次同步谐振抑制装置的作用

『壹』 同步电动机谐振原因

一、同步电动机谐振原因
当有串联电容补偿的电力系统受到扰动发生电感电容谐振，其谐振频率与发电机组的抽系扭振某一振型的频率互补，即两者之和接近或等于系统的同步频率时所发生的谐振。发电机组的轴系有透平机的各级转子和发电机及励磁机的转子，它们构成像用弹黄连接的多质t扭转振荡系统，其固有自由振荡频率几有好几个，而且低阶振型的频率往往低于电力系统的同步频率人。当发电机组发生轴系扭振时，发电机的转子磁场对电枢来讲是以f.士几频率旋转，电枢电流也就有这两个频率。当电力系统的电感电容谐振频率人接近或等于f.一fm时，就会发生次同步谐振。
二、 危害
电力系统的电磁谐振与透平发电机组轴系扭振互相激励，致使轴系扭转应力增大，严重时可使发电机的转轴遭受损害。在70年代初，美国莫哈维(Mohave)电厂曾先后发生过两次次同步谐振，两台发电机的发电机和励磁机之间的轴段先后发生严重的裂纹。
三、 防止次同步谐振的对策

在转子上加装阻尼绕组，或在升压变压器中性点加装阻塞滤波器组，但投资昂贵;也有在励磁系统上加装电力系统德定器的。但后来发现快速励磁系统加装电力系统稳定器时，如选择配置不当，多机的稳定器互相干扰，还是不能防止次同步谐振。最近根据最优控制原理设计的一种线性最优励磁控制(LOEC)，投资较省，效果最好。防止次同步谐振的最经济有效的措施仍在研制中。近来还发现调整直流箱电的功率时，或有申联补偿的电力系统切除故障重合闸后，也可能引起次同步谐振。因此，最近对大容量透平发电机加装扭转振动监测装置，有次同步谐振报警器和扭转应力分析仪，对次同步谐振的振动转矩对转轴寿命的影响进行分析并记录。

