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低幅次同步振荡频繁超标问题分析与解决方案

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图5-18所示的伊冯/呼辽交直流系统除了存在由串联补偿引发的次同步谐振问题外,由于鄂温克电厂、呼伦贝尔电厂和伊敏三期电厂经直流系统送出,其发电机组还存在着由HVDC引起的次同步振荡问题。但该系统中仍然存在着新的次同步振荡问题。本书中将这种振荡形式称为“频繁超标的低幅次同步振荡”,这一振荡产生的根本原因在于整个系统在呼伦贝尔电厂机组的模态频率下呈现弱阻尼特性。

低幅次同步振荡频繁超标问题分析与解决方案

图5-18所示的伊冯/呼辽交直流系统除了存在由串联补偿引发的次同步谐振问题外,由于鄂温克电厂、呼伦贝尔电厂和伊敏三期电厂经直流系统送出,其电机组还存在着由HVDC引起的次同步振荡问题。

为解决该系统中存在的SSR问题,已采取了TCSC+SEDC的抑制措施,而为防止HVDC引起的相邻机组的发散型SSO问题,已在HVDC上加装了SSDC,这些都有效避免了实际系统中出现发散型振荡的风险。但该系统中仍然存在着新的次同步振荡问题。

当呼辽直流的输送功率增大到一定程度时,伊冯/呼辽交直流系统的部分百兆瓦级火力发电机组的扭应力继电器(Torsional Stress Relay,TSR)频繁起动。图6-44给出了呼伦贝尔电厂30天的TSR起动次数统计,可以看出其每天起动都达上百次之多,最高可达900次。由现场录波数据发现,这是由于呼伦贝尔电厂机组模态1的振荡幅值频繁超过TSR设定的疲劳累积阈值所致。图6-45是呼伦贝尔电厂1#机组模态1的某一次录波图。

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图6-44 呼伦贝尔电厂1#机组TSR起动次数统计

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图6-45 呼伦贝尔电厂1#机组模态1现场录波

现场运行记录报告指出,当呼辽直流输出功率达到1500~1600MW以上时,机组的TSR开始频繁起动,系统中并网机组数量的增加(例如双机运行时)对TSR起动次数没有明显的影响。但在深夜机组负荷和呼辽直流输出功率较小(一般在0:00~5:00)时段,当直流输送功率在1500MW及以下时,TSR一般不起动。实际上经过在线监测,此时也有SSO问题,只是振荡幅值较小,没有达到起动定值。通过一段时间的运行数据分析表明,随着直流输送功率的增大,SSO现象也随之严重起来。

呼伦贝尔电厂存在的这种次同步振荡具有如下特点[28]:(www.xing528.com)

1)各发电机组的轴系扭转振荡不存在发散的现象,振荡开始后经10s左右即自行收敛到较小幅值(0.01rad/s以下)。

2)模态1的振荡幅值较模态2更为严重,但相对发散型振荡的振幅要小,通常在0.1~0.2rad/s,上升到最大值的时间在5s左右。

3)一天内,两个模态的振荡频繁起动,呼伦贝尔电厂机组已存在轴系扭振疲劳累积。

本书中将这种振荡形式称为“频繁超标的低幅次同步振荡”,这一振荡产生的根本原因在于整个系统在呼伦贝尔电厂机组的模态频率下呈现弱阻尼特性。由于呼伦贝尔电厂的电能通过HVDC线路送出,其电气阻尼特性受TCSC影响有限。相比之下,HVDC的运行特性对与其近距离相连的机组的影响较大,由下一章HVDC引发SSO的机理分析可见,HVDC的多个环节和运行状态会削弱系统的电气阻尼特性,这是导致呼伦贝尔电厂机组在扭振频率下振荡幅值频繁超标的根本原因。

呼伦贝尔电厂2×600MW发电机组为超临界空冷凝器式汽轮发电机组。汽轮机为超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽直接空冷凝汽式。机械轴系主要由一个高中压转子、一个低压转子和一个电机转子对接构成。根据表6-5的呼伦贝尔电厂汽轮发电机组轴系模型参数,计算得到该机组的自然扭振频率分别为19.03Hz、23.99Hz。

表6-5 呼伦贝尔电厂发电机组轴系参数

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