50mw电站励磁系统参数的计算
50MW发电机电气规程
湖北金盛兰冶金科技有限公司能源动力厂85MW发电机运行操作规程一、适用范围：本规程适用于湖北金盛兰冶金科技有限公司能源动力厂85MW发电机。
二、编制依据1、发电机运行规程”（中华人民共与国电力工业部制订）2、制造厂技术说明书，3、结合现场实际与运行经验。
二、设备型号及参数：本机组规模为一台265t/h高温超高压煤气锅炉与一台80M高温超高压带一次中间再热汽轮机组（配85M发电机），主接线采用单元制方式,发电机容量85MW发电机端电压10、5KV，主变压器采用100MV带有载调压双圈变压器,电压升高至35KV,采用一回35KV电缆接入金盛兰公司220KV变电站35KV母线并网。
本机组为南京汽轮电机（集团）有限责任公司生产得QFW85发电机,励磁机由一台主励磁机与一台副励磁机组成，主励磁机采用一台三相交流无刷励磁机，副励磁机采用一台单相永磁发电机，转子通过法兰同同步发电机联接在一起，组成三机无刷励磁系统。
2）、中性点电阻器柜技术参数5）、主变压器技术规范（有载调压）:3、发电机继电保护规范1）、发电机变压器组继电保护装置采用国电南京自动化有限公司发电机差 动、后备保护装置DGT801UD 发电机测控装置PSR661U 变压器差动保护装置PST641U 变压器后备保护装置PST642U 变压器非电量保护装置PST644U 数字 式综合测控装置PSR661等组成。
本定值单由都市环保工程技术有限公司给出。
继电保护定值通知单一、汽轮发电机保护 13、发电机过负荷保护5 、发电机定子接地保护6、发电机失磁保护7、发电机定子过电压保护、主变压器保护发电机得启动操作，必须得到值长命令方可操作。
1、机组启动时应具备得条件1）、绝缘试验合格。
2）、继电保护装置试验合格。
3）、设备标志明了、齐全。
4）、保护装置、自动装置得传动试验，试验音响、灯光信号良好，符合机组启动条件。
2、启动前得检查：1）、发电机及有关设备得工作已全部终结，临时安全措施全部拆除，现场清洁整齐,无遗留物品。
励磁系统参数计算
########大学毕业论文设计50MW电站励磁系统参数计算指导老师：胡先洪王波、张敬学生姓名：########《电气工程及自动化》2002级目录1发电机组参数A.额定容量（MVA）B.额定功率因数（滞后）C.额定电压（kV）D.额定频率（Hz） 50E.相数 3F.空载励磁电压（V） 62G.额定负荷及功率因素下励磁电压（V） 164H.空载励磁电流（A） 592I.额定负荷下励磁电流（A） 1065J. 励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V ） 1500K. 励磁绕组75?C 的电阻（?）L. 直轴瞬态开路时间常数T?do(s)M. 直轴瞬态短路时间常数T?d(s)N. 直轴同步电抗（Xd ）O.直轴瞬态电抗（Xd ’） 2 励磁变压器技术参数计算2.1 二次侧额定线电压计算励磁系统保证在机端正序电压下降到额定值的80％时，能够提供励磁系统顶值电压。
励磁系统顶值电压为发电机额定容量时励磁电压的倍。
A. 具体计算公式：式中：Ku----电压强励倍数（α=10?时），取倍（在80%U GN 下）。
fN U -----发电机额定容量时励磁电压。
B. 针对本文设计发电机组：︒⨯⨯⨯=10cos 35.18.01640.22fT U =308V 综合考虑，取fN U =360V2.2二次侧额定线电流计算励磁系统保证当发电机在额定容量、额定电压和功率因素为的励磁电流的倍时，能够长期连续运行。
A.具体计算公式：式中：K------裕度系数。
I-----发电机额定容量、额定电压和功率因素时励磁电流。
fNB.针对本文设计发电机组：2.3额定容量计算取标准容量：630KVA励磁变压器设计参数表：3 晶闸管整流元件技术参数计算3.1 晶闸管元件额定电压的选择在倍负荷运行温度下，晶闸管整流器所能承受的反向峰值电压不小于倍励磁变压器二次侧最大峰值电压。
A. 晶闸管反向重复峰值电压具体计算公式：式中：K -------电压裕度系数，取；fN U ------励磁变压器二次侧线电压。
励磁变过流与强励配合计算实例
