励磁系统选型计算书

1、励磁系统选型计算书.发电机技术参数额定容量：额定电压：额定频率：励磁方式：自并励额定励磁电压：额定励磁电流：空载励磁电压：空载励磁电流：强励倍数转子电阻短路比瞬变电抗Xd /超瞬变电抗Xd发电机定子开路时转子绕组时间常数:二系统主要元件的设计计算1励磁变压器选择1. 1变压器二次侧电压的选择方式一：变压器二次侧电压的选择原则应考虑在一次电压为80%额定电压时仍能满足强励要求，即:U2fn0.8 1.35 cosmin方式二：按新算法不考虑机端电压下降 80%，即:fn其中：U2为变压器二次电压U21.35cosminK为强励倍数Ufn为额定励磁电压1. 35为三相全控整流电路的整流系数amin

2、为强励时的可控硅触发角考虑换弧压降，实际选择变压器二次侧电压按U2向上近似取整注：在没有明确要求的情况下，在计算小机组的励磁变压器容量时强励倍数 按1.6倍考虑。1. 2变压器额定容量的选择变压器额定容量可由以下公式确定:S = 3U2le=,3 * U2*l fn其中：S为变压器计算容量U2为变压器二次电压le为变压器二次电流Ifn为额定励磁电流1. 1为保证长期运行的电流系数0.816为三相全控桥交直流侧电流的换算系数实际上，在确定实际使用的变压器容量时，要考虑实际选择的容量是否与计 算的变压器容量相比有5-10%的裕度，在满足技术要求的前提下尽量选择低容量 的变压器，有时要通过调整换弧压

3、降来确定最终的变压器容量。接线组别：Y/，或/ Y-11额定容量：VA原边电压：V副边电压：V短路阻抗：%注：在考虑变压器定货时要明确变压器的形式2可控硅元件选型2. 1可控硅反向峰值电压计算每臂元件承受的最大反向电压应小于元件重复反向峰值电压，即：U RRM K uK cgK e U ARM其中：Ku过电压余度系数，一般取2.0-2.5Kcg过电压冲击系数，一般取1.50,现取1.5Ke电源电压升高系数，一般取1.051.10,现取1.1Uarm桥臂反向工作电压最大值，UARM =1.414*整流变副边电压由此，可算出：Uarm整流变副边电压=4.67-5.83*整流变副边电压（南瑞计算方法

4、：3* 2*整流变副边电压）（科大创新计算方法：3*1.3*2*整流变副边电压）（洪山计算方法：2.75*2*整流变副边电压）2. 2可控硅额定通态平均电流计算lTa= (1.5-2) Kfbld= (1.5-2) 2.0*Kfb|FN其中：（1.5-2）：安全系数，本计算取 2Kfb：控制角为00时的整流电路电阻负载下的计算系数，三相桥式整流电路取 Kfb=0.368Id :为2.0倍强励工况下的励磁绕组电流IFN :发电机额定励磁绕组电流根据计算可选择可控硅： （） -（ ）A/ （ ）V实际选择:（） -（ ）A/ （ ）V注:在实际选型时，选择可控硅要在计算值的基础上考虑生产管理的实际

5、 情况（便于统一选型和采购） ，实际选择的可控硅参数往往大于计算值，这一点 在实际设计时务必要注意。（科大创新计算方法:单柜额定输出电流 /1.3 ）（洪山计算方法: 额定励磁电流）（南瑞计算方法:单柜额定输出电流 /1.25 ）3 整流桥并联支路计算31 整流桥额定电流的确定 设计原则:整流桥的额定电流是根据可控硅及其散热组件在一定的条件下，影响可控硅发热安全的电流极限， 在选择整流桥时， 整流桥的额定电流必须要满 足 1.1倍励磁电流下长期运行及强励 20秒的运行要求，在整流桥的发热计算设 计时已充分考虑强励 20 秒的运行要求，因此:单整流桥额定电流应额定励磁电流 X1.1实际设计单柜额

6、定电流为（）A3. 1整流桥的并联元件数：整流桥的并联元件数可根据下式计算:npi0.43Kaf max匚其中：Ka为电流裕量系数；I f max为单柜最大连续电流值，此处取1.1倍额定励磁电流。I T为可控硅元件通态平均电流值。计算时，Ka取2,若np1=（） 1,则每臂选用单只可控硅元件满足要求（在我们现有的设计中都是单柜单臂单元件结构），否则就要考虑重新选择可控 硅。3. 3整流桥的并联数：并联整流柜的数量由下式计算:np2IfK1.2KblT其中：Kb为可控硅允许过载倍数，取2.0;IfK为发电机三相短路时流过转子回路的暂态自由分量电流值，一般IfK （34）lfn （额定励磁电流），

