汽輪機組產(chǎn)生軸系扭振有哪些影響？
汽輪機組產(chǎn)生軸系扭振有哪些影響？
從原則上講，電力系統(tǒng)出現(xiàn)的各種較嚴重的電氣擾動和切合操作都會引起大型汽輪發(fā)電機組軸系扭振，從而產(chǎn)生交變應(yīng)力并導(dǎo)致軸系疲勞或損壞，只是其影響程度隨運行條件、電氣擾動和切合操作方式、頻率（次數(shù)）等不同而異。其中影響較大的可歸納為以下四個方面：
1. 電力系統(tǒng)故障與切合操作對軸系扭振的影響
通常的線路開關(guān)切合操作，特別是功率的突變和頻繁的變化；手動、自動和非同期并網(wǎng)；輸出線路上各種類型的短路和重合閘等都會激發(fā)軸系的扭振并造成疲勞損傷。
2. 發(fā)電廠近距離短路和切除對軸系扭振的影響
發(fā)電廠近距離（包括發(fā)電機端）二相或三相短路并切除以及不同相位的并網(wǎng)，都會導(dǎo)致很高的軸系扭轉(zhuǎn)機械應(yīng)力。例如在發(fā)電機發(fā)生三相短路時，短路處電壓下降接近于零，于是在短路持續(xù)時間內(nèi)，一方面與短路前有功負荷對應(yīng)的同步電磁轉(zhuǎn)矩接近于零，同時發(fā)電機因短路并以振蕩形式出現(xiàn)的暫態(tài)電磁轉(zhuǎn)距將激發(fā)起整個軸系的扭轉(zhuǎn)振動。
3. 電力系統(tǒng)次同步振蕩對軸系扭振的影響
在電力系統(tǒng)高壓遠距離輸電線路上，當(dāng)采用串聯(lián)補償電容用以提高輸電能力時，該電容器同被補償?shù)妮旊娋€路的電感，將構(gòu)成L-C回路（略去回路電阻）并產(chǎn)生諧振。當(dāng)電網(wǎng)頻率與上述的諧振頻率的差值與軸系某一機械固有扭振頻率相同或接近時，則上述的電氣諧振與機械扭振合拍并相互激勵，從而給機組軸系的安全運行構(gòu)成嚴重的威脅。由于電氣諧振頻率低于電網(wǎng)頻率，通常稱為次同步振蕩。
4. 電力系統(tǒng)負序電流對軸系扭振的影響
發(fā)電機定子繞組中的負序電流可由三相負荷不平衡、各種不對稱短路、斷線故障引起。負序電流相當(dāng)于一個外力源，因此由負序電流產(chǎn)生的軸系扭振有別于上述的自激扭振，并稱之為強迫扭振。負序電流在電機中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的勵磁磁場相互作用，并產(chǎn)生交變轉(zhuǎn)矩作用在軸系上，如果這一交變轉(zhuǎn)矩的頻率同機組軸系某一個固有的扭振頻率重合，就會激發(fā)起軸系的扭振。
預(yù)防和抑制軸系扭振的措施
可以從設(shè)計制造、運行方式，機—電配合、在線監(jiān)測等幾個方面針對不同的情況采取相應(yīng)的措施。
1.設(shè)計制造
是指包括汽輪發(fā)電機軸系扭振頻率、繞組的設(shè)計、選材、工藝和機械加工以及輸電系統(tǒng)的線路的結(jié)構(gòu)方式、繼電保護、控制手段以及串聯(lián)電容補償方式的設(shè)計與選擇等。
例如：軸系的結(jié)構(gòu)尺寸和剛度要考慮避免機—電諧振合拍，使軸系固有的扭振頻率避開對應(yīng)出現(xiàn)的諧振頻率，一般倍頻要求避開±7HZ，工頻要求避開±15HZ。電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計如需采用串聯(lián)電容補償方式，在考慮滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定的同時，還要考慮避開可能出現(xiàn)的激發(fā)軸系扭振的諧振頻率或采取相應(yīng)的抑制措施。
2. 運行方式
是指在滿足輸電的條件下，盡量避免采用前述的可能導(dǎo)致高軸系扭振應(yīng)力的運行方式。例如，盡量避免使機組輸出的有功功率發(fā)生±0.5（標么值）突變量的正常線路的切合操作（包括甩負荷）。
3. 在線監(jiān)測
是利用機組扭振在線監(jiān)測裝置準確測量系統(tǒng)沖擊所造成的軸系扭振的損傷國外的一些大型汽輪發(fā)電機組，根據(jù)系統(tǒng)的需要所配備的扭振在線監(jiān)測裝置（簡稱TSA，于1977年在歐洲投入使用），是防止機組出現(xiàn)過大扭應(yīng)力和疲勞損傷的有效手段。
對于運行人員來說，軸系扭振不象機組的橫向機械振動那樣易于感受和發(fā)現(xiàn)，但應(yīng)注意遇到電力系統(tǒng)大的擾動如發(fā)電機短路、機組甩負荷等可能造成的軸系扭振損壞。
經(jīng)驗證明：在軸系扭振造成軸系某些部件損壞時，都伴隨著機組振動的變化。嚴格監(jiān)視機組的振動變化，尤其是機組受到電力系統(tǒng)重大擾動時引起的振動變化，在一定程度上可以監(jiān)督軸系的扭振造成的軸系損壞。
