勵磁系統(tǒng)選型計算書

1、精品勵磁系統(tǒng)選型計算書一. 發(fā)電機技術(shù)參數(shù)額定容量：額定電壓：額定頻率：勵磁方式：自并勵額定勵磁電壓：額定勵磁電流：空載勵磁電壓：空載勵磁電流：強勵倍數(shù)轉(zhuǎn)子電阻短路比瞬變電抗 Xd 超瞬變電抗 Xd 發(fā)電機定子開路時轉(zhuǎn)子繞組時間常數(shù)：二.系統(tǒng)主要元件的設(shè)計計算1 勵磁變壓器選擇1 1 變壓器二次側(cè)電壓的選擇方式一： 變壓器二次側(cè)電壓的選擇原則應(yīng)考慮在一次電壓為80% 額定電壓時仍能滿足強勵要求，即：U 2K U fn0.8 1.35cosmin方式二： 按新算法不考慮機端電壓下降80% ，即：感謝下載載精品KU fnU 21.35cos min其中： U 2 為變壓器二次電壓K 為強勵倍數(shù)U

2、fn 為額定勵磁電壓1. 35 為三相全控整流電路的整流系數(shù) min 為強勵時的可控硅觸發(fā)角考慮換弧壓降，實際選擇變壓器二次側(cè)電壓按U2 向上近似取整注：在沒有明確要求的情況下， 在計算小機組的勵磁變壓器容量時強勵倍數(shù)按 1.6 倍考慮。1 2 變壓器額定容量的選擇變壓器額定容量可由以下公式確定：S =3U 2 I e= 3 * U 2 *I fn *1.1*0.816其中：S 為變壓器計算容量U 2 為變壓器二次電壓Ie 為變壓器二次電流Ifn 為額定勵磁電流1. 1 為保證長期運行的電流系數(shù)0.816 為三相全控橋交直流側(cè)電流的換算系數(shù)感謝下載載精品實際上，在確定實際使用的變壓器容量時，要

3、考慮實際選擇的容量是否與計算的變壓器容量相比有5-10% 的裕度，在滿足技術(shù)要求的前提下盡量選擇低容量的變壓器，有時要通過調(diào)整換弧壓降來確定最終的變壓器容量。接線組別： Y/ -11 ，或/ Y-11額定容量：kVA原邊電壓：kV副邊電壓：KV短路阻抗：%注：在考慮變壓器定貨時要明確變壓器的形式2 可控硅元件選型2 1 可控硅反向峰值電壓計算每臂元件承受的最大反向電壓應(yīng)小于元件重復(fù)反向峰值電壓，即：U RRMK u K cg K e U ARM其中： K u 過電壓余度系數(shù)，一般取2.0-2.5K cg 過電壓沖擊系數(shù)，一般取1.50 ，現(xiàn)取 1.5K e 電源電壓升高系數(shù)，一般取1.051.

4、10 ，現(xiàn)取 1.1U A R M橋臂反向工作電壓最大值， U ARM =1.414* 整流變副邊電壓由此，可算出：U ARM =2*1.5*1.1*1.414* 整流變副邊電壓 =4.67-5.83*整流變副邊電壓（南瑞計算方法： 3*2 * 整流變副邊電壓）（科大創(chuàng)新計算方法： 3*1.3*2 *整流變副邊電壓）（洪山計算方法： 2.75*2 *整流變副邊電壓）感謝下載載精品2 2 可控硅額定通態(tài)平均電流計算ITa= （1.5-2 ）Kfb Id= （ 1.5-2 ） 2.0*K fb IFN其中：（1.5-2 ）：安全系數(shù)，本計算取2Kfb ： 控制角為0o時的整流電路電阻負載下的計算系

5、數(shù)，三相橋式整流電路取 Kfb =0.368Id ：為 2.0 倍強勵工況下的勵磁繞組電流IFN：發(fā)電機額定勵磁繞組電流根據(jù)計算可選擇可控硅： （） - （）A/ （） V實際選擇：（）-（）A/ （）V注：在實際選型時，選擇可控硅要在計算值的基礎(chǔ)上考慮生產(chǎn)管理的實際情況（便于統(tǒng)一選型和采購） ，實際選擇的可控硅參數(shù)往往大于計算值，這一點在實際設(shè)計時務(wù)必要注意。（科大創(chuàng)新計算方法：單柜額定輸出電流/1.3 ）（洪山計算方法： 3*1.1*0.368*額定勵磁電流）（南瑞計算方法：單柜額定輸出電流/1.25 ）3 整流橋并聯(lián)支路計算3 1 整流橋額定電流的確定設(shè)計原則：整流橋的額定電流是根據(jù)可控

6、硅及其散熱組件在一定的條件下，影響可控硅發(fā)熱安全的電流極限，在選擇整流橋時， 整流橋的額定電流必須要滿足 1.1 倍勵磁電流下長期運行及強勵20 秒的運行要求，在整流橋的發(fā)熱計算設(shè)感謝下載載精品計時已充分考慮強勵20 秒的運行要求，因此：單整流橋額定電流應(yīng)額定勵磁電流×1.1實際設(shè)計單柜額定電流為（）A3 1 整流橋的并聯(lián)元件數(shù)：整流橋的并聯(lián)元件數(shù)可根據(jù)下式計算：n p10.43K aI f maxI T其中： K a 為電流裕量系數(shù)；I f max 為單柜最大連續(xù)電流值，此處取1.1 倍額定勵磁電流。I T 為可控硅元件通態(tài)平均電流值。計算時， Ka 取 2，若 np1= （）&l