励磁变过流与强励配合计算实例内容：励磁系统技术交流、资料共享的平台关注：点击标题下方的【励磁技术交流】励磁变过流与强励配合计算实例一、励磁变电流折算正常运行时：三相全桥整流电路二、某300MW机组实例1、第二套保护定值（DGT801）DGT801励磁变过流保护序号保护装置内容变比整定值(一次〕整定值（二次〕备注一电流定值800/5 星接208A 1.3A延时6S 程序跳闸DGT801励磁变速断序号保护装置内容变比整定值(一次〕整定值（二次〕备注一电流定值800/5 星接640A 2.5A延时0.3S 程序跳闸2、第一套保护定值（PCS985）励磁变过流保护序号定值名称最小值最大值整定值单位1 过流I段定值0.1 100 2.5 A2 过流I段延时0 10 0.3 s0 1.074E+09 全停3 过流I段跳闸控制字0.1 100 1.3 A4 过流II段定值0 25 6 s5 过流II段延时6 过流II0 1.074E+09 全停段跳闸控制字1 励磁I侧7 励磁过流CT选择03、励磁变参数型式三相干式型号2BSCR-3150/20额定容量（KVA）3150（自冷AN）额定电压（V）高压20000 低压750额定电流（A）高压90.9 低压24244、强励参数发电机额定励磁电流Ie：2500A强励：2倍额定励磁电流 10s强励时最大电流Ilmax=2500*0.816*1.2*2=4896A （励磁变低压侧）Il2=4896*5/3000=8.16A折算：Ihmax=4896*90.9/2424=183.6A （励磁变高压侧）Ih2=183.6*5/800=1.15A注：考虑励磁变低压侧谐波影响，将转子电流折算至励磁变低压侧电流时取1.2倍可靠系数。
5、参数校核励磁变过流与强励配合比较：183.6A<>结论：励磁变过流可躲过强励三、某600MW机组实例1、第一套保护定值（DGT801）DGT801励磁变过流保护序号保护装置内容变比整定值(一次〕整定值（二次〕备注一电流定值1000/5 星接600A 3A 全停延时0.3秒DGT801励磁变速断按保护序号保护装置内容变比整定值(一次〕整定值（二次〕备注一电流定值1000/5 星接800A 4A 灵敏度2.3延时0.3秒2、第一套保护定值（T35）T35励磁变速断——Phase TOC 过流定时限停用1000/5 高压侧 Ie＝0.91A In＝5A(pu) Ue＝100V PARAMETER PHASE TOC1Function EnabledSignal Source 20kV (SRC 1)Input RMSPickup 2.2pu (11A)Curve Definite TimeTD Multiplier 0.3sReset InstantaneousVoltage Restraint DisabledBlock A OFFBlock B OFFBlock C OFFTarget Self-resetEvents EnabledT35励磁变过流——Phase TOC 过流反时限停用1000/5 高压侧 Ie＝0.91A In＝5A(pu) Ue＝100V PARAMETER PHASE TOC2Function EnabledSignal Source 20kV (SRC 1)Input RMSPickup 0.8pu (4A)Curve Definite TimeTD Multiplier 0.3sReset InstantaneousVoltage Restraint DisabledBlock A OFFBlock B OFFBlock C OFFTarget Self-resetEvents Enabled3、励磁变参数型式ZLSC9-6300/20 调压方式无载调压容量比6300/6300kVA 容量6300kVA电压比20/0.88kV 相数三相额定电流181.86/4133.3A 投入日期2008.4.21高压侧变比1000/5 低压侧变比6000/54、强励参数发电机额定励磁电流：4145A强励时最大电流Ilmax= 4145*0.816*1.2=8117.6A 励磁变低压侧Il2=8117.6*5/6000=6.76A折算：Ihmax=8117.6*181.86/4133.3=357.2A 励磁变高压侧Ih2=357.2*5/1000=1.79A5、参数校核励磁变过流与强励配合比较：1.79A<>结论：励磁变过流可躲过强励。
励磁计算公式
励磁计算公式
1.晶闸管：
（1）快速计算方式：I=I Le ×1.5,U=U Le ×12 （2）常规计算方式：
