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文檔簡介
1、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11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: 方式二:按新算法不考慮機端電壓下降80%,即:其中: U2為變壓器二次電壓K為強勵倍數(shù) Ufn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
2、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。12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 =* U2*Ifn*1.1*0.816其中:S為變壓器計算容量 U2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)實際上,在確定實際使用的變壓器容量時,要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: k
3、VA 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21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: 其中:過電壓余度系數(shù),一般取2.0-2.5 過電壓沖擊系數(shù),一般取1.50,現(xiàn)取1.5 電源電壓升高系數(shù),一般取1.051.10,現(xiàn)取1.1 橋臂反向工作電壓最大值,UARM=1.414*整流變副邊電壓由此,可算出: UARM=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*整流變副邊電壓)(科大創(chuàng)新計算方法:3*1.3*整流變副邊電壓)(洪
4、山計算方法:2.75*整流變副邊電壓)22 可控硅額定通態(tài)平均電流計算ITa=(1.5-2)KfbId=(1.5-2)2.0*KfbIFN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(fù)載下的計算系數(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
5、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31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)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( )A31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:其中:為電流裕量系數(shù);為單柜最
6、大連續(xù)電流值,此處取1.1倍額定勵磁電流。為可控硅元件通態(tài)平均電流值。計算時,Ka取2,若np1=( )< 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。33整流橋的并聯(lián)數(shù):并聯(lián)整流柜的數(shù)量由下式計算: 其中:為可控硅允許過載倍數(shù),取2.0;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(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), 如果 < 1.0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:實際的系統(tǒng)設(shè)計中,出于可靠性、機構(gòu)設(shè)計(主要是母排
7、、電纜安裝問題)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41 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。42 額定電壓的選擇快速熔斷器的額定電壓(IRN)應(yīng)大于勵磁變壓器低壓側(cè)電壓??烊蹣?biāo)稱電壓:U=(1.21.3)×U243 額定電流的選擇快速熔斷器的額定電流(有效值)應(yīng)按下式進(jìn)行計算:IR (IRN=IR×K= Ifn×0.5
8、77×K)(適用于單臂單快熔)IR (IRN=IR×K= Ifn×0.816×K)(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=Ifn×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。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)不會熔斷,在6 IRN時20ms就能熔斷。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
9、點在實際設(shè)計時務(wù)必要注意。注3:選取時,保證快熔的I2t數(shù)值小于可控硅元件的I2t數(shù)值。(南瑞計算方法:(0.720.89)*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51 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52 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
10、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。63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)子承受的過壓倍數(shù)越高,滅磁電阻為勵磁繞組熱態(tài)電阻值的35倍。64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
11、組的最大儲能滅磁容量W可由下式計算:這里 發(fā)電機空載勵磁電流(A); 直軸瞬變開路時間常數(shù); 轉(zhuǎn)子繞組電阻15°C(W),/;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=×Uac 不加SPA出現(xiàn)的尖峰值為: Ui=2.5×U尖峰吸收器SPA 殘壓:U殘=×Uac ×1.12×1.5=1045。注:以上計算為估算,僅
12、供投標(biāo)參考,詳細(xì)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(xì)配置查詢技術(shù)協(xié)議)71 CT電流計算:原邊電流 A副邊電流 A I1:變壓器原邊電流 I2:變壓器副邊電流 U1:變壓器原邊電壓 U2:變壓器副邊電壓 S:變壓器副邊電壓72 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
13、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81起勵方式:起勵方式有兩種:直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。82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(jìn)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(jìn)行計算。83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=
14、UFN/IFN其中:Rz為發(fā)電機轉(zhuǎn)子電阻 UFN為發(fā)電機額定勵磁電壓 IFN為發(fā)電機額定勵磁電流84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=UQL/IQL-Rz 其中:RQL為起勵電阻 UQL為起勵電源電壓額定值(220V) IQL為確定的起勵電流 Rz為轉(zhuǎn)子電阻起勵電阻功率按下式計算:WRQL1 = UQL2÷RQL其中:WRQL為起勵電阻的計算功率 UQL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(WRQL)按計算功率的10%進(jìn)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
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