PDF《电气扰动引起的弯曲振动》

第17卷增刊 2004年8月振动工程学报Journal of Vibration Engineering V01.

17 NO.S Aug.2004 电气扰动引起的弯曲振动 寇胜利 (国电热工研究院西安,710032) 摘要分析了电气扰动引起机组弯曲振动的原因.认为电气扰动可以影响联轴器的同心度和转子的弯曲.本文 还分析了这种振动的特点和处理措施. 关键词:电气扰动;

对中;

弯曲 中图分类号:TM61 所谓电气扰动是指由于发电机或电网方面的电 气故障产生的冲击性的瞬态电磁转矩.存在电气扰 动时,瞬态电磁转矩作用于发电机,引起轴系的扭转 振动. 本文分析了电气扰动引起机组振动增大的原 因.认为电气扰动可以引起两种后果:(1)冲击性转 矩使联轴器螺栓变形,破坏了联轴器的同心度;

(2) 扭转振动与弯曲振动偶合,使转子发生弯曲.

1 电气扰动引起的扭转振动 1.1 电气扰动 电气扰动大体有以下几种类型: (1)非同期并网 包括空载并网和事故时的强行并网.非同期并 网不仅在电力系统产生有害的冲击电流,而且会在 发电机气隙中产生巨大的冲击转矩矩,其大小可以 超过额定转矩的6倍;

(2)各种短路故障 无论短路的形式(单相、两相、三相),也无论短 路点在哪里(发电机、变压器、电网),都将引起电流 和转矩的冲击和振荡,最终引起轴系的扭振.在这种 条件下,由此产生的电磁转矩可以达到额定转矩的6 倍;

(3)快速重合闸 重合闸是在发电机近端发生电弧性短路故障 时,切开短路让电弧自行熄灭,然后再重新合闸.这 是一种保持连续供电的措施.然而不成功的重合闸 将使发电机的电压和电流经历大幅度的阶跃波动和 剧烈的振荡,从而激发扭振;

收稿日期:2004―04―20 (4)同步发电机失步 同步发电机可能由于负荷突变、失磁、短路等原 因造成失步,进入异步运行状态.这时发电机会产生 巨大的交变电磁转矩;

(5)甩负荷 甩负荷属于阶跃函数激励,它将引起轴系各种 固有频率的自由振荡;

(6)次同步谐振 次同步谐振是指由输电线路上的串联补偿电容 引起的扭振,振动频率低于50 Hz;

(7)负序电流 当发电机三相负荷不对称时将产生负序电流, 负序电流产生100 Hz的交变电磁转矩,引起轴系扭 振. 对于汽轮发电机组而言,电气扰动是造成轴系 扭振的主要原因.但是机械方面的因素也可以造成 轴系的扭振.例如汽轮机的调节系统、汽门的快速控 制(简称 快关 )等都可能对轴系扭振有影响. 1.2扭转振动 电气扰动引起轴系的扭转振动,在转子断面产 生交变转矩和剪应力.图1是两相短路时一台发电 机转子转矩随时间的变化.大约在0.045 s转矩达到 最大值,为额定转矩的2.8倍. 图2是在发电机两相短路时,国产200 MW机 组轴系的转矩和应力峰值沿轴线的分布.从图中看 出: (1)两相短路时的转矩和应力转矩M可以达到 额定转矩(Mo)的近3倍,而且这种转矩和应力是交 万方数据 增刊 寇胜利:电气扰动引起的弯曲振动 MIMo A q{ 门/ okoV2/0'

铲黜她挝一迫 图1交变转矩 变的;

(2)最大转矩出现在汽轮机一发电机联轴器附 近,该处螺栓的剪应力较高;

(3)发电机后端的转矩尽管不大,但由于发电机 一励磁机联轴器螺栓直径较小,而且螺栓节圆半径较 小,所以螺栓应力最高.以前有几台国产200 Mw机 组在电气扰动之后,发生过该处螺栓断裂,也证实了 它的确是一个薄弱环节. 萼一30 目Z20 o *