励磁系统设计选型计算书.docx
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励磁系统设计选型计算书
励磁系统设计选型计算书
本标准适用于我公司在针对自并励系统的、方案设计、生产设计等计算进程.
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刻常数:
二.系统要紧元件的设计计算
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那么应考虑在一次电压为80%额定电压时仍能知足强励要求,即:
方式二:
按新算法不考虑机端电压下降80%,即:
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
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形下,在计算小机组的励磁变压器容量时强励倍数按倍考虑。
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信:
S=
=
*U2*Ifn**
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
为三相全控桥交直流侧电流的换算系数
事实上,在确信实际利用的变压器容量时,要考虑实际选择的容量是不是与计算的变压器容量相较有5-10%的裕度,在知足技术要求的前提下尽可能选择低容量的变压器,有时要通过调整换弧压降来确信最终的变压器容量。
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
每臂元件经受的最大反向电压应小于元件重复反向峰值电压,即:
其中:
过电压余度系数,一样取
过电压冲击系数,一样取,现取
电源电压升高系数,一样取~,现取
桥臂反向工作电压最大值,UARM=*整流变副边电压
由此,可算出:
UARM=2****整流变副边电压=整流变副边电压
(南瑞计算方式:
3*
*整流变副边电压)
(科大创新计算方式:
3**
*整流变副边电压)
(洪山计算方式:
*
*整流变副边电压)
2.2可控硅额定通态平均电流计算
ITa=()KfbId=()*KfbIFN
其中:
():
平安系数,本计算取2
Kfb:
操纵角为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=
Id:
为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
依照计算可选择可控硅:
()-()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治理的实际
情形(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。
(科大创新计算方式:
单柜额定输出电流/)
(洪山计算方式:
3***额定励磁电流)
(南瑞计算方式:
单柜额定输出电流/)
3整流桥并联支路计算
3.1整流桥额定电流的确信
设计原那么:
整流桥的额定电流是依照可控硅及其散热组件在必然的条件下,阻碍可控硅发烧平安的电流极限,在选择整流桥时,整流桥的额定电流必需要知足倍励磁电流下长期运行及强励20秒的运行要求,在整流桥的发烧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×
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依照下式计算:
其中:
为电流裕量系数;
为单柜最大持续电流值,此处取倍额定励磁电流。
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知足要求(在咱们现有的设计中都是单柜单臂单元件结构),不然就要考虑从头选择可控硅。
3.3整流桥的并联数:
并联整流柜的数量由下式计算:
其中:
为可控硅许诺过载倍数,取;
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,一样
(额定励磁电流),此处取(可依照设计计算需要做调整),
若是
<
那么单整流桥能够知足包括发电机强励在内的所有运行工况。
实际按N-1原那么考虑,选并联整流桥数为2。
注:
实际的系统设计中,出于靠得住性、机构设计(主若是母排、电缆安装问题)的考虑,有时即便单整流桥能够知足励磁系统的设计要求,往往也要依如实际情形选择双桥或双柜的结构,一样来讲,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电路形式的确信
在以往的设计中,咱们要紧选择每臂一个快熔的三相全控整流电路,但在小励磁系统当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=(~)×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××K)≤
(适用于单臂单快熔)
IR≤(IRN=IR×K=Ifn××K)≤
(适用于单相单快熔)
其中:
IR为额定励磁时流经每一个桥臂的电流有效值,IR=Ifn×(或)
Ifn为系统额定励磁电流
K为综合系数,为裕度系数、散热体会系数,风速修正系数,环境温度系数
的综合,常取~。
设计当选择。
为可控硅元件通态平均电流值。
注1:
快速熔断器在IRN时4小时内可不能熔断,在6IRN时20ms就能够熔
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治理的实际情形,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。
(南瑞计算方式:
(~)*单柜额定输出电流)
(科大创新计算方式:
*单柜额定输出电流/)
5.灭磁开关的选择
5.1额定电压的选择
选型原那么:
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
选型原那么:
灭磁开关的工作电流大于并接近于额定励磁电流的倍
注:
实际选择时除要知足上述规定外,还要考虑灭磁开关产品的电压、电流系列。
6.灭磁爱惜的选择计算
6.1爱惜配置
通常,励磁系统配置的过压爱惜有整流桥交流侧过电压爱惜(浪涌吸收);整流桥直流侧过电压爱惜(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爱惜。
具体选择什么样的爱惜视技术协议而定,一样地,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爱惜和浪涌吸收爱惜。
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样选择线性灭磁,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,同时转子经受的过压倍数越高,灭磁电阻为励磁绕组热态电阻值的3~5倍。
6.4非线电阻的灭磁爱惜计算
关于FR1残压的选择,依照IEC规定,其荷电率不得大于。
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:
那个地址
发电机空载励磁电流(A);
直轴瞬变开路时刻常数;
转子绕组电阻15︒C(Ω),
/
;
k机组特性系数,一样水电取;
最后,按67%的裕度考虑。
例如:
W=按67%的裕度考虑取。
每一个阀片的利用容量为10KJ,实际选择24片阀片。
标称能量:
,利用能量:
1)尖峰吸收器SPA(直流侧尖峰过电压吸收器):
UΔ=
×Uac
不加SPA显现的尖峰值为:
Ui=×UΔ
尖峰吸收器SPA残压:
U残=
×Uac××=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
一样情形下大容量励磁变压器高压侧装设两组CT乃至三组CT(具体要求见技术协议),高压侧CT供变压器爱惜和测量用。
小容量变压器(小于800KVA)高压侧一样装一组爱惜CT(详细配置查询技术协议)
7.1CT电流计算:
原边电流
A
副边电流
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
7.2CT变比计算:
一样原那么:
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要紧用做励磁变爱惜的采样器件,关于变比的选择除按上述规定外一样以爱惜的要求为准。
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
直流起励一样用于起励电流较小的场合,不然在起励刹时对厂用直流系统冲击较大;交流起励一样用于起励电流较大的场合。
事实上,除非用户有专门的要求,关于空载电流小于500A的情形选择直流起励;关于空载电流大于500A的情形选择交流起励。
8.2起励电流数值确信:
不管是直流起励仍是交流起励,依照现场投运体会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,因此,在计算起励电流时依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
一样情形下,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为确信的起励电流
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
事实上,考虑起励时刻很短(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
电缆选用应知足倍励磁电流下长期运行的要求,同时要知足现场安装方便和经济性的要求。
电缆的电流密度为/mm2。
9.1转子侧电缆导线截面积:
SZ=(
×)/
9.2励磁变压器低压侧电缆截面积:
SJ=(
××)/
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。
(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
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- 系统 设计 选型 计算