7、t; 1 ，則每臂選用單只可控硅元件滿足要求（在我們現(xiàn)有的設(shè)計中都是單柜單臂單元件結(jié)構(gòu)），否則就要考慮重新選擇可控硅。3 3 整流橋的并聯(lián)數(shù)：并聯(lián)整流柜的數(shù)量由下式計算：n p2I fK1.2K b I T其中： K b 為可控硅允許過載倍數(shù)，取2.0 ；I fK 為發(fā)電機三相短路時流過轉(zhuǎn)子回路的暫態(tài)自由分量電流值，一般I fK(3 4)Ifn （額定勵磁電流），此處取 3.5 （可根據(jù)設(shè)計計算需要做調(diào)整） ，3.5()1.4) <1.0如果 n p 2 1.2K b()K b(則單整流橋可以滿足包括發(fā)電機強勵在內(nèi)的所有運行工況。實際按 N-1 原則考慮，選并聯(lián)整流橋數(shù)為2。注：實際的系

8、統(tǒng)設(shè)計中，出于可靠性、機構(gòu)設(shè)計（主要是母排、電纜安裝問感謝下載載精品題）的考慮，有時即使單整流橋能夠滿足勵磁系統(tǒng)的設(shè)計要求，往往也要根據(jù)實際情況選擇雙橋或雙柜的結(jié)構(gòu)，一般來說， 當(dāng)額定勵磁電流小于600A 時選擇一柜雙橋結(jié)構(gòu)，小勵磁產(chǎn)品特殊考慮。4 快速熔斷器選用計算4 1 電路形式的確定在以往的設(shè)計中， 我們主要選擇每臂一個快熔的三相全控整流電路，但在小勵磁系統(tǒng)中選用每相一個快熔的三相全控整流電路。4 2 額定電壓的選擇快速熔斷器的額定電壓（I RN）應(yīng)大于勵磁變壓器低壓側(cè)電壓?？烊蹣?biāo)稱電壓： U= （1.2 1.3） ×U 24 3 額定電流的選擇快速熔斷器的額定電流（有效值）應(yīng)

9、按下式進行計算：IR （IRN=IR ×K= I fn ×0.577 ×K）I T （適用于 單臂單快熔）IR （IRN=IR ×K= I fn ×0.816 ×K）I T （適用于 單相單快熔）其中：IR 為額定勵磁時流經(jīng)每個橋臂的電流有效值，IR=I fn ×0.577（或 0.816 ）Ifn 為系統(tǒng)額定勵磁電流K 為綜合系數(shù)，為裕度系數(shù)、散熱經(jīng)驗系數(shù)，風(fēng)速修正系數(shù)，環(huán)境溫度系數(shù)的綜合，常取 1.31.5 。設(shè)計中選擇 1.5 。I T 為可控硅元件通態(tài)平均電流值。注 1：快速熔斷器在1.1 IRN 時 4 小時內(nèi)不會

10、熔斷，在6 IRN 時 20ms 就能熔斷。感謝下載載精品注 2：在實際選型時，選擇快熔要在計算值的基礎(chǔ)上考慮生產(chǎn)管理的實際情況，實際選擇的快熔參數(shù)往往大于計算值，這一點在實際設(shè)計時務(wù)必要注意。注 3：選取時，保證快熔的 I2 t 數(shù)值小于可控硅元件的 I2 t 數(shù)值。（南瑞計算方法：（0.72 0.89 ）* 單柜額定輸出電流）（科大創(chuàng)新計算方法： 1.35* 單柜額定輸出電流 /1.732 ）5. 滅磁開關(guān)的選擇5 1 額定電壓的選擇選型原則：滅磁開關(guān)的工作電壓大于額定勵磁電壓5 2 額定電流的選擇選型原則：滅磁開關(guān)的工作電流大于并接近于額定勵磁電流的1.1 倍注：實際選擇時除了要滿足上述

11、規(guī)定外，還要考慮滅磁開關(guān)產(chǎn)品的電壓、電流系列。6. 滅磁保護的選擇計算61 保護配置通常，勵磁系統(tǒng)配置的過壓保護有整流橋交流側(cè)過電壓保護（浪涌吸收）；整流橋直流側(cè)過電壓保護（可控硅換相過電壓吸收）；轉(zhuǎn)子反相過電壓吸收；非全相及大滑差過電壓保護。具體選擇什么樣的保護視技術(shù)協(xié)議而定，一般地，小容量機組（小于10MW的水電機組）都不配非全相及大滑差過電壓保護和浪涌吸收保護。62 滅磁方式滅磁方式有線性滅磁和非線性滅磁兩種方式，目前的設(shè)計中小容量機組一般選擇線性滅磁，大容量機組選擇非線性滅磁。感謝下載載精品6 3 線性滅磁電阻計算在線性滅磁系統(tǒng)中，滅磁電阻值選擇越大，滅磁速度越快， 同時轉(zhuǎn)子承受的過壓