2）额定正向平均电流：
Le 3.（线性、非线性）灭磁电阻：
2-6
0026112310 /k4
2
1.30.73 5.00.59.920.08130810/0.90.20( MJ)
f de d f W k k k T R I -'=⨯⨯⨯⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= I fo 为空载励磁电流。
熔断器的额定电压U NF ：U NF （三相桥式电路）
熔断器的额定电流I NF ：I NF ≥I F ·k a ·k T ·k I ≥k ·I F
环境温度系数k a ，冷却条件系数k T ，电流裕度系数k I ；k 值一般可取1.5～2。
I2t 值的核算：I2tF ≤0.9I2tD
半导体器件允许通过的I 2t D ；快速熔断器的I 2t F 值；
分断能力的核算：计算交流侧短路的稳态电流有效值。
燃弧峰值电压：为熔断器工作电压的2～2.5倍 5.励磁变：
（1）快速计算公式：
容量：S N =3.14×I Le ×U
Le 副边电压：U 2=U Le ×1.88 （2）常规算法：
2）励磁变副边线电流（0.8976 I
Le
）
3）励磁变压器容量2.996 I
Le ×U
Le
6.电缆：
电缆截面按经济电流密度计算，依据设计院选型计算经验算法，电缆采用电缆沟敷设方式：交流侧电缆电流密度为（2.5-3.0）A/mm2，直流侧电缆电流密度为（2.0-2.5）A/mm2；。
励磁系统设计计算书
600MW汽轮发电机组自并励励磁系统设计计算书二00八年十二月目录一、励磁变压器选择计算 (3)1、二次侧线电流计算 (3)2、二次侧额定线电压计算 (3)3、额定输出容量计算 (4)4、各工况触发角计算 (4)5、短路电流试验的核算 (5)6、空载升压130%试验核算 (5)7、网侧电压分接头确定 (5)二、励磁系统短路电流计算 (6)1、励磁变低压侧短路 (6)2、整流柜出口短路 (6)3、灭磁开关出口短路 (7)4、滑环处短路 (7)三、硅元件及整流桥技术参数计算 (7)1、硅元件额定电压的选择 (7)2、硅元件额定电流的选择 (7)四、硅元件快熔计算 (9)1、快熔额定电压的选择 (9)2、快熔额定电流的选择 (9)3、快熔熔断特性的校核 (9)五、冷却系统技术参数计算 (10)1、硅元件发热量 (10)2、铜母排发热 (10)3、整流柜快速熔断器发热 (11)六、灭磁开关的计算及选择 (11)1、磁场断路器电压的选择 (11)2、磁场断路器电流的选择 (12)3、磁场断路器分断电流及弧电压的选择 (12)4、磁场断路器短时耐受电流的计算及选择 (12)5、正常灭磁原理及动作顺序 (13)6、滑环处短路故障时灭磁原理及动作顺序 (13)七、灭磁电阻的计算及选择 (13)1、线性灭磁电阻阻值的计算 (13)2、线性灭磁电阻选择 (14)3、灭磁能量的计算 (14)八、过电压保护装置的计算及选择 (16)1、过电压保护装置原理接线图 (16)2、氧化锌非线性的性能及过电压保护原理 (16)3、发电机转子绝缘对过压保护装置的要求 (17)4、用户在现场对过压保护装置的检测、试验方法 (18)600MW 汽轮发电机组自并励励磁系统技术参数设计计算书一、励磁变压器选择计算励磁变压器为励磁系统提供电源，专门应用励磁整流系统的变压器，其输入容量包括输出容量、附加损耗容量和谐波损耗容量，励磁变压器设计时根据输出容量考虑到整流系统的谐波损耗及变压器附加损耗（详见励磁变压器资料）。
励磁计算
励磁整流变压器的选型与计算 新闻出处：来源网络发布时间：2006年08月28日摘要：整流变压器的选型和计算是发电机用户经常遇到的技术问题。
由于小水电的特殊环境条件，经典理论计算公式的结果往往不符合实际，本文就此作一些探讨，提出一组简明的计算方法。
本文的讨论基于如下的条件：400V低压同步发电机组，并网运行，三相晶闸管整流，基层用户使用的角度（用户向制造商提供订货数据，不涉及变压器制造的参数设计）关键词：干式整流变压器晶闸管整流励磁同步发电机小水电1.概述在小水电励磁设备的选型配套或维修升级的工作中，电站用户常常遇到整流变压器参数计算的问题。
很多电工设计手册都提供了整流变压器的设计公式，但这些公式适用的是标准的应用条件，与小水电的实际运行环境有所差别，据此设计的变压器可能不太切合实际。
