励磁系统对孤立运行水电机组频率稳定性的影响.pdfVIP

第34 卷 第4 期 水 电 站 机 电 技 术 Vol.34 No.4 18 2011 年8 月 Mechanical Electrical Technique of Hydropower Station Aug.2011 励磁系统对孤立运行水电机组频率稳定性的影响 李 晃 （天津电气传动设计研究所，天津 300180） 摘 要：介绍了在现场试验时就水电机组励磁系统对孤立运行频率稳定性的影响进行的研究，并据此对机组进行了 优化设计和试验。 关键词：水电机组;励磁系统;频率稳定性 中图分类号：TK730.7 文献标识码：B 文章编号：1672- 5387（2011）04- 0018- 03 孤立运行频率稳定性是人们关心的主要问题之 这是40 年代的小型冲击式水轮机协联控制系 一，在20 世纪80 年代初，我国斜击式水轮发电机组 统结构形式，其特点是调速器接力器至喷针配压阀 出口前联调时，机组空载和并网后稳定性极佳，空载 的传递系数随着调速器接力器行程的增大而急剧增 频率摆动值仅为0.1～0.13 Hz，但孤立运行带电阻 大，而喷针接力器行程至喷针主配压阀的反馈系数 性额定负载时机组频率摆动竟达2.18 Hz，在完美解 反而有所减小，使得协联放大系数k （调速器接力器 决这一问题过程中，曾在四川张沟电站对孤立运行 至喷针配压阀的传递系数与喷针接力器行程至喷针 采用不同励磁方式时的机组频率稳定性进行试验， 主配压阀的反馈系数之比）对调速器接力器行程的 其后为解决机组频率稳定性问题进行了优化研究试 关系呈现严重非线性状。如调速器接力器至喷针配 [4] 验 分析研究结果介绍如下。 压阀的传递系数取值过大，且喷针配压阀衬套窗口 宽度偏大，使得喷针接力器响应时间常数太小，喷针 1 试验机组简介 随动系统的动态响应阻尼系数相应下降，导致调速 试验电站系渠道引水式，三台机组公用一长引 器的动态稳定性变差。 水管，设计水头 138 m，斜击式水轮发电机组，额定 2 被控制系统数学模型 转速 1 000 r/min,320 kW，试验机组所配的是特小型 单调整缓冲型机械液压调速器。水轮机制造厂将内 置于调速器内的接力器所驱动的调速轴和拐臂直接 操作折向器，与此同时，调速轴又通过连杆机构（协 联杆杠）驱动喷针主配压阀的引导阀及主配活塞，喷 针接力器行程通过反馈杠杆和连杆机构（协联杆杠） 使喷针主配压阀的引导阀回复到中间位置，如图1 所示。 图2 被控制系统（水电机组及引水管道）方框图 假定调节对象是在刚性水击条件下的被控制系 统，那么水轮机转矩与导叶接力器行程、转速和水头 之间的关系（即水轮机转矩方程式）以及引水系统的 收稿日期：2011-06-01 作者简介：李晃(1939- )，教授级高级工程师、全国水轮机控制设备 分标委会原主任委员，从事水轮机控制系统设计研究、行业技术归 图1 试验时的调速器方框图 口和标准化工作。 第 响4 期 李晃:励磁系统对孤立运行水电机组频率稳定性的影