次同步諧振抑制裝置的作用

『壹』 同步電動機諧振原因

一、同步電動機諧振原因
當有串聯電容補償的電力系統受到擾動發生電感電容諧振，其諧振頻率與發電機組的抽系扭振某一振型的頻率互補，即兩者之和接近或等於系統的同步頻率時所發生的諧振。發電機組的軸系有透平機的各級轉子和發電機及勵磁機的轉子，它們構成像用彈黃連接的多質t扭轉振盪系統，其固有自由振盪頻率幾有好幾個，而且低階振型的頻率往往低於電力系統的同步頻率人。當發電機組發生軸系扭振時，發電機的轉子磁場對電樞來講是以f.士幾頻率旋轉，電樞電流也就有這兩個頻率。當電力系統的電感電容諧振頻率人接近或等於f.一fm時，就會發生次同步諧振。
二、 危害
電力系統的電磁諧振與透平發電機組軸系扭振互相激勵，致使軸系扭轉應力增大，嚴重時可使發電機的轉軸遭受損害。在70年代初，美國莫哈維(Mohave)電廠曾先後發生過兩次次同步諧振，兩台發電機的發電機和勵磁機之間的軸段先後發生嚴重的裂紋。
三、 防止次同步諧振的對策

在轉子上加裝阻尼繞組，或在升壓變壓器中性點加裝阻塞濾波器組，但投資昂貴;也有在勵磁系統上加裝電力系統德定器的。但後來發現快速勵磁系統加裝電力系統穩定器時，如選擇配置不當，多機的穩定器互相干擾，還是不能防止次同步諧振。最近根據最優控制原理設計的一種線性最優勵磁控制(LOEC)，投資較省，效果最好。防止次同步諧振的最經濟有效的措施仍在研製中。近來還發現調整直流箱電的功率時，或有申聯補償的電力系統切除故障重合閘後，也可能引起次同步諧振。因此，最近對大容量透平發電機加裝扭轉振動監測裝置，有次同步諧振報警器和扭轉應力分析儀，對次同步諧振的振動轉矩對轉軸壽命的影響進行分析並記錄。