同时小水电基层的专业技术人员也缺乏,用户通常觉得整流变压器的选型计算很困难。
因此为基层用户提出一个简明计算方法是很有必要的。
1．1整流方式的选择：目前低压机组基本上都采用自励式静止晶闸管励磁方式。
其整流方式一般有三相全波半控整流和三相半波整流两种（图1）.全波整流的变压器效率比较高（95％），波形比较好。
半波整流的硅元件较少，但变压器二次绕组有直流电流通过，效率比较低（74％），波形畸变大，用在小于10kW的整流电路,不过一些早期设计的较大机组也是半波整流。
两类整流方式的变压器计算公式有所不同。
1．2整流变压器的形式：采用环氧干式变压器。
容量一般在10－100kVA内，标称一次电压（网端）400V，二次电压（阀端）100V以内，电流100－300A内。
由于容量比较小，与整流装置同置一个配电盘体内。
整流变压器冷却方式是自冷，在盘侧不安装封闭板时，散热条件比较好。
1．3绝缘等级与散热方式：小水电使用的干式环氧变压器的绝缘等级一般是B级，绝缘系统最高耐温为130℃，因此变压器满负荷工作时的外表温度有烫手是正常的。
如果对变压器加以有效的强制风冷，其输出功率可以提高10％～30％。
励磁电压计算公式
励磁电压计算公式好的，以下是为您生成的关于“励磁电压计算公式”的文章：在咱们电气工程这个充满奇妙和挑战的领域里，励磁电压计算公式可是个相当重要的家伙。
先来说说啥是励磁电压。
想象一下，电机就像是一个精力充沛的运动员，而励磁电压呢，就是给这个运动员注入能量的“神秘力量”，让电机能够稳定、高效地运转起来。
那励磁电压到底咋算呢？咱们常用的一个公式是：$U_f =4.44fN\Phi$ 。
这里面，$f$ 是频率，$N$ 是励磁绕组的匝数，$\Phi$ 是磁通量。
为了让您更明白这个公式，我给您讲讲我之前遇到的一个事儿。
有一次，我去一个工厂帮忙检修设备。
那台电机出了故障，运转得特别不稳定。
我就开始琢磨，是不是励磁电压出了问题。
我拿着工具，仔细地测量各项参数。
频率没问题，匝数也没差错，可就是感觉不对劲。
后来我发现，原来是磁通量出了岔子。
工厂里的环境比较复杂，一些金属碎屑吸附在了电机的磁极上，影响了磁通量。
这就好比是运动员跑步的时候，腿上绑了个沙袋，能跑快才怪呢！我把那些碎屑清理干净，重新计算了励磁电压，调整之后，电机立马欢快地转起来，那声音，别提多顺耳了。
再回到这个公式，这里面每个参数都有它的讲究。
频率就像是指挥家的节拍，决定着电机的节奏；匝数呢，就像运动员的肌肉纤维数量，越多力量可能越大；磁通量呢，则像是运动员的爆发力，决定了最终能跑多快多远。
在实际应用中，可不能死记硬背这个公式，得灵活运用。
不同类型的电机，不同的工作环境，都可能对这些参数产生影响。
比如说，高温环境下，电阻会变化，这就可能影响到电流，进而影响到励磁电压。
而且，随着技术的不断进步，新的材料、新的设计不断涌现，对于励磁电压的计算也有了新的要求和挑战。
有时候，我们还得结合计算机软件进行精确的模拟和计算。
总之，励磁电压计算公式虽然看起来简单，但其背后蕴含的知识和实际应用中的各种情况，那可是相当复杂和丰富的。
要想真正掌握它，得不断学习、实践，积累经验。
励磁详解
同步机功率极限运行图运行状态的应用研究广西电力职业技术学院王亚忠530007摘要：根据发电机的参考方向、等值电路和电势方程式和相量图，结合同步电机运行时的限制条件画出了全平面的同步电机允许的运行区域（全平面P—Q图），根据P—Q图的四个象限和两个坐标的特点给出了发电机进相、迟相、过励磁、欠励磁；电动机进相、迟相、过励磁、欠励磁；调相机过励磁、欠励磁等工况的严格定义，并对同步发电机运行中调节有功和调节无功的相互影响进行了分析。
关键词：同步电机、发电机惯例、电动机惯例、四个限制条件、全平面P、Q图、进相、迟相、同相、欠励磁、过励磁、有功分量、无功分量1、同步电机全平面P—Q图的形成1.1 参考方向、等值电路和电压程式如图1所示，取同步电机的U 、I 参考方向为发电机参考方向（发电机惯例）图1中，oE 为同步电机的空载电势，不计磁路饱和时，ad f o I E χ=，f I 为转子励磁电流，ad χ为电机的纵轴电枢反应电抗，上式说明同步电机的空载电势与励磁电流f I 成正比。
图中的t χ为同步电机的等效同步电抗，隐极机q d t χχχ==，凸极机θχθχχ2222sin cos q d t +=（θ为I （或aF ）与d 轴的夹角，此式笔者已在另一篇论文中作了证明。