『贰』 次同步振荡的频率扫描分析法

频率扫描分析法是一种近似的线性方法，利用该方法可以筛选出具有潜在SSR问题的系统条件，同时可以确认不对SSR问题起作用的系统部分。
频率扫描分析法的具体做法为：需要研究的相关系统用正序网来模拟；除待研究的发电机之外的网络中的其它发电机用次暂态电抗等值电路来模拟；待研究的发电机用图1中的虚线部分来模拟，其中的电阻和电感随频率而变化。频率扫描法针对某一特定的频率，计算从待研究的发电机转子后向系统侧看进去的等效阻抗，即从图1的端口N向系统侧看进去的等值阻抗，通常称该等值阻抗为SSR等值阻抗。频率扫描法计算的结果可以得到两条曲线，一条是SSR等值阻抗的实部（SSR等值电阻）随频率而变化的曲线，另一条是SSR等值阻抗的虚部（SSR等值电抗）随频率而变化的曲线。根据这两条曲线，可对次同步谐振的三个方面问题(即异步发电机效应、机电扭振互作用和暂态力矩放大)作出初步的估计。
频率扫描法也许是确定是否存在异步发电机效应的最好方法。如果SSR等值电抗等于零或接近于零所对应的频率点上的SSR等值电阻小于零，则可以确认存在异步发电机效应。而等值电阻负值的大小则决定着电气振荡发散的速度。该电气振荡并不意味着会引起轴系的负阻尼振荡，但对电气设备而言，可能是不能容忍的。如果已经知道机组机械系统的参数(如固有扭振频率及其固有机械阻尼)，则采用频率扫描法还能对机电扭振互作用及暂态力矩放大作用进行分析。
机电扭振互作用可以使轴系中的弱阻尼扭振模式不稳定，而对应频率下的SSR等值导纳的大小直接与该扭振模式的负阻尼相关，因此可以通过频率扫描法进行估计。
频率扫描法也可用来确定是否存在暂态力矩放大作用。如果SSR等值电抗达到极小值的频率点与机组的固有扭振频率接近互补，就有可能存在暂态力矩放大作用。在这种情况下，就应该用EMTP程序作进一步的研究。同样，如果等值电抗达到极小值的频率点与机组的固有扭振互补频率相差大于3Hz，则可以排除暂态力矩放大作用。
SSR的分析通常从频率扫描开始，因为它是一种最省力而有效的方法。利用频率扫描程序分析多种系统结构和多种串联补偿度的SSR问题所需要的成本比采用其它模型要低得多。对用频率扫描法已确认的SSR问题，其严重程度还需要通过其它模型来加以校核。 对于一个规划好了的直流输电系统，估计其是否会引起次同步振荡问题，相对来说是比较简单的。
IEC919-3标准提出了一种定量的筛选工具，用来表征发电机组与直流输电系统相互作用的强弱。这种方法称为机组作用系数法（UIF，UnitInteractionFactor）。该方法的具体内容为：
直流输电整流站与第i台发电机组之间相互作用的程度可用下式表达式中UIFi为第i台发电机组的作用系数；SHVDC为直流输电系统的额定容量，MW；Si为第i台发电机组的额定容量，MVA；SCi为直流输电整流站交流母线上的三相短路容量，计算该短路容量时不包括第i台发电机组的贡献，同时也不包括交流滤波器的作用；STOT为直流输电整流站交流母线上包括第i台发电机组贡献的三相短路容量，计算该短路容量时不包括交流滤波器的作用。
判别准则：若UIFi<0.1，则可以认为第i台发电机组与直流输电系统之间没有显著的相互作用，不需要对次同步振荡问题作进一步的研究。
若，则UIFi→0。的条件是SCi=SCTOT，也就是说，当SCi≈SCTOT时，UIFi就会很小。根据短路电流水平研究的经验知道：当某机组离整流站电气距离很远时，SCi≈SCTOT；当交流系统联系紧密，系统容量很大时，也有SCi≈SCTOT。
值得指出的是，用来计算机组作用系数的公式只适用于联接于同一母线上的所有发电机组各不相同的情况，此时，各发电机组具有不同的固有扭振频率，一发电机组上的扭振不对另一发电机组的扭振产生作用。但如果联接于同一母线上的几台发电机组是相同的，例如一个电厂具有几台相同的发电机组，则在扭振激励作用下，几台发电机组将有相同的扭振响应，它们便不再是独立的了。因此在分析扭振相互作用时，须将这几台相同的发电机组当作一等值机组来处理，该等值机组的容量就等于这几台发电机组容量之和，然后再用上述公式来计算该等值机组的UIF。
作为一种用于筛选的方法，机组作用系数法用于研究由直流输电引起的次同步振荡问题是非常简单而有效的。它所需要的原始数据很少，不需要知道直流输电控制系统的特性，也不需要发电机组的轴系参数。式中的SHVDC和Si在计算时是已知的，是系统研究的基础数据；SCi和SCTOT可由电力系统常规短路电流计算得到。因此，判断一个新规划或设计的直流输电系统是否会与电网中的发电机组发生次同步振荡，用UIF法可以非常容易地得出结论。 复转矩系数法的具体做法为：对系统中的某一发电机转子相对角度δ施加一频率为h（h<50Hz）的强制小值振荡Δ，通过计算可以分别得到该发电机电气系统和机械系统的响应电气复转矩Δe和机械复转矩Δm，定义电气复式中Ke和De分别为电气弹簧系数和电气阻尼系数；Km和Dm分别称为机械弹簧系数和机械阻尼系数。
通过比较这些系数，就能分析这一系统在频率为h时的振荡特性。当Km+Ke→0时，则系统处于临界状态，如果此时Dm+De<0，则系统对于这一频率h的轴系振荡模式是不稳定的。 利用系统在小扰动下的线性化模型，可以计算出系统的各个特征值、对应的特征矢量及相关因子[8,9]。据此可以分析轴系扭振模式及其阻尼特性，以及轴系质量块的扭振幅度和相位的相对关系；可以找出与扭振模式强相关的质量块，以便进行监测；可以对扭振模式，特别是有次同步振荡危险的模式，进行灵敏度分析，以便采取有效的预防对策。
特征值分析法的优点是可以得到上述大量有用的信息，容易分析对策实施前后的特征值变化情况，与线性控制理论相结合还可用于设计控制器以抑制次同步振荡，除了暂态力矩放大作用之外，其它的次同步振荡问题均可进行分析。缺点是对系统的描述只用正序网络，求特征值的矩阵阶数高，难以适应多机电力系统的情况。 所谓时域仿真法就是用数值积分的方法一步一步地求解描述整个系统的微分方程组。该方法采用的数学模型可以是线性的，也可以是非线性的；网络元件可以采用集中参数模型，也可采用分布参数模型；发电机组轴系的弹簧-质量块可以划分得更细，甚至可以采用分布参数模型。这种方法可以详细地模拟发电机、系统控制器，以及系统故障、开关动作等各种网络操作。时域仿真法的现成程序最典型的有EMTP、EMTDC等电磁暂态仿真类软件以及NETOMAC等电磁暂态、机电暂态集成仿真类软件。
时域仿真法的优势是可以得到各变量随时间变化的曲线，可以计及各种非线性因素的作用，既可用于大扰动下次同步振荡的研究，也可用于小扰动下次同步振荡的研究，同时它是研究暂态力矩放大作用的基本工具。缺点是难以鉴别各个扭振模式和阻尼特性，对次同步振荡产生的机理、影响因素及预防对策不容易提供信息，且在用于小扰动下次同步振荡的研究时，存在两个困难：①需要很长的仿真时间来确定转矩或转速的变化率以便确定振荡是否稳定,这在实用中有时是不可能做到的；②轴系模型用的是质量-弹簧模型，需要输入质量块的机械阻尼系数和弹簧块的材料阻尼系数，而机械阻尼测得的是模态下的阻尼，将它转化为质量-弹簧模型下的阻尼是有困难的。