『貳』 次同步振盪的頻率掃描分析法

頻率掃描分析法是一種近似的線性方法，利用該方法可以篩選出具有潛在SSR問題的系統條件，同時可以確認不對SSR問題起作用的系統部分。
頻率掃描分析法的具體做法為：需要研究的相關系統用正序網來模擬；除待研究的發電機之外的網路中的其它發電機用次暫態電抗等值電路來模擬；待研究的發電機用圖1中的虛線部分來模擬，其中的電阻和電感隨頻率而變化。頻率掃描法針對某一特定的頻率，計算從待研究的發電機轉子後向系統側看進去的等效阻抗，即從圖1的埠N向系統側看進去的等值阻抗，通常稱該等值阻抗為SSR等值阻抗。頻率掃描法計算的結果可以得到兩條曲線，一條是SSR等值阻抗的實部（SSR等值電阻）隨頻率而變化的曲線，另一條是SSR等值阻抗的虛部（SSR等值電抗）隨頻率而變化的曲線。根據這兩條曲線，可對次同步諧振的三個方面問題(即非同步發電機效應、機電扭振互作用和暫態力矩放大)作出初步的估計。
頻率掃描法也許是確定是否存在非同步發電機效應的最好方法。如果SSR等值電抗等於零或接近於零所對應的頻率點上的SSR等值電阻小於零，則可以確認存在非同步發電機效應。而等值電阻負值的大小則決定著電氣振盪發散的速度。該電氣振盪並不意味著會引起軸系的負阻尼振盪，但對電氣設備而言，可能是不能容忍的。如果已經知道機組機械系統的參數(如固有扭振頻率及其固有機械阻尼)，則採用頻率掃描法還能對機電扭振互作用及暫態力矩放大作用進行分析。
機電扭振互作用可以使軸系中的弱阻尼扭振模式不穩定，而對應頻率下的SSR等值導納的大小直接與該扭振模式的負阻尼相關，因此可以通過頻率掃描法進行估計。
頻率掃描法也可用來確定是否存在暫態力矩放大作用。如果SSR等值電抗達到極小值的頻率點與機組的固有扭振頻率接近互補，就有可能存在暫態力矩放大作用。在這種情況下，就應該用EMTP程序作進一步的研究。同樣，如果等值電抗達到極小值的頻率點與機組的固有扭振互補頻率相差大於3Hz，則可以排除暫態力矩放大作用。
SSR的分析通常從頻率掃描開始，因為它是一種最省力而有效的方法。利用頻率掃描程序分析多種系統結構和多種串聯補償度的SSR問題所需要的成本比採用其它模型要低得多。對用頻率掃描法已確認的SSR問題，其嚴重程度還需要通過其它模型來加以校核。 對於一個規劃好了的直流輸電系統，估計其是否會引起次同步振盪問題，相對來說是比較簡單的。
IEC919-3標准提出了一種定量的篩選工具，用來表徵發電機組與直流輸電系統相互作用的強弱。這種方法稱為機組作用系數法（UIF，UnitInteractionFactor）。該方法的具體內容為：
直流輸電整流站與第i台發電機組之間相互作用的程度可用下式表達式中UIFi為第i台發電機組的作用系數；SHVDC為直流輸電系統的額定容量，MW；Si為第i台發電機組的額定容量，MVA；SCi為直流輸電整流站交流母線上的三相短路容量，計算該短路容量時不包括第i台發電機組的貢獻，同時也不包括交流濾波器的作用；STOT為直流輸電整流站交流母線上包括第i台發電機組貢獻的三相短路容量，計算該短路容量時不包括交流濾波器的作用。
判別准則：若UIFi<0.1，則可以認為第i台發電機組與直流輸電系統之間沒有顯著的相互作用，不需要對次同步振盪問題作進一步的研究。
若，則UIFi→0。的條件是SCi=SCTOT，也就是說，當SCi≈SCTOT時，UIFi就會很小。根據短路電流水平研究的經驗知道：當某機組離整流站電氣距離很遠時，SCi≈SCTOT；當交流系統聯系緊密，系統容量很大時，也有SCi≈SCTOT。
值得指出的是，用來計算機組作用系數的公式只適用於聯接於同一母線上的所有發電機組各不相同的情況，此時，各發電機組具有不同的固有扭振頻率，一發電機組上的扭振不對另一發電機組的扭振產生作用。但如果聯接於同一母線上的幾台發電機組是相同的，例如一個電廠具有幾台相同的發電機組，則在扭振激勵作用下，幾台發電機組將有相同的扭振響應，它們便不再是獨立的了。因此在分析扭振相互作用時，須將這幾台相同的發電機組當作一等值機組來處理，該等值機組的容量就等於這幾台發電機組容量之和，然後再用上述公式來計算該等值機組的UIF。
作為一種用於篩選的方法，機組作用系數法用於研究由直流輸電引起的次同步振盪問題是非常簡單而有效的。它所需要的原始數據很少，不需要知道直流輸電控制系統的特性，也不需要發電機組的軸系參數。式中的SHVDC和Si在計算時是已知的，是系統研究的基礎數據；SCi和SCTOT可由電力系統常規短路電流計算得到。因此，判斷一個新規劃或設計的直流輸電系統是否會與電網中的發電機組發生次同步振盪，用UIF法可以非常容易地得出結論。 復轉矩系數法的具體做法為：對系統中的某一發電機轉子相對角度δ施加一頻率為h（h<50Hz）的強制小值振盪Δ，通過計算可以分別得到該發電機電氣系統和機械繫統的響應電氣復轉矩Δe和機械復轉矩Δm，定義電氣復式中Ke和De分別為電氣彈簧系數和電氣阻尼系數；Km和Dm分別稱為機械彈簧系數和機械阻尼系數。
通過比較這些系數，就能分析這一系統在頻率為h時的振盪特性。當Km+Ke→0時，則系統處於臨界狀態，如果此時Dm+De<0，則系統對於這一頻率h的軸系振盪模式是不穩定的。 利用系統在小擾動下的線性化模型，可以計算出系統的各個特徵值、對應的特徵矢量及相關因子[8,9]。據此可以分析軸系扭振模式及其阻尼特性，以及軸系質量塊的扭振幅度和相位的相對關系；可以找出與扭振模式強相關的質量塊，以便進行監測；可以對扭振模式，特別是有次同步振盪危險的模式，進行靈敏度分析，以便採取有效的預防對策。
特徵值分析法的優點是可以得到上述大量有用的信息，容易分析對策實施前後的特徵值變化情況，與線性控制理論相結合還可用於設計控制器以抑制次同步振盪，除了暫態力矩放大作用之外，其它的次同步振盪問題均可進行分析。缺點是對系統的描述只用正序網路，求特徵值的矩陣階數高，難以適應多機電力系統的情況。 所謂時域模擬法就是用數值積分的方法一步一步地求解描述整個系統的微分方程組。該方法採用的數學模型可以是線性的，也可以是非線性的；網路元件可以採用集中參數模型，也可採用分布參數模型；發電機組軸系的彈簧-質量塊可以劃分得更細，甚至可以採用分布參數模型。這種方法可以詳細地模擬發電機、系統控制器，以及系統故障、開關動作等各種網路操作。時域模擬法的現成程序最典型的有EMTP、EMTDC等電磁暫態模擬類軟體以及NETOMAC等電磁暫態、機電暫態集成模擬類軟體。
時域模擬法的優勢是可以得到各變數隨時間變化的曲線，可以計及各種非線性因素的作用，既可用於大擾動下次同步振盪的研究，也可用於小擾動下次同步振盪的研究，同時它是研究暫態力矩放大作用的基本工具。缺點是難以鑒別各個扭振模式和阻尼特性，對次同步振盪產生的機理、影響因素及預防對策不容易提供信息，且在用於小擾動下次同步振盪的研究時，存在兩個困難：①需要很長的模擬時間來確定轉矩或轉速的變化率以便確定振盪是否穩定,這在實用中有時是不可能做到的；②軸系模型用的是質量-彈簧模型，需要輸入質量塊的機械阻尼系數和彈簧塊的材料阻尼系數，而機械阻尼測得的是模態下的阻尼，將它轉化為質量-彈簧模型下的阻尼是有困難的。

