建模及分析方法研究了某實(shí)際6機(jī)串補(bǔ)系統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振動(dòng)態(tài)特性。分析結(jié)果表明,同步電機(jī)參數(shù)轉(zhuǎn)化對(duì)實(shí)際多機(jī)系統(tǒng)扭振模態(tài)阻尼的計(jì)算結(jié)果有重要影響,各種近似參數(shù)轉(zhuǎn)化方法都無(wú)法保證其自身計(jì)算結(jié)果的保守性。在實(shí)際