7、此处取3.5 （可根据设计计算需要做调整）如果n p23.5 ()1.2Kb ()1.4Kb)< 1.0则单整流桥可以满足包括发电机强励在内的所有运行工况实际按N-1原则考虑，选并联整流桥数为2。注：实际的系统设计中，出于可靠性、机构设计（主要是母排、电缆安装问题）的考虑，有时即使单整流桥能够满足励磁系统的设计要求， 往往也要根据实 际情况选择双桥或双柜的结构，一般来说，当额定励磁电流小于 600A时选择一柜双桥结构，小励磁产品特殊考虑4 快速熔断器选用计算41 电路形式的确定在以往的设计中， 我们主要选择每臂一个快熔的三相全控整流电路， 但在小 励磁系统中选用每相一个快熔的三相全控整流

8、电路。42 额定电压的选择快速熔断器的额定电压（IRN）应大于励磁变压器低压侧电压。快熔标称电压：U= （1.21.3） XJ243 额定电流的选择快速熔断器的额定电流（有效值）应按下式进行计算：IR （IRN=IR XK= Ifn X0.577XK）W It （适用于 单臂单快熔）IR （IRN=IR XK= Ifn X0.816XK ） IT （适用于单相单快熔）其中：IR为额定励磁时流经每个桥臂的电流有效值，IR=Ifn X0.577 （或0.816）Ifn 为系统额定励磁电流K 为综合系数，为裕度系数、散热经验系数，风速修正系数，环境温度系数的综合，常取 1.31.5。设计中选择 1.

9、5。I T为可控硅元件通态平均电流值。注1:快速熔断器在1.1 IRN时4小时内不会熔断，在6 IRN时20ms就能熔 断。注 2：在实际选型时，选择快熔要在计算值的基础上考虑生产管理的实际情 况，实际选择的快熔参数往往大于计算值，这一点在实际设计时务必要注意。注 3：选取时，保证快熔的 I2t 数值小于可控硅元件的 I2t 数值。（南瑞计算方法：（0.72 0.89） *单柜额定输出电流）（科大创新计算方法： 1.35* 单柜额定输出电流 /1.732 ）5. 灭磁开关的选择51 额定电压的选择选型原则：灭磁开关的工作电压大于额定励磁电压52 额定电流的选择选型原则：灭磁开关的工作电流大于并

10、接近于额定励磁电流的1.1 倍注：实际选择时除了要满足上述规定外，还要考虑灭磁开关产品的电压、 电 流系列。6. 灭磁保护的选择计算61 保护配置通常，励磁系统配置的过压保护有整流桥交流侧过电压保护（浪涌吸收） ； 整流桥直流侧过电压保护（可控硅换相过电压吸收） ；转子反相过电压吸收；非 全相及大滑差过电压保护。具体选择什么样的保护视技术协议而定，一般地， 小 容量机组（小于 10MW 的水电机组）都不配非全相及大滑差过电压保护和浪涌 吸收保护。62 灭磁方式灭磁方式有线性灭磁和非线性灭磁两种方式， 目前的设计中小容量机组一般选择线性灭磁，大容量机组选择非线性灭磁。63 线性灭磁电阻计算 在线

11、性灭磁系统中， 灭磁电阻值选择越大，灭磁速度越快，同时转子承受的过压倍数越高，灭磁电阻为励磁绕组热态电阻值的 35倍Rrmc(3 5)Rf64 非线电阻的灭磁保护计算对于FR1残压的选择，按照IEC规定，其荷电率不得大于0.75。FR1的 能量按机组空载最大灭磁能量选择。灭磁容量选择计算:按发电机空载误强励计算转子绕组的最大储能灭磁容量W可由下式计算:W 5 0.5l?oT R k 0.16MJf d 0 f这里 If0发电机空载励磁电流（A）；Td 0直轴瞬变开路时间常数；Rf 转子绕组电阻15 C（），Ufn/lfn ；k 机组特性系数，一般水电取 0.5 ；最后，按67%的裕度考虑。例如

