整流机组短路电流的计算文档格式.docx
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整流系统结构和技术参数
2
整流电源系统短路阻抗计算
2.1
调压变压器阻抗
2.1.1
电阻分量RTB
1)根据文献[1],按短路损耗(折算至整流变压器阀侧)计算,其电阻分量RTB为:
RTB=△PTD/3(IZ2N)2
=463.06×
103/3(4×
15102)2
=0.042×
10-3Ω=0.042mΩ
式中:
△PTD——调压变压器短路损耗(额定容量下、油温75℃);
IZ2N——整流变压器阀侧额定电流,
IZ2N=37000/(2×
1.225)=15102A。
2)按绕组实测直流电阻(折算至整流变压器阀侧)计算RTB。
在油温为18℃的条件下,调压变压器一次侧(Y形连接)各相绕组直流电阻ROA、ROB和ROC的实测值为ROA=ROB=ROC=761mΩ;
在油温为18℃、调压变压器二次侧有载开关在额定分接挡位(78挡)的条件下,调压变压器二次侧(△形连接)各相之间直流电阻Rab、Rbc和Rca的实测值为Rab=Rbc=Rca=92mΩ,调压变压器的电阻分量RTB为:
RTB=ROA/(kTBkZB)2+Rab/2kZB2
=761/(3.627×
57.76)2+92/2×
57.762
=0.031mΩ
kTB=3.627——调压变压器的电压变比(有载开关在额定分接挡位78挡的条件下);
kZB=57.76——整流变压器的电压变比。
考虑到调压变压器实际运行状况,取RTB=0.042mΩ更符合实际情况。
2.1.2
电抗分量XTB
1)按实测数据(折算至整流变压器阀侧)计算XTB
有载开关在额定分接挡位(78挡)时,将调压变压器二次绕组短接,给一次绕组加励磁电压。
测得调压变压器一次线电流I1=140.43A时,一次线电压UAB=12694V。
忽略电阻的影响,则有:
XTB≈ZTB=UAB/(
I1kTB2kZB2)
=12694/(
×
140.43×
3.6272×
57.762)
=0.00119Ω=1.19mΩ
2)按相对短路阻抗电压(折算至整流变压器阀侧)计算XTB
调压变压器的相对短路阻抗电压UTD=11.46%,调压变压器的基准容量Sj=SN(额定容量)=2×
54.99MVA,可以求得调压变压器的基准电抗Xj为:
Xj=UZ22/Sj=10502/(2×
54.99×
106)
=10.025×
10-3Ω=10.025mΩ
UZ2=1050V——整流变压器阀侧线电压。
根据文献[1],调压变压器的电抗分量XTB为:
XTB=UTD·
Xj=0.1146×
10.025×
10-3
=0.00115Ω=1.15mΩ
考虑到调压变压器实际运行状况,取XTB=1.19mΩ更符合实际情况。
2.2
整流变压器短路阻抗
2.2.1
电阻分量RZB
1)根据实测数据计算
在油温为18℃时,测得整流变压器一次侧Y形连接绕组两相之间的直流电阻RAB=163.4mΩ,折算至整流变压器阀侧时,可以求得整流变压器一次侧一相的等效直流电阻RZB1为:
RZB1=RAB/(2kZB2)=163.4/〔2(57.76)2〕=0.024mΩ
在油温为18℃时,测得整流变压器二次侧(即阀侧)绕组两相之间的直流电阻Rab=0.15mΩ,由此可以求得整流变压器阀侧一相的等效直流电阻RZB2为:
RZB2=Rab/2=0.15/2=0.075mΩ
整流变压器的电阻分量RZB为:
RZB=RZB1+RZB2/2=0.024+0.075/2=0.0615mΩ
2)按短路损耗计算
根据文献[1],按短路损耗,以求得整流变压器的电阻分量RZB为:
RZB=RZB1+RZB2/2=ΔPZD/〔3×
2(2×
IZ2N)2〕
=480210/〔6(2×
15102)2〕=0.00009Ω=0.09mΩ
ΔPZD——整流变压器短路损耗(额定容量下、油温75℃);
IZ2N——整流变压器阀侧额定电流。