『叁』 次同步振荡的次同步振荡原理

交流输电系统中采用串联电容补偿是提高线路输送能力、控制并行线路之间的功率分配和增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济的方法。但是，串联电容补偿可能会引起电力系统的次同步谐振（SSR，SubsynchronousResonance），进而造成汽轮发电机组的轴系损坏。次同步谐振产生的原因和造成的影响可以从三个不同的侧面来加以描述，即异步发电机效应（IGE，InctionGeneratorEffect）、机电扭振互作用（TI，TorsionalInteraction）和暂态力矩放大作用（TA，TorqueAmplification）。对次同步谐振问题，主要关心的是由扭转应力而造成的轴系损坏。轴系损坏可以由长时间的低幅值扭振积累所致，也可由短时间的高幅值扭振所致。
由直流输电引起的汽轮发电机组的轴系扭振与由串联电容补偿引起的汽轮发电机组的轴系扭振在机理上是不一样的，因为前者并不存在谐振回路，故不再称为次同步谐振（SSR），而称为次同步振荡（SSO，SubsynchronousOscillation），使含意更为广泛。

『肆』 郭工，您好！汽轮发电机的次同步谐振，轴系扭振是怎么产生的。有什么危害，如何抑制能详细点最好，谢谢

轴系在作加速或减速时，零部件因惯性原因产生转速差异的时候才能产生扭振。
它的危害是造成轴扭断，或者振动噪音等。
加装橡胶减振器调频或者其他的吸振器可以抑制。

『伍』 变频/工频串联谐振装置的作用

变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量、高电压的电容性试品的交接和预防性试验。应电力部禁止对电力电缆做直流耐压试验，GS106变频串联谐振装置适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交联聚乙烯电力电缆交流耐压试验适用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐压试验适用于大型发电机组、电力变压器工频耐压适用于电力变压器的感应耐压试验。
主要用途
1、6kV-500kV高压交联电缆 的交流耐压试验
2、发电机 的交流耐压试验
3、GIS和SF6开关 的交流耐压试验
4、6kV-500kV变压器 的工频耐压试验
5、其它电力高压设备如母线，套管，互感器的交流耐压试验。
变频串联谐振成套设备由变频电源、励磁变压器、电抗器、分压器组成。

