励磁系统重要参数及计算

表6.21-2 励磁系统结构数据表
技术条件与选型
强励电压=2倍的额定励磁电压，当发电机电压下降到80%时，可以连续运行20S。

强励电流=2倍额定励磁电流，可以连续输出20S。

户内环境温度最高40摄氏度。

b).1 励磁系统额定电流
本励磁系统按照超出额定励磁电流10%来进行设计
I fd = I fn ×1.1=3047
1.1
4.2 励磁系统强励电压
采用2倍额定励磁电压作为强励电压Ufp=Ufn ×2=586V 。

设备设计用Ufp=Ufn ×2=586V 作为发电机的正常电压。

1.2
4.3 励磁系统强励电流
采用2倍额定励磁电流作为强励电流Ifp=Ifn ×2=5540A,时间为20秒。

设备用Ifp=Ifn ×2=5540A 进行设计。

1.3
4.4 发电机三相短路时的励磁电流
故障发生0.1秒，直流分量测量元件就能测量到。

参照ANSI/IEEE C37.18.1979标准
-
Ifm Kdc Ifd Ifn
Ifg d x xd Ifdc ⨯=⨯⨯=
'1,0 (xd and x’d 参照标准采用不饱和值), 考虑x’d 的10%的精度取x’d =0.3454。

认为 Ifm = Ifd
A Ifdc 562430472770
1507
3036.003.11,0=⨯⨯=
-
测量的峰值电流在故障发生的0.1s （参照ANSI/IEEE C37.18.1979标准）
Ifdc Ifc ⨯=
3
5
.31,0=3.5/3×5624=6561A (3.5 & 3 是Kc 和Kdc 各自的最大概率值,（参考定义 ANSI/IEEE C37.18-1979)
▪
-
5.1励磁变
参考 IEC 146.1.1, IEC 146.1.2 & IEC 14.1.3
-
励磁变输出电流 :
- 长期输出电流: A I Itn fd 6.24873
2
=⨯=
-
瞬时输出电流: A I Itns fP 45233
2
=⨯= -
励磁变输出电压 :
- 在80%发电机电压下的理想输出电压
V Ufp Uefti 55010cos 8
.0/23=︒
=
π
-
理想输出功率:
KVA Itn Uefti Sefti 7.23693=⨯⨯=
- 感应电压降:
V I Sefti
Uefti
xcc Dx fp 5.403
2
=⨯⨯⨯=π
变压器 xcc≈6% (估计值)
- 外部电压降 ( 晶闸管, 线等…)
V Uefti Vt Df 51.5203,002=⨯+⨯=
Vt0=晶闸管阀电压 (约 1.2V)
0.03的因数相当于3%线路电压降 ，设计时必须考虑现场接线的因素。

励磁变的正常输出电压:
V Dx Df Uefti Utn 9.618)(2
3=+⨯+
=π
变压器的设计电压: Utn= 630V
-
变压器功率： -
长期功率:
KVA Itn Utn Stn 4.271436.24876303=⨯⨯=⨯⨯=
- 瞬时功率:
KVA Itns Utn Sts 3.4935345236303=⨯⨯=⨯⨯=
At internal ambient temperature of the transformer cubicle.
励磁变设计
额定功率:
变压器设计: 在户内励磁间环境温度Stn = 2714 KVA 取3⨯1000KVA at internal ambient temperature of the transformer cubicle
额定输出电压Utn : 630V
额定原边电压 : 20kV
最高长期原边电压 : V 221.120=⨯
额定频率 : 50HZ
在正常操作情况下的频率变化范围
: +/-10% 户内绝缘安装, 高度> 1000m
5.2整流器
5.2.1每一个整流器的提供值
每一个桥的电流：
在 I fd 情况下的平均电流:
A I Ithm fd
10163==
在 I fd 情况下的有效电流值RMS:
A I Ithe fd 175931
=⨯=
在 I fp 情况下的平均电流值:
A I Ithp fP
18473==
每一个整流器的特征：
整流器数 : 3桥运行 at N-2
运行桥数 : 3
每桥晶闸管数 : 6
每个晶闸管快熔数 : 6 (每个晶闸管1个)
每个整流器风扇数
: 2 每一桥的检测 : 气流探测器
整流桥的电流设计：
50°C 的长期电流输出 : A Ifd 3047=
4桥最大过载20秒后，15分钟后允许再次过载。

输出返回电流: A Iep 3370=
整流桥的设计值: Ithn = 1700Adc
在I fd =3047 A 环境温度45°C 情况下，晶闸管节温: <115°C
过载能力 20s
A Ithov 5540≥
在环境温度45°C 情况下，过载周期后，晶闸管节温: <125°C
晶闸管反向电压
V V Utn V RRM RRM 2450275.2≥⇒⨯⨯≥
晶闸管额定值: V RRM >2500V
灭磁电阻
(参考 ANSI/IEEE C 37.18)
在最大峰值电压基础上
转子绝缘电压: Vrms Vfi 2930=
- 灭磁开关最大电压开断能力: 每极3000V
选择最大峰值电压(Upc):
最大峰值电压必须低于转子绝缘的 30~50% 并且低于灭磁开关最大开断电压
V Upc 1700≤
而发电机短路时，灭磁电阻通过灭磁开关投入时，峰值电压通过非线性电阻时出现。

基于直流灭磁开关最大开断电压(See chapter 5.4)
直流灭磁开关主触点最大开断电压: V Ubx 1500=
而发电机短路时，灭磁开关断开时，磁场峰值电压出现，这时励磁变与励磁系统输出电压为零。

能量计算 : I R T W fp f D 2'2.12
1⨯⨯⨯⨯= MJ W 41.9=
电阻设计:
电阻 12MJ ，1500V 以下
类型: FME/600A/US182/91P/2S
直流磁场断路器
在下文中， 45°C 相当于40；°C 环境温度加直流磁场断路器柜内温升。

这个柜子的设计为当开关动作时，会引起+5°C 的环境温升
作电压:
Unx≥U fn CB 设计: Unx=1500V
主触点额定最大断路电压:
Ubx≥最大磁场穿过电压
发电机短路时，灭磁开关断开时，磁场最大电压出现，
这时励磁变与励磁系统输出电压为零。

最大电压=1700V CB 设计值=3000V
两个单独的二极开关
Rated continuous current of the main contacts at 45°C:
额定主触点在45°C 连续电流为：
励磁系统设计电流3047A
No derating of the breaker current up to 55°C.
CB设计值nx= 5000A
主触点的瞬变电流：
20秒。

CB设计值：Itx= 11000A 20秒
Itx5540
A
励磁柜电功耗
照明加热器电源
电压230Vac 50Hz 单相-10% +10%
功耗2000W 稳态；5600W 峰值
控制器，继电器AVR…
电池1
电压: 220Vdc -20% +10%
功耗nsumption: 300W 稳态eady state (5200W 峰值出现在灭磁开关闭合时)
电池2
电压: 220Vdc -20% +10%
功耗nsumption: 300W 稳态eady state (5200W 峰值出现在灭磁开关跳
闸时)
DC 起励电源
电压: 220Vdc -20% +10%
功耗:
260A – 10 秒(15% 空载电流)。