根据图1(b)和基尔霍夫回路电压定律0=∑U ，可写出同步电机的电压方程式：I j U E to ⋅+=χ (1)1.2 P —Q 图的引出设同步发电机带感性负荷，可作出其电压相量图如图2所示。
图2中，ϕ为U 与I 的夹角，即功率因数角i u ϕϕϕ-=。
δ为oE 与U 的夹角，即功角u EO ϕϕδ-=。
向量o '即为U ，向量I j t χ=，其大小与定子电流I 成正比，若视oa 为电流I ，即相当于I 向前旋转了90°，作线段o '⊥，则按发电机的参考方向来看，U应在线段上，从图中也可很方便的证明ϕ='∠=∠b o o aop 。
励磁系统技术参数
GB4728 电气图用图形符号
3 术语 定义和计算方法 3.0.1 静止整流励磁系统及装置 是用静止整流器 晶闸管(可控硅整流器)或二极管整流器 将交流电源整流成直流电源 供给同步发电机可调励磁电流的系统及装置 它包括交流电源 (电压源或电压与电流源 交流励磁机) 功率单元 自动励磁调节器 手动控制部分 灭磁 保护 监视装置和仪表等 是励磁系统强励时励磁电流达到规定的励磁顶值电流的瞬间 励 3.0.2 励磁系统顶值电压
该标准(试行)首次制订发布日期 该标准第一次修订发布日期 高达勇 叶钟黎
1985 年 3 月 9 日 标准编号为 SD135
1989 年 5 月 1 日 标准编号为 SD299
第一次主要修订人员 焦毓炳 聂光启 顾景芳 文伯瑜 喻同直 俞振甫 于启生 本标准由电力部水电站自动化设备标准化技术委员会提出并归口 本版本修订负责单位和人员 电力部电力自动化研究院* 中国水利水电科学研究院
mA)时
3.0.17 非线性电阻的压敏电压 指在规定条件下 两端的电压降 3.0.18 非线性电阻负荷率 3.0.19 压敏电压变化率 指在额定工况下
用 UamA 表示(对氧化锌非线性电阻取
非线性电阻承受电压的峰值与压敏电压之比 UamA
指非线性电阻经能量冲击或长时间运行后的压敏电压变化 用下式表示
本电力行业标准 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 是原水利电力 85(试行)大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件
新增加了条款 2 对条款 4.2.11
4.3.10
根据近年来我国电力系统与主机设备以及元器件的发展水平 现场运行和专业人员 的实际情况以及为使标准尽可能与 IEC 接轨等要求 对 3.8 3.15 4.2.3 4.3.1 4.3.6 4.6 5 和 6 等条款的技术指标 本版本全部按 名词术语 符号 GB/T1.1 1993 定义或措词等进行了修改或删减 85(试行) 要求的格式进行编写的 88
一种中小水电站励磁系统设计的计算方法
一种中小水电站励磁系统设计的计算方法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：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，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 ==* 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。
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：其中：过电压余度系数，一般取2.0-2.5过电压冲击系数，一般取1.50；电源电压升高系数，一般取1.05～1.10；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；kfb：控制角为0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×1.13．1整流桥的并联元件数：整流桥的并联元件数可根据右式计算：其中：为电流裕量系数；为单柜最大连续电流值，此处取1.1倍额定励磁电流。
励磁系统参数整定
瞬时限制功能 正确的表述: 1000MW无刷励磁系统的强励能力表述
为顶值电流1.5倍10秒，顶值电压4倍。
自并励励磁系统强励的表述
• 自并励静止励磁系统顶值电压倍数在发电 机额定电压的80%时不低于1.8倍.
