次同步谐振方案

1、电普安发电厂2660MW新建工程二次同步谐振保护方式创建： (由作者签名)审查： (由作者签署)检定：批准：日期：二零一六年七月一、概要普安电厂2条尤针织面料两条线路在33KM进入兴仁换流站，由于兴仁换流站为整流站，电力网中含有大量间谐波成分，可能存在低于商用频率的间谐波成分，这些个的间谐波成分在某一频带可能电力网与普安电厂发电机变压器组电谐振。 当这些个的谐振频率与发电机组轴的固有扭转频率互补(在这种情况下，这两个频率的和等于系统的同步频率)，或者当透平机发电机组轴的自然扭转振动(参见普京自然扭转振动表1 )非常接近换算到转子侧的电谐振电路的自然振动频率时，将产生大轴的谐振。 电力网和汽车发

2、电机组的耦合相互激励，这种激励抵消了机械和电磁振荡中所有阻尼大头针和电阻消耗的能量，超过后，系统产生二次同步振荡，尤针织面料轴系扭振状态，产生疲劳损失，疲劳累积严重影响转子的机械性能和寿命，严重时大轴发生裂纹，损伤表1:普安电厂1-8层自然扭转振动频率厂家数据：次数一楼二楼三楼四楼五楼六楼七楼八楼频率(Hz )19.729.257.2118.8149.0161.8二、技术路线20世纪70年代在美国Mohave发电厂，连续2次对透平机发电机组的轴系统发生严重损伤，该事故是由于机网相互作用的二次同步振荡，导致透平机发电机的轴系统发生二次同步扭转振动，进而发生大轴疲劳损伤。 事故发生后，引起了业界的

3、高度重视，经过很多研究，明确了在长距离输电系统中使用容量串补充和高压直流输电，电源侧的透平机发电机组有扭转振动的风险。这里随着三年五载我国电力建设的迅速发展，大量煤炭电能源基地的重点项目工程已经完成或正在进行中。 其中多存在二次同步振荡和扭转振动问题，典型的有盘南电厂、发耳电厂(贵广直流)、绥中电厂(东北-华北网络高岭背靠背工程)、呼伦贝尔电厂、伊敏电厂、鄂温克电厂(呼辽直流)、云南威信电厂、镇雄电厂(溪洛渡直流) 普安电厂随盘南、发耳进入兴仁换流站，情况基本相同。普安电厂2个用户针织面料的两条线路通过33km与兴仁换流站网站数据库，在直流输电控制方式和控制残奥表不同的情况下，网络系统在某个下

4、一个同步频带发生衰减低或衰减负的恶劣情况。 在这种情况下，如果声干扰发生，则二次同步振荡发生的可能性高。 特别是在电共振频率与轴系固有的扭转振动频率互补的情况下，扭转振动难以抑制，危害大。 例如，如果将电力网系统的二次同步振荡频率设为30Hz，则30Hz的二次同步电流在发电机的三相线圈中产生相当于30Hz的旋转磁场，与发电机的转子形成20Hz的旋转频率，通过定子的旋转磁场和转子的旋转磁场的相乘作用，除同步转矩以外，还20Hz重日式榻榻米二次同步转矩如果该20Hz的频率刚好接近透平机发电机组轴所在的一次固有扭转振动模式的频率，则会出现大轴上的扭转振动恶化，形成共振，不能稳定，扭转振动幅度逐渐扩大

5、的状况。在阻尼或负阻尼恶劣条件下，电力网系统和透平机发电机组之间的该耦合振动可能超过机械和电磁振荡过程中所有阻尼均可消耗的能量，长期扭转振动会使大轴发生金属疲劳损失，疲劳累积严重影响转子的机械性能和寿命，严重时大轴发生龟裂、损伤，进而螺栓剪断学术界和工业界一致认为，二次同步振荡和发电机组扭转振动是公认的电力线路复杂问题，严重影响电力网的安全稳定运行、电力设备的安全运行，其复杂性和尤针织面料和电力网系统的许多因素有关。 由于尤针织面料残奥表、电力网系统残奥表、电力网运行方式、直流输电换流站控制方式及残奥表等系统复杂，有的电厂可能以威信电厂、镇雄电厂等极端方式发生扭转振动，在这种情况下，一般只需设

6、置扭转振动保护装置， 在能够实时监视尤针织面料扭转振动状况的某发电站发生扭转振动的可能性高，例如盘南发电站、伊敏发电站的情况下，通过设置扭转振动保护具并实时监视，能够可靠地发生频繁的扭转振动警报或扭转振动跳闸尽快从两个方面着手，一是调整电力网运行方式，二是在电厂方面实施扭转振动控制方案。三、方案依据根据普安发电厂至兴仁换流站两次500kV线路工程的可行性研究报告，分析了普安发电厂与邻近兴安(贵广次)直流之间可能存在的二次同步振荡SSO (次同步振荡)问题，并分析了用户针织面料作用系数uif (单位互联) 尤针织面料作用系数法UIF是目前分析直流输电二次同步振荡问题的工程研究方法。 尤针织面料作