12、：W=0.16MJ 按67%的裕度考虑取0.24MJ。每个阀片的使用容量为10KJ，实际选择24片阀片。标称能量：0.48MJ，使用能量：0.24MJ1） 尖峰吸收器SPA （直流侧尖峰过电压吸收器）：U 二- 2 XU ac不加SPA出现的尖峰值为： Ui=2.5 XU 尖峰吸收器SPA残压：U 残=.2 xUac X1.12 X1.5= 1045。注：以上计算为估算，仅供投标参考，详细计算可联系灭磁电阻供货商7. 励磁变压器CT变比计算般情况下大容量励磁变压器高压侧装设两组CT甚至三组CT （具体要求见技术协议）,高压侧CT供变压器保护和测量用。小容量变压器（小于800KVA）高压侧一般装

13、一组保护CT （详细配置查询技术协议）7. 1 CT电流计算:原边电流副边电流1S3 U1103 A2SA.3 U2li:变压器原边电流12：变压器副边电流U1：变压器原边电压U2：变压器副边电压S:变压器副边电压7. 2 CT变比计算：般原则：选择变比时要考虑设备在额定运行时CT的二次侧电流在3-4A之间。CT的变比为（ ）A/5A注：励磁变原边CT主要用做励磁变保护的采样器件，关于变比的选择除了 按上述规定外一般以保护的要求为准。8. 起励装置设计8. 1起励方式：起励方式有两种：直流起励和交流起励直流起励一般用于起励电流较小的场合，否则在起励瞬间对厂用直流系统冲 击较大；交流起励一般用于

14、起励电流较大的场合。实际上，除非用户有特别的要求，对于空载电流小于 500A的情况选择直流 起励；对于空载电流大于500A的情况选择交流起励。82 起励电流数值确定：无论是直流起励还是交流起励， 根据现场投运经验选取发电机空载励磁电流 的 10%进行起励装置设计是可行的， 所以，在计算起励电流时按照发电机空载励 磁电流的 10%进行计算。83 发电机转子电阻估算发电机转子电阻为发电机额定励磁电压与额定励磁电流的比值。即 Rz=UFN/IFN其中： Rz 为发电机转子电阻UFN 为发电机额定励磁电压IFN 为发电机额定励磁电流84 直流起励一般情况下， 起励电源 取自厂用直流 220V 电源。起

15、励电阻 按下式计算：RQL =UQL/I QL -R z其中： RQL 为起励电阻UQL 为起励电源电压额定值（ 220V）IQL 为确定的起励电流Rz 为转子电阻起励电阻功率 按下式计算：Wrql1 = Uql2*Rql其中：Wrql 为起励电阻的计算功率Uql为起励电源电压额定值（220V）RQL 为起励电阻实际上，考虑起励时间很短（5秒），起励电阻的实际功率（WRQL）按计算功率的 10%进行计算。9. 电缆选用计算额定励磁电压 Ufn额定励磁电流 Ifn电缆选用应满足 1.1倍励磁电流下长期运行的要求，同时要满足现场安装方 便和经济性的要求。电缆的电流密度为 2.5A/mm 2。91

16、转子侧电缆导线截面积 ：Sz= （ Ifn X1.1） 12592 励磁变压器低压侧电缆截面积 ：SJ=（ Ifn X1.1 X 0.816 ） /2.5设计选用YJV单芯铜芯电力电缆（交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆） ， 电缆额定电压为0.6-1kV。（ YJV电缆工作温度达90度，而VV只有70度，同截面积YJV电缆 载流量大）附电缆载流量表es. c)(m(25. C) U) iv/H (25. C) M iv/l 25. iv/lO £?s«O £CUt Ow IF1JV13 13 30.86 13 13 30.860 的 0.850 74 (m2 /

17、< 4860io7 867W7 88$57.88aO 厂32 40 T« - S 1«5 lt»2/c 65厂<6tIM<CI405<6t« s$心« 4.67& 加 2 /c W1102952 552 562 551082960 75 2 665 2.6T 25-2/c l!SISO1671能1盘】肝1©198Q IQ0 LI105 11t轴2/c虧itt13511?1 111.19u$i.3t« l» 1.2働129 5th«2/c 1102301.010&0.

18、860.9210J130 160 I J7165 itH10 低 2/c 22028Son0 810 620.S5那0 7185 加 0 6!210 0.UII 直 2/c 280物0.S20<503$053»0.52200 2$0 0<S敘 0.4512 120m 2 /c 300410o.won0.380.42<100235 300 0.X300 0.3613 150m 2 /c 3504800 380 320 330.37抑0.35275 350 0.3360 0.3u mo列030»0.2t0 335100.29320 410 0.2S<15 0.251$ 沁 2 20.2S0.220.240.M0.24390 «5 Ml« 0.2116 300m2/c5600 220.20.210 28TOOD.2ICO 560 0 19580 0.1911 伽t2/cK09