为了将整流变压器一次侧直流电阻RZB1和二次侧直流电阻RZB2区分开来,所以取RZB1=0.024mΩ、RZB2=0.075mΩ,取整流变压器的电阻分量RZB=0.0615mΩ。
2.2.2
电抗分量XZB
1)按实测数据计算XZB
将整流变压器二次绕组中的一组短接,给一次绕组加励磁电压。
测得整流变压器一次线电流IZ1=531.1/2=265.55A时,其线电压UZAB=2025.4V。
XZB≈ZZB=UZAB/(
IZ1kZB2)=2025.4/(
265.55×
57.762)=0.00132Ω=1.32mΩ
2)按相对短路阻抗电压计算XZB
整流变压器的相对短路阻抗电压UZD=6.36%,整流变压器的基准容量SZj=SZN(整流变压器额定容量)=54.99MVA,可以求得整流变压器的基准电抗XZj为:
XZj=UZ22/SZj=10502/(54.99×
106)=20.05×
10-3=20.05mΩ
根据文献[1],整流变压器的电抗分量XZB为:
XZB=UZD·
XZj=0.0636×
20.05×
10-3=0.00128Ω=1.28mΩ
考虑到整流变压器实际运行状况,取XZB=1.32mΩ更符合实际情况。
2.3
自饱和电抗器阻抗
2.3.1
电阻分量RM
自饱和电抗器的电阻分量RM按测得的实际损耗来计算,每台自饱和电抗器中含有12个自饱和电抗器单体。
在额定电流下、油温为75℃时,实际测得一台自饱和电抗器的功率损耗ΔPM=38500W,这样就可以计算出一个自饱和电抗器单体电阻分量RM为:
RM=ΔPM/(12×
IM2)=38500/(12×
107302)=0.028×
10-3=0.028mΩ
IM=10730A——自饱和电抗器电流。
2.3.2
电抗分量XM
根据实践经验和该整流电源系统的实际情况,取自饱和电抗器的电抗(含阀侧交流母线的电抗)XM=0.75mΩ。
2.4
整流系统的短路阻抗分布图
根据2.1,2.2,2.3的计算值和实测值可做出整流系统的短路阻抗(额定条件下的等效阻抗)分布图,如图2所示。
图2
短路阻抗(额定条件下的等效阻抗)分布图
由于电网的最大短路容量(7676MVA)远大于整流机组的容量(约110MVA),所以在计算整流器阀侧短路电流时,电网的短路阻抗可以忽略不计,它对计算结果的影响不大,只是计算值稍大一些。
故图2中未计入电网的短路阻抗。
3
直流侧短路(稳态)电流
一个整流电源机组的阀侧绕组有四组,每组绕组对应一个三相桥式整流电路。
直流侧发生短路时,一个整流电源机组的总阻抗等值电路如图3所示。
图3
直流侧短路等值电路
图中:
Ea=UZ2/
=1050/
=606V——整流变压器阀侧等值相电压[1];
Xg=XTB+XZB/2+XM/4=1.19+0.66+0.19=2.04mΩ——直流短路等值电抗;
Rg=RTB+RZB1/2+(RM+RZB2)/4=0.042+0.012+0.026=0.08mΩ——直流短路等值电阻;
Zg=
=
=2.0415mΩ——直流短路等值阻抗[1]。
3.1
整流变压器每个阀侧绕组的线电流有效值ID1[1]
ID1=(1/4)×
Ea/Zg=606/(4×
2.0415×
10-3)=74.2kA
3.2
三相整流桥每个桥臂的短路电流有效值IbD1[1]
IbD1=Ea/(4·
Zg)=606/(4·
10-3)=52.5kA
3.3
每个三相整流桥的直流短路电流平均值IbDP1[1]
IdDP1=1.35×
(Eq/4Zg)=1.35×
606/(4×
10-3)=100.2kA
4
桥臂短路时(稳态)短路电流
当一个整流机组中有一个整流臂因整流器件被击穿,而发生桥臂短路时,其短路阻抗Zbg为:
Zbg=
=3.265mΩ
Xbg=XTB+XZB+XM=1.19+1.32+0.75=3.26mΩ——桥臂短路电抗;
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