近端三相短路 有ＰＳＳ 高压侧电压
Ｕｈ／ｐｕ
１ ０．９５
０．９ ０．８５
０．８ ０AC1A-1５１０ｔ／ｓ
高压侧电压 （ＡＣ１Ａ－３）
高压侧电压 （ＡＣ１Ａ－４）
小结
• 有Ｉｅｆ反馈的交流励磁机励磁系统在大、 小扰动下总体比无反馈的有利于电力系统 稳定，励磁系统滞后特性差异也较小。
• 建议：空载电压阶跃的超调量宜整定在２０％ 左右．
？ 采用调差有可能提供正的或负的阻尼,从而 影响小干扰稳定性.
调差对滞后特性的影响
调差率主要影响低频段:调差率增加滞后角减少
二、用好发电机短时工作能力 1 过励限制和过励保护
1.1 关于强励的表述
• 1000MW无刷励磁系统的强励能力表述为顶值电 压1.8倍,顶值电流1.5倍10秒.
问题: 1)电机标准改为用励磁电流表达转子过负荷,说明顶
• 主要关注上升时间，标准要求上升时间 ＜０．６ｓ，整定０．２～０．４ｓ。
• 超调量：整定１０～２０％
1.4 发电机空载电压阶跃响应品质对电力系统稳 定性的影响— — 交流励磁机励磁系统
• 因存在交流励磁机这个惯性环节，导致ＰＩＤ参数整 定较为困难。
• 两种解决方法 １）采用增大微分，抵消交流励磁机环节的影响
空载阶跃试验的阶跃量
阶跃量控制在扰动不进入非线性范围 • 大部分自并励采用ＰＩ结构。Ｋ暂态＝Ｋ动态。
励磁计算及选型
所有公式以励磁电流138A。
励磁电压40V为例计算一、励磁变容量的计算方法1、估算：S=Ud*Id*2.1Ud-----------------励磁直流额定电压（例40V）Id------------------励磁核定电流（例138A）励磁变容量S=(40*138*2.1)/1000=11.952kw 励磁变容量可以选定15kw。
二、励磁变的详细计算1.35UL*0.8*cos（10-15）*K=1.8UdUL------------励磁变二次额定电压Cos-----------cos10度到15度cos10=0.985 cos15=0.966K--------------系数为0.97 或0.98IL=0.816*IdIL------------励磁变二次额定电流S=根号3*UL*IL通过以上容量向上折算归档有容量，有一二次额定电压接线组别就可选型。
UL=1.8Ud/(1.35*0.8*cos10*k)=72/(1.35*0.8*0.985*0.97)=72VIL=0.816*138=112.6A励磁变压器为容量15kw 400V比72V 接线组别为Y/Y-12三、可控硅的选型考虑1.8倍的强励强力时间为10S-20S138*1.8=248.4A耐压5-6倍的励磁变二次额定电压5*UL=5*72=360V四、截止电阻的选型3-5倍转子绕组电阻为截止电阻阻值R=（3-5）Ud/Id=5*40/138=1.5欧姆电流为二次控制电流的10%=70%*Id*10%=0.7*138*0.1=10AP=I的平方*R=10*10*1.5=150W五、分流器为200A转75mv。
大唐观音岩水电站励磁系统主要参数计算与选择
大唐观音岩水电站励磁系统主要参数计算与选择一、概述大唐观音岩水电站是我国一座很重要的水力发电工程，励磁系统是其电力系统的关键部分之一、励磁系统的主要功能是为水轮发电机提供足够的磁场以产生电能。
在励磁系统的参数计算与选择中，需要考虑到电站的实际需求，确保发电机的正常运行和发电质量，同时也需要考虑到经济性和可靠性。
二、参数计算1.励磁电源的选择励磁电源是励磁系统的核心部分，它可以是直流电源或交流电源。
在大唐观音岩水电站中，由于发电机所需的励磁电流较大，一般选择直流电源。
根据发电机容量和发电机运行要求，计算出所需的励磁电流和励磁电压，确定励磁电源的容量。
2.励磁电阻的选择励磁电阻用于控制励磁电流的大小。
在大唐观音岩水电站中，电阻的选择需要考虑到发电机的额定功率和励磁电流，并根据电站的实际情况来确定。
3.励磁电感的选择励磁电感用于平衡励磁电流。
在大唐观音岩水电站中，励磁电流的大小与励磁电感的选择紧密相关。
根据发电机的额定功率和电流参数，可以计算出所需的励磁电感。
4.励磁变压器的选择励磁变压器用于将励磁电源的电压变换为适配发电机的励磁电压。
在大唐观音岩水电站中，励磁变压器的选择需要考虑到励磁电压的大小和发电机的容量。
三、参数选择在大唐观音岩水电站中，励磁系统的参数选择还需考虑到经济性和可靠性。
对于励磁电源和励磁变压器等关键设备，应选择具有良好的质量和可靠性的产品。
