交、直流混合輸電系統(tǒng)引起三峽水輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的研究.pdf

1、三峽電力系統(tǒng)具有機(jī)組容量大，交、直流混合輸電以及運(yùn)行方式靈活等特點(diǎn)。對(duì)其運(yùn)行特性、可能存在的電力諧波、系統(tǒng)穩(wěn)定性等一系列問題，已經(jīng)進(jìn)行了大量研究工作。1977年，在美國Square Butte 高壓直流輸電系統(tǒng)與交流輸電系統(tǒng)并列運(yùn)行的調(diào)試過程中，人們首次發(fā)現(xiàn)了高壓直流輸電系統(tǒng)引起汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的現(xiàn)象。對(duì)該問題的研究解釋了由高壓直流輸電系統(tǒng)控制器誘發(fā)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的機(jī)理。然而三峽交、直流混合輸電系統(tǒng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振影響的

2、問題，是目前工程界和學(xué)術(shù)界都十分關(guān)注的問題。本文對(duì)三峽系統(tǒng)各種運(yùn)行工況下水輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的情況進(jìn)行了分析。本文的研究將為三峽電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。 本文首先以質(zhì)量－彈簧模型為基礎(chǔ)建立了考慮水輪發(fā)電機(jī)組軸系的三峽水輪發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型。根據(jù)變壓器、高壓直流輸電系統(tǒng)、交流輸電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用Matlab仿真軟件建立了三峽水輪發(fā)電機(jī)組以及交、直流混合輸電系統(tǒng)的仿真模型。利用仿真模型，仿真分析了交、直流混合輸電系統(tǒng)出現(xiàn)

3、典型故障等擾動(dòng)時(shí)（如交流輸電線路三相對(duì)地短路、直流輸電線路對(duì)地短路和直流輸電線路起動(dòng)等），水輪發(fā)電機(jī)組軸系的扭振情況。分析仿真結(jié)果可知，雖然水輪發(fā)電機(jī)組軸系具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，系統(tǒng)某次擾動(dòng)可能不會(huì)造成機(jī)組軸系出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷，但若擾動(dòng)多次出現(xiàn)，發(fā)電機(jī)組軸系的壽命必將受到影響。除了研究系統(tǒng)擾動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)組軸系扭振的影響外，本文著重對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)非特征諧波引起發(fā)電機(jī)組軸系扭振的問題進(jìn)行了研究。當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)送、受兩端交流側(cè)運(yùn)行在不同頻率時(shí)

4、，交流側(cè)將會(huì)出現(xiàn)隨頻差變化而變化的一系列諧波,稱之為互調(diào)諧波?；フ{(diào)諧波中含有低于工頻的成分，此種諧波進(jìn)入發(fā)電機(jī)，與轉(zhuǎn)子磁場作用，將會(huì)產(chǎn)生次同步脈振轉(zhuǎn)矩并可能進(jìn)一步誘發(fā)發(fā)電機(jī)組次同步扭振。文中利用已建的系統(tǒng)仿真模型，對(duì)三峽高壓直流輸電系統(tǒng)送、受兩端運(yùn)行在不同頻率時(shí)，產(chǎn)生互調(diào)諧波及其引起發(fā)電機(jī)組軸系次同步扭振的現(xiàn)象進(jìn)行了仿真。與此同時(shí)，本文還采用時(shí)域仿真實(shí)現(xiàn)的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法，即：測試信號(hào)法，進(jìn)一步分析了互調(diào)諧波對(duì)發(fā)電機(jī)組次同步頻段電氣阻尼的影