『陆』 “十四五”规划下 风电发展将呈现这些趋势

11月3日，新华社受权发布了《中共中央关于制定国民经济和 社会 发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，涉及新能源规划要点分别提到了加强新能源、高端装备、新能源 汽车 、海洋装备等战略新兴产业发展，以及加快推动绿色低碳发展以及推动能源清洁低碳安全高效利用。

在11月5日由北极星电力网联合上海电力大学主办的“2020年中国风电产业发展大会中”，多位嘉宾表示：十四五规划建议的发布，意味着在我国低碳发展战略与转型背景下，新能源产业发展正在呈现出清晰的趋势。

·可再生能源产业发展逻辑面临转变

进入风电全面平价发展阶段，业内会发现以往我们热议的电价、补贴、年度建设规模等传统政策机制不再成为新能源行业发展的客观约束。在2030年能源消费和2060年“碳中和”目标下，我国会走一个什么样的碳减排路径?

对于碳减排路径的 探索 ，或者说作为重要支撑的可再生能源应该以哪些总量目标作为指引，首先要对我国的能源消费的目标有一定的认识。考虑新冠疫情给短期经济发展带来冲击，“十四五”我国经济年均增速5.5%，预计到2025年，全 社会 用电量在9 9.5万亿千瓦时之间，年均增速4% 4.5%。到2025年，预期全部非化石能源占一次能源消费比重达到19-20%左右(55-56亿吨标准煤)。

可以说，可再生能源电力已经成为我国碳减排路径上至关重要的支撑性力量，在“30·60碳中和”目标下，可再生能源发展将成为刚性需求，未来新能源行业不再仅是补充和替代，而将成为能源供给侧的主力，在中短期内都是一个具备很大确定性的市场。

在新时期的规划目标下，国家发展和改革委员会能源研究所主任陶冶强调，可再生能源的发展思路应该从以下几个方面随之转变：

从发展理念上，“十三五”能源规划注重环境保护，“十四五”能源规划注重生态保护，重点考虑碳减排问题;

从发展思路上，“十三五”注重能源数量保障，“十四五”则更加注重能源的质量提升;

在时间维度上，“十三五”注重5年发展，“十四五”注重更长远发展。需要注意的是，“十四五”能源规划是开启能源高质量发展的第一个五年计划，不但要解决“十四五”期间能源如何清洁低碳、安全高效发展的问题，还要为2035年、2050年的长期发展找准方向;

从产业空间来看，“十三五”期间注重能源自身发展，“十四五”将注重能源全产业链发展;而从发展实质上来看，“十三五”期间产业偏重生产力发展，“十四五”则将偏重生产关系调整。

·综合能源基地模式是重要趋势

在风电平价上网的过程中，主要制约因素在于政策约束、技术进步、消纳空间以及建设成本四个方面。其中，水风光储一体化发展将是未来重要的趋势之一，也是未来降低大基地度电成本的一种有效方式。这一点与发改委《“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”发展征求意见稿》相契合。“风光水火储一体化”建设更加侧重电源基地开发，其在强化电源侧灵活调节作用、优化各类电源规模配比、确保电源基地送电可持续性方面更具优势。

电力规划设计总院能源研究所副所长徐东杰也持有同样的观点，他认为，未来大型基地的开发将呈现“综合能源基地”的发展趋势，积极打造水能、可再生能源、储能的一体化互补基地将是未来趋势。

同时，在电力市场中，度电成本将成为决定报价的关键指标，较低的度电成本在电力市场中将具有更大的盈利空间。“十三五”期间，我国风电建设成本快速下降，2019年我国陆上风电单位千瓦建设成本较2011年下降了27%，达到6500元/kW。成本的下降主要在于自身技术水平的不断提升，以及陆上大基地开发模式的发展、大兆瓦风机技术的革新。

