同步振盪

當發電機輸入或輸出功率變化時，功角δ將隨之變化，但由於機組轉動部分的慣性，δ不能立即達到新的穩態值，需要經過若干次在新的δ值附近振盪之後，才能穩定在新的δ下運行。這一過程即同步振盪，亦即發電機仍保持在同步運行狀態下的振盪。

基本介紹

• 中文名：同步振盪
• 外文名：Synchronous oscillation
• 有關機器：發電機
• 本質：功角δ震盪
• 學科：物理、發電
• 套用：發電

簡介

同步發電機正常運行時，定子磁極和轉子磁極之間可看成有彈性的磁力線聯繫。當負載增加時，功角將增大，這相當於把磁力線拉長；當負載減小時，功角將減小，這相當於磁力線縮短。當負載突然變化時，由於轉子有慣性，轉子功角不能立即穩定在新的數值，而是在新的穩定值左右要經過若干次擺動，這種現象稱為同步發電機的振盪。振盪有兩種類型：一種是振盪的幅度越來越小，功角的擺動逐漸衰減，最後穩定在某一新的功角下，仍以同步轉速穩定運行，稱為同步振盪；另一種是振盪的幅度越來越大，功角不斷增大，直至脫出穩定範圍，使發電機失步，發電機進入異步運行，稱為非同步振盪。

主要現象和一般處理方法

主要現象

1. 定子電流表指示超出正常值，且往復劇烈運動。這是因為各並列電勢間夾角發生了變化，出現了電動勢差，使發電機之間流過環流。由於轉子轉速的擺動，使電動勢間的夾角時大時小，力矩和功率也時大時小，因而造成環流也時大時小，故定子電流的指針就來回擺動。這個環流加上原有的負荷電流，其值可能超過正常值。
2. 定子電壓表和其他母線電壓表指針指示低於正常值，且往復擺動。這是因為失步發電機與其他發電機電勢間夾角在變化，引起電壓擺動。因為電流比正常時大，壓降也大，引起電壓偏低。
3. 有功負荷與無功負荷大幅度劇烈擺動。因為發電機在未失步時的振盪過程中送出的功率時大時小，以及失步時有時送出有功，有時吸收有功的緣故。
4. 轉子電壓、電流表的指針在正常值附近擺動。發電機振盪或失步時，轉子繞組中會感應交變電流，並隨定子電流的波動而波動，該電流疊加在原來的勵磁電流上，就使得轉子電流表指針在正常值附近擺動。）頻率表忽高忽低地擺動。振盪或失步時，發電機的輸出功率不斷變化，作用在轉子上的力矩也相應變化，因而轉速也隨之變化。
5. 發電機發出有節奏的鳴聲，並與表計指針擺動節奏合拍。
6. 機組和線路電流、功率指示周期性變化，但波動較小，發電機有功出力不過零；
7. 發電機機端和500kV母線電壓表指示波動較小；
8. 系統及發電機頻率變化不大，全系統頻率未出現—局部升高、另一局部降低現象；
9. 發電機轟鳴聲較小，導葉開度無明顯變化。

一般處理

1. 如果不是某台發電機失磁引起，則應立即增加發電機的勵磁電流，以提高發電機電動勢，增加功率極限，提高發電機穩定性。這是由於勵磁電流的增加，使定、轉子磁極間的拉力增加，削弱了轉子的慣性，在發電機達到平衡點時而拉入同步。這時，如果發電機勵磁系統處在強勵狀態，1min內不應干預。
2. 如果是由於單機高功率因數引起，則應降低有功功率，同時增加勵磁電流。這樣既可以降低轉子慣性，也由於提高了功率極限而增加了機組穩定運行能力。
3. 判明系統是同步振盪後，退出機組的AGC裝置，適當增加發電機的無功出力；
4. 如振盪是因廠內機組調速系統或勵磁系統故障引起，應立即減少故障機組有功出力並設法消除設備故障。如短時無法消除故障，則解列該機組；
5. 如振盪是因廠內輸出線路事故跳閘引起，應立即降低機組有功出力直至振盪消除；
6. 如系統同步振盪轉變為異步振盪，則按異步振盪處理。

相關概念

次同步振盪

次同步振盪（SSR，SubsynchronousResonance）：發電機經補償度較高的串補線路接入系統或者直流輸電、靜止無功補償裝置控制裝置參數設定不當時，較易出現網路的電氣諧振頻率與大型汽輪發電機軸系的自然扭振頻率接近的情況，造成發電機大軸扭振、破壞大軸，由於振盪頻率低於同步頻率，該現象稱為次同步振盪。

異步振盪

異步振盪：發電機因某種原因受到較大的擾動，其功角δ在0－360°之間周期性地變化，發電機與電網失去同步運行的狀態。

在異步振盪時,發電機一會工作在發電機狀態,一會工作在電動機狀態。

有關機械量、電氣量擺動頻率較高，振盪周期不清晰；現場指針式儀表滿盤劇烈抖動，機組發出不正常的、有節奏的鳴聲；定子電流、機組功率振幅一般很大，而且過零；聯絡線的各電氣量同樣出現較高頻率的擺動，振盪中心電壓變化很大等；異步振盪出現時各機組已不能保持同步運行，出現一定的頻率差，功率富餘區域的頻率高於50Hz。

處理方法：

（1）所有發電廠、變電站值班運行人員，應不待調度指令增加發電機無功出力，斷開電抗器、投入電容器、控制可調無功裝置發容性無功，儘量使母線電壓運行在允許上限。

（2）頻率降低的發電廠，應不待調度指令，增加機組的有功出力至最大值，直至振盪消除。

（3）頻率升高的發電廠，應不待調度指令減少機組有功出力以降低頻率，但不得使頻率低於49.5Hz，同時應保證廠用電的正常供電。

（4）系統發生振盪時，未得到值班調度員的允許，不得將發電機從系統中解列(現場事故規程有規定者除外)（5）若由於機組失磁而引起系統振盪，可不待調度指令立即將失磁機組解列。

（6）裝有振盪解列裝置的發電廠、變電站，當系統發生異步振盪時，應立即檢查振盪解列裝置的動作情況，當發現該裝置發出跳閘的信號而未實現解列，且系統仍有振盪，則應立即斷開解列開關。

（7）在採取以上措施後，應報告調度值班人員，聽侯調度指令。

低頻振盪

低頻振盪：並列運行機組間在小干擾作用下發生0.2~2.5Hz範圍內的持續振盪現象。是一種機電自由振盪，內在原因是系統的負阻尼效應。其振盪頻率主要分量較低（相對於工頻），一般為0.2~2.5Hz，它的誘發因素一般是在系統參數正常變動範圍之內，當外界強迫因素具有與系統固有頻率相近的頻率分量時會使振幅顯著增加。常出現在遠距離、重負荷、弱聯繫的線路上，在發電機採用快速、高倍勵磁系統的情況下更易發生。

主要現象：系統頻率在一定範圍內振盪，且具有與同步振盪類似現象。

處理：

(1) 應根據振盪頻率、振盪分布等信息正確判斷低頻振盪源；

(2) 如振盪源為本廠，則降低機組有功，直至振蕩平息；

(3) 提高振盪區域系統電壓；

(4) 若有運行機組PSS未投入，應立即將其投入。