移动电站(某电站机组功率摆动问题探讨)

在对某电站机组进行自动发电控制(AGC)试验时，发现机组有功功率在部分有功负荷下波动较大，超过了AGC输入的要求标准，导致AGC输入失败。

该机组为混流水轮发电机组，安装有两台机组。

测试中有功功率波动较大，因此有必要先消除电气二次因素。经过现场检查，发现电气二次没有问题。

从试验波形图(见图1，功率波动最大的工况)可以看出，当机组有功功率波动时，导叶开度保持不变，因此机组有功功率波动与调速系统没有直接关系，励磁电压波动与PSS有关。机组有功功率变化后，PSS产生抑制功率变化的条件是正常现象。

根据对机组不同工况下的尾水压力脉动、蜗壳压力脉动、有功功率脉动和导叶开度等数据，发现当机组有功功率脉动较大时，送风装置处的送风声音、导水摆动和压力脉动相应增大，因此有功功率脉动可能与尾水压力脉动有一定的相关性。

经调查，该电站尾水管压力波动幅度不高，一般情况下，简单的压力波动不会直接导致较大的功率波动。然而，《水轮发电机组动力学》中提到，当尾水管的涡带频率等于发电机的电固有振动频率时，机组的输出将周期性地大幅摆动。

2问题解决过程的简要描述

通过查阅相关资料发现，在水电历史上发电机有功功率的波动很少发生，但这不是第一种情况。中国四川， 狮子滩水电厂机组也出现了类似的周期性大幅度出力摆动。经研究，原因是尾水管的涡带频率与发电机的固有振动频率发生共振。采取增加导流筒导流板等一系列措施后，问题得以解决。因此，该单元的功率摆动问题也很可能是由这个原因引起的。

当然，仅仅提及推论还是不能解释问题，也许根本没有共同性。必须通过严格的计算、分析和数据来证明。

参照《水轮发电机组动力学》，计算对，该电站的电气自振频率，并对整个流道进行CFD分析，从计算结果和对比可以看出，功率波动最大工况的电气自振频率确实接近尾水管压力波动频率的实测值。 验证了由发电机组和输电线路组成的系统的电自振频率接近尾水管的压力波动频率，从而引起电力谐振，导致大功率波动的推论。

系统电自振频率接近尾水管水力波动频率是一个偶然事件。根据本项目在对，的现状，由于发电机组和输电线路组成的系统已经存在，在发电机出口和输电线路之间增加电气装置或采取其他措施很难改变其固有频率。因此，有必要通过一系列措施来改变尾水管液压脉动的频率和幅值，以避免与系统的电固有频率发生共振，达到减小功率波动幅值的目的。

众所周知，改变压力脉动频率和振幅的主要方法如下：(1)提供足够的天然气供应，以达到相应的供气效果；对原有的转轮排水锥加长改造；尾水锥管增加阻尼栅或导流板(狮子滩水电厂采取的措施)；导叶后、转轮前的顶盖上增加了一个强制送风管道。其中，对转轮入口处的水流会产生不利影响，从而可能影响机组的其他水力性能。此外，如果强制供气管道

3.1参照狮子滩电厂处理方案，导流板结构图见如图2。

3.2导板结构设计中的注意事项

3.2.1根据实际存在的尾水锥管，通过水力分析得出导流板的一般尺寸。

3.2.2结构设计中应考虑埋置尾水锥，尾水锥本身不应受到对的不利影响，同时进行必要的有限元分析，确保导流板的刚度和强度满足使用要求，并进行频率分析，避免导流板本身的频率与压力脉动涡带的频率发生共振，以满足机组的长期可靠运行。

3.2.3由于现有尾水锥管，导流板的结构设计需要考虑其安装的可行性，以完善结构设计，例如，由于入口门尺寸有限，工人的安装需要等。

4导板安装后的效果

导流板现场安装后，对厂内自动发电控制电厂和调度进行了静态和动态功能测试。测试结果表明，AGC静态开环测试结果符合标准要求，AGC切换功能正常，从而验证了前面的分析与实际情况相符。

5结束语

水电历史上很少出现机组功率摆动的问题，即由机组和输电线路组成的系统的电自振频率与尾水管水压波动频率非常接近，这是一个偶然事件。理论上，电气自振频率可以通过在发电机出口和输电线路之间增加电气装置或采取其他措施来改变。从制造商的角度来看，在水力设计中，有必要尽可能地优化实际涡轮机的运行范围。在保证汽轮机具有较高加权平均水力效率和满足汽蚀要求的前提下，在实际汽轮机的规定运行范围内，不应存在容易导致异常振动或其他异常的水力因素，以提高机组运行的稳定性和可靠性。