徐东杰提出建议表示，后补贴时代风电应以降低度电成本为目标优化全生命周期管控。建议风电企业进一步开展精细化管理，在开发、设计、建设、运行等全生命周期各环节共同发力，以降低度电成本为目标优化管控全生命周期各环节，风电规划更加注重在电力市场背景下进行。

·新能源并网技术仍需创新

高比例新能源是未来电力系统的发展趋势，预计到2030年，新能源装机占比将达38%，超过煤电成为我国装机第一大电源。但近年来，不管国内还是国外均发生过因新能源占比高、系统频率和电压支撑能力不足而引发脱网、停电事故，这些事故暴露出大规模新能源的稳态电压控制系统缺失和风电机组低/高电压穿越能力的不足。

以英国2019年“8.9”大停电为例。英国是典型高比例新能源电网，风电和光伏装机占比40%，事故发生时，机组脱网207万千瓦(占比7%)，其中风电和光伏脱网规模占70%，损失负荷93万千瓦。而其新能源机组不具备惯量和一次调频能力是触发低频减载的主要原因。

通过对连锁脱网过程进行深入分析，国网冀北电科院新能源所所长刘辉指出，在稳态调压方面，构建大规模风电汇集系统无功电压多层级控制技术体系、大规模风电汇集系统无功电压协调控制技术与系统，以及开发基于RTDS/RT-Lab的无功设备与AVC系统测试平台，是缓解大规模风电汇集地区无功电压运行存在的问题的有效手段。

在主动调频/调压方面，虚拟同步发电机技术是关键。

虚拟同步发电机技术是使新能源由“被动调节”转为“主动支撑”的新一代新能源发电技术，使之具备惯量支撑、一次调频和主动调压等主动支撑电网的能力。在 探索 过程中，冀北电科院自主研制了世界最大容量的2MW风电虚拟同步机、储能直流升压并联接入的30~500kW系列光伏虚拟同步机，一次调频响应时间分别小于5s和1s，显著优于常规同步机组。同时，还依托国家风光储输示范工程，建成了世界首座百兆瓦级多类型虚拟同步发电机电站。

未来，随着风电机组高电压穿越、风电机组侧次同步谐振抑制等技术的不断完善与普及，再辅以储能装置对输出功率的控制，不断革新发展的技术将对改善发电质量、解决风电并网难题起到愈加重要的作用。

『柒』 什么叫发电机的次同步振荡其产生原因是什么如何防止

27、什么叫发电机的次同步振荡？其产生原因是什么？如何防止？

答：当发电机经由串联电容补偿的线路接入系统时,如果串联补偿度较高,网络的电气谐振频率较容易和大型汽轮发电机轴系的自然扭振频率产生谐振,造成发电机大轴扭振破坏。此谐振频率通常低于同步(50 赫兹)频率,称之为次同步振荡。

对高压直流输电线路(HVDC)、静止无功补偿器(SVC),当其控制参数选择不当时, 也可能激发次同步振荡。

措施有:1、通过附加或改造一次设备;2、降低串联补偿度;3、通过二次设备提供对扭振模式的阻尼(类似于 PSS 的原理）。

28、电力系统过电压分几类?其产生原因及特点是什么?

答：电力系统过电压主要分以下几种类型:大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。

产生的原因及特点是:

大气过电压:由直击雷引起,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。因此,220KV 以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。

工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起,特点是持续时间长,过电压倍数不高,一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。

操作过电压:由电网内开关操作引起,特点是具有随机性,但最不利情况下过电压倍数较高。因此 30KV 及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。

谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、持续时间长。

29、何谓反击过电压？

答:在发电厂和变电所中,如果雷击到避雷针上,雷电流通过构架接地引下线流散到地中,由于构架电感和接地电阻的存在,在构架上会产生很高的对地电位,高电位对附近的电气设备或带电的导线会产生很大的电位差。如果两者间距离小,就会导致避雷针构架对其它设备或导线放电,引起反击闪络而造成事故。