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

1、三峽電力系統(tǒng)具有機組容量大，交、直流混合輸電以及運行方式靈活等特點。對其運行特性、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)電機組軸系扭振的現(xiàn)象。對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)電機組軸系扭振的機理。然而三峽交、直流混合輸電系統(tǒng)對水輪發(fā)電機組軸系扭振影響的

2、問題，是目前工程界和學術(shù)界都十分關(guān)注的問題。本文對三峽系統(tǒng)各種運行工況下水輪發(fā)電機組軸系扭振的情況進行了分析。本文的研究將為三峽電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行提供參考。 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)電機組軸系的三峽水輪發(fā)電機組數(shù)學模型。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)學模型，利用Matlab仿真軟件建立了三峽水輪發(fā)電機組以及交、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、典型故障等擾動時（如交流輸電線路三相對地短路、直流輸電線路對地短路和直流輸電線路起動等），水輪發(fā)電機組軸系的扭振情況。分析仿真結(jié)果可知，雖然水輪發(fā)電機組軸系具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，系統(tǒng)某次擾動可能不會造成機組軸系出現(xiàn)嚴重損傷，但若擾動多次出現(xiàn)，發(fā)電機組軸系的壽命必將受到影響。除了研究系統(tǒng)擾動對發(fā)電機組軸系扭振的影響外，本文著重對高壓直流輸電系統(tǒng)非特征諧波引起發(fā)電機組軸系扭振的問題進行了研究。當高壓直流輸電系統(tǒng)送、受兩端交流側(cè)運行在不同頻率時

4、，交流側(cè)將會出現(xiàn)隨頻差變化而變化的一系列諧波,稱之為互調(diào)諧波。互調(diào)諧波中含有低于工頻的成分，此種諧波進入發(fā)電機，與轉(zhuǎn)子磁場作用，將會產(chǎn)生次同步脈振轉(zhuǎn)矩并可能進一步誘發(fā)發(fā)電機組次同步扭振。文中利用已建的系統(tǒng)仿真模型，對三峽高壓直流輸電系統(tǒng)送、受兩端運行在不同頻率時，產(chǎn)生互調(diào)諧波及其引起發(fā)電機組軸系次同步扭振的現(xiàn)象進行了仿真。與此同時，本文還采用時域仿真實現(xiàn)的復轉(zhuǎn)矩系數(shù)法，即：測試信號法，進一步分析了互調(diào)諧波對發(fā)電機組次同步頻段電氣阻尼的影