7、用系数的公式如下：uifi=MVA HVDC1- sciscltot 2主机版其中UIFi是考察的第I台用户针织面料的作用系数MVAHVDC是直流输电系统的额定容量MVAi是第I台用户针织面料的额定功率SCTOT是考虑第I台用户针织面料时，直流换流母线下的短路容量SCi是不考虑第I用户针织面料时的直流换流母线下的短路容量。 另外，对于同一类型的用户针织面料，1台用户针织面料可以同等处理。 在UIF0.1的情况下，直流输电系统和其相邻的同步发电机组之间可能存在明显的交互作用，并且在这种情况下应该认真研究发电机组的二次同步振荡问题。 如果是UIF0.1，则认为发电机组没有明显的二次同步振荡的问题。

8、 根据UIF计算的原则，在系统短路容量低的情况下(普安发电站提供的短路容量除外)，二次同步振荡发生的概率高。 因此，为了得到比较严格的计算结果，选择普安电厂生产年丰小方式，以黔西南尤针织面料封闭多为研究边界条件。2017年普安电厂投产后，为了满脚丫子黔输电粤10000MW，兴金线和金天线在金州内跳跃，兴义220kV电力网解环运行，以丰小方式在八河兴仁换流站发生N-2故障后，兴义电力网与贵州主网断开，兴仁换流站形成孤岛从表2可以看出，在八河兴仁换流站N-2的故障运行方式下，普安发电站尤金针织面料的作用系数达到了0.33左右。 其馀运行方式下普安电厂的作用系数均小于0.1，电厂不存在明显的二次同步

9、振荡问题。表2 2017年丰小方式下的普安发电站的作用系数计算表(兴金线和金天线在金州交错)序列号。驾驶方式华盛顿足球俱乐部最有价值球员电脑科学(宝马)超时空要塞国际足联1正常接线3000132015757190020.06632八河兴仁交换N-13000132012858161040.09233八河兴仁交换N-230001320528385300.32934金州兴仁交换N-13000132015723189690.06665金州兴仁交换N-23000132013961172130.08116光伏发电厂兴仁交换N-13000132013794170350.08237盘南电厂-兴仁交换N-130

10、00132014104173560.07982017年黔电粤规模不到10000MW，兴金线和金天线不需要站内连通，丰小方式下即使在八河兴仁换流站发生N-2故障，兴义电力网仍可通过金天线与广西电力网连接，发电机组无明显次同步振荡问题。 由表3可知，在该运行方式下，普安发电站的针织面料的作用系数为0.07左右。 综上所述，只有兴仁换流站的孤岛运行方式，普安发电站的发电机组存在下一个同步振荡的风险，其他方式下一个同步振荡的风险较小。 但是，为了保证普京电厂的安全可靠运行，报告仍然建议开展下一个同步振荡主题的研究。表3 2017年丰小方式下的普安发电站作用系数计算表(维持金天线连接)序列号。驾驶方式华

11、盛顿足球俱乐部最有价值球员电脑科学(宝马)超时空要塞国际足联1正常接线3000132025289285470.02962八河兴仁交换N-13000132022437256960.03663八河兴仁交换N-23000132014981182420.07264金州兴仁交换N-13000132022494257540.03645金州兴仁交换N-23000132013961172230.08156光伏发电厂兴仁交换N-13000132023322265780.03417盘南电厂-兴仁交换N-13000132023633268890.0333因此，提出了在项目工程前期进行同步振荡和扭转振动的风险评价。

12、主要包括以下内容(1)收集轴系残奥表，建构透平机发电机组的轴系多质船模，计算扭转振动模式频率、扭转振动模式。(2)收集发电机组残奥仪，包括调速系统残奥仪、励磁系统残奥仪等，制作发电机组的等价模型。(3)收集电力网的残奥仪表，包括直流输电系统的相关残奥仪表，建构电厂外部输电系统的等价模型。(4)初步粗略计算筛选，确定电厂下一个同步振荡的风险。(5)时域模拟详细地计算多个运转方式下的子同步振荡特性，并进一步定量地进行子同步风险评价。(6)对计算和风险评价结果进行了化学基分析，并对电厂机组针织面料的同步振荡和扭振问题提出了相应的解决方案，对解决方案进行了投资估算。四、投资分析二次同步谐振风险与研究结

13、算费：南网电科学院计划100万人，日前已联系南网电科学院，通知其工作繁忙，没有时间担任普京项目工程。 如果没有真正的南网电科学院做的话，现在可以考虑南瑞、清华、浙江大学等高等院校，其相关费用比南网电科学院低。 考虑到我们与南网的关系，并认为在研究中有必要采集许多南网方面的数据，建议尽可能由南网电科学院开展研究。保护设备费用：目前国内只有四方、南瑞两家公司制造相关设备，预计投资200万以上。抑制装置费用：如果真正的次同步共振问题严重的情况下考虑设置，投资费用预计超过500万。五、方案分析提出以下两个方案建议1 :可直接联系设备制造商(四方和南瑞)下一个同步谐振保护具的设备招标，包括投标书相关的下一个同步振荡风险分析，由设备制造商报价并提交相关报告。方案2 :联系南网电气科学院进行下一次同步振荡风险分析，费用预计达到100万元的二次同