12、倍數(shù)越高，滅磁電阻為勵磁繞組熱態(tài)電阻值的35 倍。Rrmc(3 5)Rf6 4非線電阻的滅磁保護計算對于 FR1 殘壓的選擇，按照IEC 規(guī)定，其荷電率不得大于0.75 。FR1 的能量按機組空載最大滅磁能量選擇。滅磁容量選擇計算：按發(fā)電機空載誤強勵計算轉(zhuǎn)子繞組的最大儲能滅磁容量W 可由下式計算：W50.5I2 o TRfk0 .16 MJfd 0這里I f 0發(fā)電機空載勵磁電流（ A ）；Td 0直軸瞬變開路時間常數(shù)；R f轉(zhuǎn)子繞組電阻 15 C（）， U fn / I fn ；k 機組特性系數(shù)，一般水電取 0.5 ；最后，按 67% 的裕度考慮。例如： W=0.16MJ按 67% 的裕度考

13、慮取 0.24MJ 。每個閥片的使用容量為10KJ ，實際選擇 24 片閥片。標(biāo)稱能量： 0.48MJ ，使用能量： 0.24MJ1) 尖峰吸收器 SPA（直流側(cè)尖峰過電壓吸收器） ：U =2 ×U ac不加 SPA 出現(xiàn)的尖峰值為：Ui=2.5 ×U尖峰吸收器 SPA 殘壓：感謝下載載精品U 殘=2 ×U ac ×1.12 ×1.5= 1045 。注：以上計算為估算，僅供投標(biāo)參考，詳細計算可聯(lián)系滅磁電阻供貨商。7. 勵磁變壓器 CT 變比計算一般情況下大容量勵磁變壓器高壓側(cè)裝設(shè)兩組CT 甚至三組 CT（具體要求見技術(shù)協(xié)議），高壓側(cè) CT 供變

14、壓器保護和測量用。 小容量變壓器（小于 800KVA ）高壓側(cè)一般裝一組保護CT（詳細配置查詢技術(shù)協(xié)議）7 1 CT 電流計算：原邊電流I 1SA3U1 103副邊電流I 2S3AU 2I 1：變壓器原邊電流I 2：變壓器副邊電流U 1 ：變壓器原邊電壓U 2 ：變壓器副邊電壓S：變壓器副邊電壓7 2 CT 變比計算 ：一般原則：選擇變比時要考慮設(shè)備在額定運行時CT 的二次側(cè)電流在 3-4A之間。 CT 的變比為（）A/5A注：勵磁變原邊 CT 主要用做勵磁變保護的采樣器件，關(guān)于變比的選擇除了按上述規(guī)定外一般以保護的要求為準(zhǔn)。8. 起勵裝置設(shè)計8 1 起勵方式：感謝下載載精品起勵方式有兩種：直

15、流起勵和交流起勵直流起勵一般用于起勵電流較小的場合，否則在起勵瞬間對廠用直流系統(tǒng)沖擊較大；交流起勵一般用于起勵電流較大的場合。實際上，除非用戶有特別的要求， 對于空載電流小于500A 的情況選擇直流起勵；對于空載電流大于500A 的情況選擇交流起勵。8 2 起勵電流數(shù)值確定：無論是直流起勵還是交流起勵， 根據(jù)現(xiàn)場投運經(jīng)驗選取發(fā)電機空載勵磁電流的 10% 進行起勵裝置設(shè)計是可行的，所以，在計算起勵電流時按照發(fā)電機空載勵磁電流的 10% 進行計算。8 3 發(fā)電機轉(zhuǎn)子電阻估算發(fā)電機轉(zhuǎn)子電阻為發(fā)電機額定勵磁電壓與額定勵磁電流的比值。即 Rz=U FN /I FN其中： Rz 為發(fā)電機轉(zhuǎn)子電阻U FN

16、為發(fā)電機額定勵磁電壓IFN 為發(fā)電機額定勵磁電流8 4 直流起勵一般情況下， 起勵電源 取自廠用直流 220V 電源。起勵電阻 按下式計算：RQL =U QL/I QL-Rz其中： RQL 為起勵電阻U QL 為起勵電源電壓額定值（220V ）I QL 為確定的起勵電流Rz 為轉(zhuǎn)子電阻感謝下載載精品起勵電阻功率 按下式計算：W RQL1 = U QL2÷RQL其中： W RQL 為起勵電阻的計算功率U QL 為起勵電源電壓額定值（220V ）RQL 為起勵電阻實際上，考慮起勵時間很短（5 秒），起勵電阻的實際功率 （W RQL）按計算功率的 10% 進行計算。9. 電纜選用計算額定勵磁電壓Ufn額定勵磁電流Ifn電纜選用應(yīng)滿足 1.1 倍勵磁電流下長期運行的要求，同時要滿足現(xiàn)場安裝方便和經(jīng)濟性的要求。電纜