HVDC振动测试与结构优化
发布日期:2019-07-11 18:18:24

风电站经常设置在海岸或者山区等偏远地方,利用高压直流传输系统(HVDC)连接到主网络。这些系统以及组件必须满足极端的稳定性要求,需要服役超过30年。风能一般采集于当地的AC网络,通过整流器转化为DC然后传输到使用地,在使用地通过逆变器把DC转换为AC。在此操作过程中,系统元件受到了广泛的应力应变。例如,逆变器机构由整流功能引起的机械振动、由电流引起的机械机构共振。这些状况必须引起足够的重视才能避免器件过载损坏。通过振动测试可以确定器件的本征振动,从而改进设计。

 

实验搭建

使用PSV-400-3D扫面式激光测振仪测量转换器模块工作过程中引起的振动,测试模型是由国家电网提供的缩小版,与实际的系统具有相同的特性,如图1、2所示。由于高压,大部分的测试设备搭建在安全区域外,只有扫描头放置在里面。使用OFV-505单点激光测振仪作为参考传感器,通过BNC连接到扫描式激光测振仪的数据管理系统。参考信号提供相位参考,使顺序测量的多点振动数据形成振型。

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图1 HVDC 测试系统搭建,前面测试


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图2 HVDC 测试系统搭建,后面测试


预测试

首先测量多个部件的振动特性,选择机械结构上多个点进行测试。设计开发前,必须确定器件的载荷谱。测试在多个工作场景下进行,分级测试直到全载荷。包括设置准备和噪声确定,总计进行了20组测试,每组持续10分钟。每个测试选取52个测量点,带宽800Hz,分辨率1Hz,10次平均。

 

验证测试

进行了额外的测试验证振动优化的转化器模块,包括六个能量模块以及它们的电容。首先从前面测试整个系统,测试各种电流负载的初始状态,如图3所示。此外,金沙城娱乐中心网址更换不同组件进行了进一步的测试。前面测试完成后金沙城娱乐中心网址从转换器后面测试了电容模块,如图4所示。激光测振仪的一个主要优势是可以把前后面测试的数据结合到一起,形成整个系统综合的振动视图。


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图3 转化器前面部件振型


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图4 转化器后面部件振型


结论和展望

三维扫描式激光测振仪可以快速提供主要转换器模块的本征振动数据,客户对测试结果非常满意。除了预防工作频率引起的结构失效的改进设计,还进行了整个系统的低频共振测试。低频振动对于地震引起的系统危险具有重要的意义。测试中可以使用大的振动台或者激振器,它们都可以通过接口由Polytec系统控制。测试中使用的三维扫描式激光测振仪可以采集系统的振动,使振动特性可视化,快速识别共振有可能发生的区域。


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