浅析汽轮机侧引发的电网低频振荡

韩冬

摘 要：随着人们生活水平的提高，汽车成为现代人们出行必备的工具之一，因此汽车的安全至关重要。汽车发动机是汽车的动力来源，汽轮发电机的振动可能引起发电网的低频振荡。分析了引起电网低频震动的原因，针对各个部分进行研究分析，得出结论。本文就汽轮机侧引发的电网低频振荡进行简要的分析，并提出一些观点，希望引起读者的共鸣。

关键词：汽轮机；低频振荡；数字电液调节系统

电力系统的各部位有时会出现低频的振荡，并且这也是一直以来物理学者研究的重点，有的学者提出低频振动产生的原因是因为共振，电力系统中的扰动频率与自然频率相一致时就会产生震动的现象。本文针对汽轮机侧引发的电网低频振荡进行简要的研究，希望为其日后的发展提供帮助。

1、汽轮机调节系统简介

汽轮机的调节系统主要有两种：液压调节和数字电液调节（digitalelectro-hydrauliccontrolsystem，DEH），目前国内单机容量在125MW以上的机组几乎全部采用了DEH。

1.1DEH功率控制模式

DEH功率控制主要有两种模式（见图1）：

1.1.1阀位控制。阀门开度直接由操作员设定进行控制。根据设定所要求的开度，DEH与阀门位置（简称阀位）反馈信号进行比较后，输出控制信号到伺服系统，从而控制执行机构（即调节汽门）的开度，达到改变功率的目的。

1.1.2功率反馈控制。DEH接收现场功率信号与给定功率进行比较后，送到控制器进行差值放大，综合运算输出阀门开度信号，与阀位反馈信号进行比较后，输出控制信号到伺服系统。

1.2汽轮机调节系统对机械功率的影响

汽轮机的机械功率为高压缸和中低压缸的功率之和。分析显示：汽轮机组机械功率的变化跟调节阀门开度的变化成正比关系。调门快速波动将造成汽轮机功率快速波动，若调节阀门稳定不动，汽轮机功率将不会快速波动，其他热力参数的变化造成机械功率的变化较慢，不会落入低频振荡的范围。

2调节系统波动的原因及预防措施

2.1控制器部分

2.1.1调门流量特性曲线与实际偏差大

调门流量特性曲线是调门开度与流量之间的关系曲线，在其承载力发生变化时DEH就是根据曲线发生的变化而进行调整，使其满足汽轮机的需要。但是，要是曲线与实际的差别大，尤其是在曲线的转弯处进行操作时，会造成几组的负荷量增加并产生振动。因为这个原因而产生的振动危害是巨大的。因此，制造厂在提供调门流量特性曲线时，应该实事求是，按照具体的情况进行汇报，并且在绘制调门流量特性曲线的之前还要仔细的研究检查，并且在绘制的过程中要减少差错的出现，保证调门流量特性曲线的准确性，在绘制完成后还要进行实验，以保证调门流量特性曲线的绘制的与实际相符。

2.1.2调节系统速度变动率过小

速度变动率也是调节系统的重要部分，是汽轮机因负荷量变化而产生转速变化的重要反映。汽轮机调节系统速度变动率过小，会导致静态的曲线过于平缓，对调节系统产生影像，会使调节系统的不稳定，甚至导致负荷摆动，对汽轮机的正常运作产生不利的影响，进而影响人们的生命财产的健康。DEH的速度变动率由人工设定，在设定的过程中要严格按照相关规则，不能随意的进行改变。

2.1.3调节系统迟缓率过大

迟缓率是与调节系统相关的又一重要目标。调节系统的迟缓率过大，主要是因为调节部件的磨损和损耗产生的，会造成机组负荷的有机摆动，因此，要对调节系统进行近期的迟缓率测试，使其满足调节系统的正常运行。满足相关的条文规定，确保汽车的正常运行。

2.2伺服系统

2.2.1阀门控制卡

为了防止伺服阀卡涩，一般都在阀门控制卡处为伺服阀整定合适的振荡电压，用以保证调速汽门有微小的波动（颤振）。整定的振荡电压以不能用肉眼观察到调门波动为宜。在机组正常运行中，如振荡电压的幅值增大，调速汽门的波动幅值就会增大直至引起负荷振荡。因此，要定期对振荡电压进行观测，发现异常时要及时处理。

2.2.2伺服阀

据统计，由油质污染造成伺服阀卡涩故障的约占40%；由伺服阀本身的结构特性（弹簧管疲劳或磁钢磁性变化）引起的伺服阀振动，导致汽门摆动的约占10%。另外，运行过程中油质劣化（油中进水、酸值增高等）会使部套锈蚀、卡涩，也会造成调节系统摆动。因此，应加强对抗燃油的油质监督，运行中的机组要定期取样化验，不间断地滤油，防止油质劣化。

2.3执行机构

执行机构包括油动机、调门以及连接机构，容易造成调门波动的原因主要是连接机构。如果连接机构出现间隙，在调门开到一定位置时，阀内的高压汽流将会影响调门的稳定性。如某厂200MW机组在运行中某一负荷点发现门杆有上下串动现象，负荷反复波动值达15MW甚至更多。停机对连接卡兰解体检查，发现门杆连接卡兰与套的间隙达到了4～5mm，对门杆连接卡兰进行改进消除间隙后问题得到了解决。调速汽门机械部分故障在运行中发生较少，容易被人忽视。

2.4阀位反馈系统

阀位反馈系统不正常将导致机组阀门控制不正常，甚至会使阀门控制不能收敛而发散造成负荷波动。用于DEH中阀位反馈的位移传感器的原理都是将位移量转换成电信号。在汽轮机控制系统中常用的一种是线性位移传感器LVDT。阀门波动的原因是否是阀位反馈引起的可通过观察阀位反馈曲线和实际阀门波动趋势是否一致进行判断。导致LVDT工作不正常的原因通常是：线圈磨损和芯杆偏斜；现场环境温度高于LVDT允许工作温度。

2.5功率反馈系统

功率反馈系统工作不正常将会使功率控制出现波动。2007年7月3日某发电厂300MW机组因发变组出口断路器合闸位置信号消失，DEH判断机组解列（实际在网上），发出“OPC”信号，共造成11次负荷振荡，最终机组跳闸解列。检查原因是断路器送入DEH的位置信号只有一个“合闸”位置信号，一旦该信号消失，就判断为“分闸”，这种设计方式在电源消失、断线、DI通道或硬件故障等情况下及易误发脱网信号而引发OPC动作。因此机组并网/解列信号判断必须采用“三取二”方式或“合闸”与“分闸”综合判断。

3、结束语

发电机组的安全是汽车安全运行的保障，因此保证发电机组的正常运转是关键所在。輪机侧引发的电网低频振荡是电力机组的经常会遇到的问题，如果没有及时解决不会影响发电机的正常工作，还会威胁到人们的生命财产安全。减少因为电力系统的扰动而引起的电网振动，是目前所面临的重要问题。因此，必须加强技术创新，是我国发电机的质量得到进一步的更新，保证发电机的正常运作，减少振动的现象发生。持此之外，还要提高共组人员的水平以及自身素质，增强个人技能，提高责任意识和监督意识。最后，还要完善汽车监督管理体制，对汽轮机进行详细严谨的检查，保证其正常的使用。针对汽轮机容易引起的振动的各个环节进行预防检查，保证电网的安全运行。

参考文献：

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