汽轮发电机轴系扭振模态分析

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1、《电气开关》(2013．No．5)文章编号：1004—289X(2013)05—0066—05汽轮发电机轴系扭振模态分析苏永丽，康积涛，吴小刚(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：以IEEE次同步谐振(SubsynchronousResonance，SSR)第一标准测试模型为例，详细介绍了如何预测汽轮发电机轴系扭振模态。利用测试信号法计算系统的电气阻尼，通过模态调整法得到模态机械阻尼，利用复转矩系数法判定轴系扭振模态。最后在加入机械阻尼的测试模型中施加三相短路扰动，对轴系各个质量块扭振转矩的幅频分析验证扭振

2、模态预测的正确性，分析结果显示在计及机械阻尼的情况下，只有与电气谐振频率互补的扭振模态发生SSR。关键词：轴系扭振模态；SSR；电气阻尼转矩系数；机械阻尼转矩系数中图分类号：TM77文献标识码：BShaftTorsionalVibrationModePredictionofTurbineGeneratorSUYong—li，KANGJi—tao，Xiao—gang(SchoolofElectricalEngineeringofSouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031)Abstract

3、：BasedontheIEEEsubsynchronousresonance，thethesistaskestheadvantageofanexampleofthefirststandardtestmodeltodepicthowtopredicttorsionalvibrationmodeofsteamturbinegeneratorshaftingingreatdetails．Theelectricaldampingcanbecalculatedwithmethodofthetestsignal，themodalmech

4、anicaldampingcanbefiguredoutbymeansofthemodaladjustment，andthecomplextorquecoeficientmethoddeterminestheshafttorsionalvibrationmode．Intheend，three—phaseshortperturbationisappliedtothetestmodelwiththeattachmentofmechanicaldampingandmassofshaftingtorsionalvibrationto

5、rqueamplitudeandfrequencyareanalyzedtoverifythecorrectnessofthetor—sionalvibrationmodeprediction，thentheanalysis"soutcomeshowedthatwhenthemechanicaldampingtakenintoac—count，ifandonlyifthetorsionalvibrationmodearecomplementarytoelectricalresonancefrequency，thenSSRof

6、thetorsionalvibrationmodecomesintobeing．Keywords：shafttorsionvibrationmode；SSR；electricaldamping；mechanicaldamping1引言2SSR中轴系扭转振荡产生的机理我国能源分布与地区经济发展情况的逆向分布现图1为最简单的可能引起轴系扭转振荡的系统。状，决定了必须采用大容量、超高压、远距离输电。而发电机变压器输电线路串补电容无穷大系统远距离输电损耗大，串联补偿技术可以很好的解决这个问题，但是含有串联补偿的线路受到扰动后，电力网

7、络和汽轮发电机组之问可能以系统的一个或多个低于同步频率的自然频率交换数量相当可观的能量，此类现象称为SSR⋯。当发生SSR时，使轴系产生疲劳寿命损耗，严重时会造成轴系断裂，危及到电力系统的安图1含有串补的输电系统全稳定运行，所以有效预测发生SSR的扭振模态显得尤为重要。图中，为汽轮发电机的次暂态电抗，为变压《电气开关》(2013．No．5)67器的电抗，R、．为输电线路的电阻和电抗，为输电频率为的电流分量，且这个电流分量与电压分量相5O线路的串补电容，无穷大系统的电抗。串补电容和位相同，该电流分量产生一个与扰动同相位的驱动轴

8、线路的电感会产生一个电气谐振频率：系振荡的扭矩，当该扭矩大于或等于转子的固有机械阻尼转矩时，它就会加剧轴系的扭振振荡，机电相互耦Jf—f[二二⋯一J。}X+XT+Xl+X⋯、合，此时就发生了轴系扭转振荡。式中为同步频率，Xn-,XT、X、分别为同3电气阻尼转矩系数计算步频率下对应的数值。轴