励磁系统选型计算书
一. 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Xdˊ 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:
U2KUfn0.81.35cosmin
方式二:按新算法不考虑机端电压下降80%,即:
U2KUfn1.35cosmin
其中: U2为变压器二次电压
K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
文案大全
实用文档
αmin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 =3U2Ie
=3* U2*Ifn*1.1*0.816 其中:
S为变压器计算容量 U2为变压器二次电压 Ie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降来确定最终的变压器容量。
接线组别:Y/△-11,或△/ Y-11 额定容量: kVA 原边电压: kV 副边电压: KV 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:
文案大全
实用文档
URRMKuKcgKeUARM
其中:Ku过电压余度系数,一般取2.0-2.5 Kcg过电压冲击系数,一般取1.50,现取1.5 Ke电源电压升高系数,一般取1.05~1.10,现取1.1
UARM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=2*1.5*1.1*1.414*整流变副边电压=4.67-5.83*整流变副边电压
(南瑞计算方法: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
ITa=(1.5-2)KfbId=(1.5-2)2.0*KfbIFN 其中:(1.5-2):安全系数,本计算取2
Kfb: 控制角为0º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=0.368
Id: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 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:3*1.1*0.368*额定励磁电流) (南瑞计算方法:单柜额定输出电流/1.25)
文案大全
实用文档
3 整流桥并联支路计算
3.1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×1.1 实际设计单柜额定电流为( )A
3.1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:
np10.43KaIfmax IT其中:Ka为电流裕量系数;
Ifmax为单柜最大连续电流值,此处取1.1倍额定励磁电流。
IT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:
np2IfK
1.2KbIT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(3~4)Ifn(额定励磁电流),此处取3.5(可根据设计计算需要做调整),
如果np23.5()1.4() < 1.0
1.2Kb()Kb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。
文案大全
实用文档
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
4.1 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电路。 4.2 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=(1.2~1.3)×U2 4.3 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×K= Ifn×0.577×K)≤IT(适用于单臂单快熔) IR ≤(IRN=IR×K= Ifn×0.816×K)≤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×0.577 (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1.3~1.5。设计中选择1.5。
IT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
文案大全
实用文档
5.1 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 5.2 额定电流的选择
选型原则:灭磁开关的工作电流大于并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 6.1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。
6.2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。
6.3线性灭磁电阻计算
在线性灭磁系统中,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3~5倍。
Rrmc(3~5)R
f6.4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:
W50.5I2oTRk0.16MJ
fd0f这里 If0 发电机空载励磁电流(A);
文案大全
实用文档
Td0 直轴瞬变开路时间常数;
Rf 转子绕组电阻15C(),Ufn/Ifn; 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: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:0.24MJ 1)
尖峰吸收器SPA(直流侧尖峰过电压吸收器): UΔ=2×Uac
不加SPA出现的尖峰值为: Ui=2.5×UΔ
尖峰吸收器SPA 残压:
U残=2×Uac ×1.12×1.5=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
一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
I1S3U110S3U23 A
副边电流
I2 A
I1:变压器原边电流
I2: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:
一般原则: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
文案大全
实用文档
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。 8.2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。 8.3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 8.4直流起励
一般情况下,起励电源取自厂用直流220V电源。 起励电阻按下式计算:
RQL=UQL/IQL-Rz 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)
文案大全
实用文档
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。 9.1 转子侧电缆导线截面积: SZ=(Ifn×1.1)/2.5
2
9.2 励磁变压器低压侧电缆截面积: SJ=(Ifn×1.1× 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
文案大全
实用文档
文案大全
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容