『叄』 次同步振盪的次同步振盪原理

交流輸電系統中採用串聯電容補償是提高線路輸送能力、控制並行線路之間的功率分配和增強電力系統暫態穩定性的一種十分經濟的方法。但是，串聯電容補償可能會引起電力系統的次同步諧振（SSR，SubsynchronousResonance），進而造成汽輪發電機組的軸系損壞。次同步諧振產生的原因和造成的影響可以從三個不同的側面來加以描述，即非同步發電機效應（IGE，InctionGeneratorEffect）、機電扭振互作用（TI，TorsionalInteraction）和暫態力矩放大作用（TA，TorqueAmplification）。對次同步諧振問題，主要關心的是由扭轉應力而造成的軸系損壞。軸系損壞可以由長時間的低幅值扭振積累所致，也可由短時間的高幅值扭振所致。
由直流輸電引起的汽輪發電機組的軸系扭振與由串聯電容補償引起的汽輪發電機組的軸系扭振在機理上是不一樣的，因為前者並不存在諧振迴路，故不再稱為次同步諧振（SSR），而稱為次同步振盪（SSO，SubsynchronousOscillation），使含意更為廣泛。

『肆』 郭工，您好！汽輪發電機的次同步諧振，軸系扭振是怎麼產生的。有什麼危害，如何抑制能詳細點最好，謝謝

軸系在作加速或減速時，零部件因慣性原因產生轉速差異的時候才能產生扭振。
它的危害是造成軸扭斷，或者振動噪音等。
加裝橡膠減振器調頻或者其他的吸振器可以抑制。

『伍』 變頻/工頻串聯諧振裝置的作用

變頻諧振試驗裝置廣泛用於電力、冶金、石油、化工等行業，適用於大容量、高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。應電力部禁止對電力電纜做直流耐壓試驗，GS106變頻串聯諧振裝置適用於10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交聯聚乙烯電力電纜交流耐壓試驗適用於66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐壓試驗適用於大型發電機組、電力變壓器工頻耐壓適用於電力變壓器的感應耐壓試驗。
主要用途
1、6kV-500kV高壓交聯電纜 的交流耐壓試驗
2、發電機 的交流耐壓試驗
3、GIS和SF6開關 的交流耐壓試驗
4、6kV-500kV變壓器 的工頻耐壓試驗
5、其它電力高壓設備如母線，套管，互感器的交流耐壓試驗。
變頻串聯諧振成套設備由變頻電源、勵磁變壓器、電抗器、分壓器組成。

