扭振模态阻尼的含义及作用

与一般动态系统一样，电力系统次同步振荡特性也随着阻尼强弱不同而不同，通常也使用3.2节介绍的阻尼转矩系数、阻尼比、衰减因子来描述其阻尼特性。

在工程中，最容易测量的是连续振荡峰值的比率，其自然对数就是对数衰减率（loga-rithmic decrement或log-dec）。对于缓慢衰减过程，对数衰减率近似等于每周期的衰减比例。更精确的方式是测量包络线峰值衰减到的l/e所需的时间（s），这就是衰减时间常数。时间常数的倒数就是衰减因子σ，等于模态频率f乘以对数衰减率。例如，对于下面图3-4所示的单一模态振荡曲线，可以用式（3-13）计算衰减因子σ。其中，T_d为衰减振荡的周期。实测的阻尼包括机械和电气两部分的综合作用，而进行系统分析时，通常将机械阻尼和电气阻尼分开研究，因此应该注意在试验数据转换中不要将电气阻尼重复计算。

很多因素都会影响轴系振荡模态的视在阻尼，为了便于分析，通常根据来源于机械侧还是电气侧对它们进行分类。

机械侧阻尼包括风阻、轴承摩擦、涡流引起的能量损失。这些阻尼分量的数值小，通常与负载和振荡幅度有关。其中蒸汽与汽轮机叶片之间的阻尼被认为是随负荷增加而增加的阻尼分量的主要因素。在机械系统单独作用时，由机械部分产生的综合阻尼可以表示为σ_mn，为第n个自然模态的衰减因子。

电气侧阻尼与发电机单位转速产生的电阻损耗有关，主要由输电线路、同步发电机定子绕组、磁场绕组和转子表面产生。由于磁滞效应、饱和效应，这些阻尼分量对频率很敏感，在一定程度上对幅度也是敏感的。由电气部分产生的综合阻尼作用可以表示为σ_en，为第n个自然模态在没有机械阻尼时的衰减因子。电气阻尼与负荷和系统有关，同时与发电机电气特性也有关系。(www.xing528.com)

对于小幅度振荡，总模态阻尼由式（3-14）表示。

图3-4 扭振响应的时域曲线

σ_n=σ_mn+σ_en （3-14）

当存在串联补偿时，有可能由于自励磁作用使电气衰减因子为负，从而使得总模态阻尼也为负。