同时，还需要考虑到设备的价格和维护成本，确保选定的参数既能满足电站的实际需求，又具有较高的性价比。
四、总结大唐观音岩水电站励磁系统的参数计算与选择是确保发电机正常运行和发电质量的关键环节。
在参数计算中，需要考虑到发电机的额定功率、电流和电压等参数，通过计算得出所需的励磁电流、励磁电阻、励磁电感和励磁变压器容量等参数。
在参数选择中，需考虑到经济性和可靠性，选择具有良好质量和可靠性，并具有较高性价比的设备和产品。
通过科学合理的参数计算与选择，可以确保励磁系统的正常运行，提高水电站的发电效率和经济性。
励磁系统重要参数及计算
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=30471.14.2 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。
1.24.3 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。
1.34.4 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 IfnIfg 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 = IfdA Ifdc 56243047277015073036.003.11,0=??=- 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 ?=35.31,0=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 6.248732=?=-瞬时输出电流: A I Itns fP 452332=?= -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 SeftiUeftixcc Dx fp 5.4032==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。
发电机的励磁系统
额定电压 20kV额定转速 3000r/min周波 50Hz相数 3极数 2定子线圈接法 YY额定氢压 0.5MPa漏氢（保证值） ≤10Nm 3/24h （在额定氢压下，折算为标准气压下）效率（保证值） ≥98.98 %短路比（保证值） 0.48瞬变电抗X d ' 0.2935超瞬变电抗X d '' 0.24承担负序能力稳态I 2/I N （标么值） ≥8%暂态（I 2/I N ）2 ≥10s励磁性能:顶值电压 ≥2倍额定励磁电压电压响应比 ≥3.58倍额定励磁电压/s允许强励持续时间 20s噪音（距外壳水平1米，高度1.2米处） ≤85dB(A) 绝缘等级 F 级（按B 级温升考核）IP 等级的意义IP 分类体系通过一个数字来表明外壳对抵抗冲和粉尘及水侵入的保护。
请注意不要理解为防腐。
按照IEC （国际电工委员会）60529对防护级别的划分：第一位数表示防固体物侵入的级别0 无防护1 防护大于50mm 的物体(如手)2 防护大于12mm 的物体(如手指)3 防护大于2.5mm 的物体(如工具或导线)4 防护大于1.0mm 的物体(如导线或细棍)5 防护足以造成危害的粉尘的侵入第二位数表示防水侵入的级别0 无防护1 防护滴水(如凝结液)2 防护滴水，下滴倾斜角度小于15°3 防护喷洒水， 倾斜角度小于60°4 防护来自所有方向的溅水5 防护来自所有方向的水柱6 防护水溏或高压水柱7浸入水中150mm-1mm深防护水的侵入8埋入水中，适合连续浸入水中同步电机的额定值有：☆额定容量(VA,kVA,MVA等) 或额定功率PN(W,kW,MW等) ：指电机输出功率的保证值。
发电机通过额定容量值可以确定电枢电流，通过额定功率可以确定配套原动机的容量。
电动机的额定容量一般用kW数表示，补偿机则用kVAR表示。
☆额定电压(V,kV等) ：指额定运行时定子输出端的线电压。