『陸』 「十四五」規劃下 風電發展將呈現這些趨勢

11月3日，新華社受權發布了《中共中央關於制定國民經濟和 社會 發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》，涉及新能源規劃要點分別提到了加強新能源、高端裝備、新能源 汽車 、海洋裝備等戰略新興產業發展，以及加快推動綠色低碳發展以及推動能源清潔低碳安全高效利用。

在11月5日由北極星電力網聯合上海電力大學主辦的「2020年中國風電產業發展大會中」，多位嘉賓表示：十四五規劃建議的發布，意味著在我國低碳發展戰略與轉型背景下，新能源產業發展正在呈現出清晰的趨勢。

·可再生能源產業發展邏輯面臨轉變

進入風電全面平價發展階段，業內會發現以往我們熱議的電價、補貼、年度建設規模等傳統政策機制不再成為新能源行業發展的客觀約束。在2030年能源消費和2060年「碳中和」目標下，我國會走一個什麼樣的碳減排路徑?

對於碳減排路徑的 探索 ，或者說作為重要支撐的可再生能源應該以哪些總量目標作為指引，首先要對我國的能源消費的目標有一定的認識。考慮新冠疫情給短期經濟發展帶來沖擊，「十四五」我國經濟年均增速5.5%，預計到2025年，全 社會 用電量在9 9.5萬億千瓦時之間，年均增速4% 4.5%。到2025年，預期全部非化石能源佔一次能源消費比重達到19-20%左右(55-56億噸標准煤)。

可以說，可再生能源電力已經成為我國碳減排路徑上至關重要的支撐性力量，在「30·60碳中和」目標下，可再生能源發展將成為剛性需求，未來新能源行業不再僅是補充和替代，而將成為能源供給側的主力，在中短期內都是一個具備很大確定性的市場。

在新時期的規劃目標下，國家發展和改革委員會能源研究所主任陶冶強調，可再生能源的發展思路應該從以下幾個方面隨之轉變：

從發展理念上，「十三五」能源規劃注重環境保護，「十四五」能源規劃注重生態保護，重點考慮碳減排問題;

從發展思路上，「十三五」注重能源數量保障，「十四五」則更加註重能源的質量提升;

在時間維度上，「十三五」注重5年發展，「十四五」注重更長遠發展。需要注意的是，「十四五」能源規劃是開啟能源高質量發展的第一個五年計劃，不但要解決「十四五」期間能源如何清潔低碳、安全高效發展的問題，還要為2035年、2050年的長期發展找准方向;

從產業空間來看，「十三五」期間注重能源自身發展，「十四五」將注重能源全產業鏈發展;而從發展實質上來看，「十三五」期間產業偏重生產力發展，「十四五」則將偏重生產關系調整。

·綜合能源基地模式是重要趨勢

在風電平價上網的過程中，主要制約因素在於政策約束、技術進步、消納空間以及建設成本四個方面。其中，水風光儲一體化發展將是未來重要的趨勢之一，也是未來降低大基地度電成本的一種有效方式。這一點與發改委《「風光水火儲一體化」「源網荷儲一體化」發展徵求意見稿》相契合。「風光水火儲一體化」建設更加側重電源基地開發，其在強化電源側靈活調節作用、優化各類電源規模配比、確保電源基地送電可持續性方面更具優勢。

電力規劃設計總院能源研究所副所長徐東傑也持有同樣的觀點，他認為，未來大型基地的開發將呈現「綜合能源基地」的發展趨勢，積極打造水能、可再生能源、儲能的一體化互補基地將是未來趨勢。

同時，在電力市場中，度電成本將成為決定報價的關鍵指標，較低的度電成本在電力市場中將具有更大的盈利空間。「十三五」期間，我國風電建設成本快速下降，2019年我國陸上風電單位千瓦建設成本較2011年下降了27%，達到6500元/kW。成本的下降主要在於自身技術水平的不斷提升，以及陸上大基地開發模式的發展、大兆瓦風機技術的革新。

徐東傑提出建議表示，後補貼時代風電應以降低度電成本為目標優化全生命周期管控。建議風電企業進一步開展精細化管理，在開發、設計、建設、運行等全生命周期各環節共同發力，以降低度電成本為目標優化管控全生命周期各環節，風電規劃更加註重在電力市場背景下進行。

·新能源並網技術仍需創新

高比例新能源是未來電力系統的發展趨勢，預計到2030年，新能源裝機佔比將達38%，超過煤電成為我國裝機第一大電源。但近年來，不管國內還是國外均發生過因新能源佔比高、系統頻率和電壓支撐能力不足而引發脫網、停電事故，這些事故暴露出大規模新能源的穩態電壓控制系統缺失和風電機組低/高電壓穿越能力的不足。

以英國2019年「8.9」大停電為例。英國是典型高比例新能源電網，風電和光伏裝機佔比40%，事故發生時，機組脫網207萬千瓦(佔比7%)，其中風電和光伏脫網規模佔70%，損失負荷93萬千瓦。而其新能源機組不具備慣量和一次調頻能力是觸發低頻減載的主要原因。

通過對連鎖脫網過程進行深入分析，國網冀北電科院新能源所所長劉輝指出，在穩態調壓方面，構建大規模風電匯集系統無功電壓多層級控制技術體系、大規模風電匯集系統無功電壓協調控制技術與系統，以及開發基於RTDS/RT-Lab的無功設備與AVC系統測試平台，是緩解大規模風電匯集地區無功電壓運行存在的問題的有效手段。

在主動調頻/調壓方面，虛擬同步發電機技術是關鍵。

虛擬同步發電機技術是使新能源由「被動調節」轉為「主動支撐」的新一代新能源發電技術，使之具備慣量支撐、一次調頻和主動調壓等主動支撐電網的能力。在 探索 過程中，冀北電科院自主研製了世界最大容量的2MW風電虛擬同步機、儲能直流升壓並聯接入的30~500kW系列光伏虛擬同步機，一次調頻響應時間分別小於5s和1s，顯著優於常規同步機組。同時，還依託國家風光儲輸示範工程，建成了世界首座百兆瓦級多類型虛擬同步發電機電站。

未來，隨著風電機組高電壓穿越、風電機組側次同步諧振抑制等技術的不斷完善與普及，再輔以儲能裝置對輸出功率的控制，不斷革新發展的技術將對改善發電質量、解決風電並網難題起到愈加重要的作用。

『柒』 什麼叫發電機的次同步振盪其產生原因是什麼如何防止

27、什麼叫發電機的次同步振盪？其產生原因是什麼？如何防止？

答：當發電機經由串聯電容補償的線路接入系統時,如果串聯補償度較高,網路的電氣諧振頻率較容易和大型汽輪發電機軸系的自然扭振頻率產生諧振,造成發電機大軸扭振破壞。此諧振頻率通常低於同步(50 赫茲)頻率,稱之為次同步振盪。

對高壓直流輸電線路(HVDC)、靜止無功補償器(SVC),當其控制參數選擇不當時, 也可能激發次同步振盪。

措施有:1、通過附加或改造一次設備;2、降低串聯補償度;3、通過二次設備提供對扭振模式的阻尼(類似於 PSS 的原理）。

28、電力系統過電壓分幾類?其產生原因及特點是什麼?

答：電力系統過電壓主要分以下幾種類型:大氣過電壓、工頻過電壓、操作過電壓、諧振過電壓。

產生的原因及特點是:

大氣過電壓:由直擊雷引起,特點是持續時間短暫,沖擊性強,與雷擊活動強度有直接關系,與設備電壓等級無關。因此,220KV 以下系統的絕緣水平往往由防止大氣過電壓決定。

工頻過電壓:由長線路的電容效應及電網運行方式的突然改變引起,特點是持續時間長,過電壓倍數不高,一般對設備絕緣危險性不大,但在超高壓、遠距離輸電確定絕緣水平時起重要作用。

操作過電壓:由電網內開關操作引起,特點是具有隨機性,但最不利情況下過電壓倍數較高。因此 30KV 及以上超高壓系統的絕緣水平往往由防止操作過電壓決定。

諧振過電壓:由系統電容及電感迴路組成諧振迴路時引起,特點是過電壓倍數高、持續時間長。

29、何謂反擊過電壓？

答:在發電廠和變電所中,如果雷擊到避雷針上,雷電流通過構架接地引下線流散到地中,由於構架電感和接地電阻的存在,在構架上會產生很高的對地電位,高電位對附近的電氣設備或帶電的導線會產生很大的電位差。如果兩者間距離小,就會導致避雷針構架對其它設備或導線放電,引起反擊閃絡而造成事故。