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50MW电站励磁系统参数的计算目录1 发电机组参数 (2)2 励磁变压器技术参数计算 (3)2.1 二次侧额定线电压计算 (3)2.2 二次侧额定线电流计算 (3)2.3 额定容量计算 (4)3 晶闸管整流元件技术参数计算 (4)3.1 晶闸管元件额定电压的选择 (4)3.2 晶闸管元件额定电流的选择 (5)4 快速熔断器参数计算 (6)5 励磁电缆计算 (6)6 灭磁及过压保护计算 (7)6.1 灭磁阀片计算 (7)6.2 过电压保护计算 (8)7 直流断路器计算 (9)8 附录121 发电机组参数A. 额定容量（MVA）58.8B. 额定功率因数（滞后）0.85C. 额定电压（kV）10.5D. 额定频率（Hz）50E. 相数 3F. 空载励磁电压（V）62G. 额定负荷及功率因素下励磁电压（V）164H. 空载励磁电流（A）592I. 额定负荷下励磁电流（A）1065J. 励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V）1500K. 励磁绕组75︒C 的电阻（Ω） 0.1307 L.直轴瞬态开路时间常数T 'do(s) 6.76M. 直轴瞬态短路时间常数T 'd(s) 1.82 N. 直轴同步电抗（Xd ） 1.059 O. 直轴瞬态电抗（Xd ’） 0.3082 励磁变压器技术参数计算2.1 二次侧额定线电压计算励磁系统保证在机端正序电压下降到额定值的80％时，能够提供励磁系统顶值电压。
励磁系统顶值电压为发电机额定容量时励磁电压的2.0倍。
A.具体计算公式：min2cos 35.18.0α⨯⨯=fNu fT U K U式中：Ku----电压强励倍数（α=10︒时），取2.0倍（在80%U GN 下）。
fN U -----发电机额定容量时励磁电压。
B. 针对本文设计发电机组：︒⨯⨯⨯=10cos 35.18.01640.22fT U =308V综合考虑，取fN U =360V2.2 二次侧额定线电流计算励磁系统保证当发电机在额定容量58.8MVA 、额定电压和功率因素为0.85的励磁电流的1.1倍时，能够长期连续运行。
A.具体计算公式：322fNfT I K I α= 式中：αK ------裕度系数1.1。
fN I -----发电机额定容量、额定电压和功率因素时励磁电流。
B. 针对本文设计发电机组：A I fT 9563210651.12=⨯⨯= 2.3 额定容量计算KVA I U S fT fT fT 59610956360310333222=⨯⨯⨯=⨯=-- 取标准容量：630KVA励磁变压器设计参数表：3 晶闸管整流元件技术参数计算3.1 晶闸管元件额定电压的选择在 1.1倍负荷运行温度下，晶闸管整流器所能承受的反向峰值电压不小于2.75倍励磁变压器二次侧最大峰值电压。
A.晶闸管反向重复峰值电压具体计算公式：fN RRM U K U 2≥ 式中：K -------电压裕度系数，取2.75；fN U ------励磁变压器二次侧线电压。
B.针对本文设计发电机组：V U K U fN U RRM 1400360275.22≥⨯⨯≥≥ 取：V U RRM 2600=3.2 晶闸管元件额定电流的选择晶闸管整流装置采用三相全控桥式结构，满足发电机各种工况下（包括强励）对励磁系统的要求。
晶闸管整流桥并联支路数按(n －1)原则考虑冗余，即一桥故障时能满足包括强励在内的所有功能，二桥故障时能满足除强励外所有运行方式的要求。
A.针对本文设计发电机组：单桥运行满足额定容量励磁电流的1.1倍时，单桥输出为： A 117210651.1=⨯双桥并联运行满足发电机额定容量励磁电流2.0倍强励能力时，单桥输出为：A 10652/10650.2=⨯按单桥最大输出1172A 计算，单个桥臂流过的电流平均值：取电流裕度系数Ki =2.0 晶闸管元件的正向平均电流值：I T(AV)=Ki ⨯ I T(av)=2.0⨯431=862 (A)取：I T(AV)=1400A 。
实际单柜输出能力：采用2柜并联时，额定工况下每柜实际负荷电流：裕度系数：)(43157.1/1172577.0A I TAV =⨯=)(1905577.0/2/140057.1A I =⨯=)(5332/1065A i ==6.3533/1905=根据以上计算，选取ABB 公司生产的晶闸管5STP16F2600，通态平均电流1400A ，反向重复峰值电压2600V 。
晶闸管设计参数表：4 快速熔断器参数计算根据晶闸管选型，计算单柜输出1172A 电流时，单个桥臂流过的电流有效值：选取快速熔断器额定电流800A 。
5 励磁电缆计算A.励磁变到整流柜阳极电缆计算根据晶闸管选型计算，长期运行电流最大为1172A ， 按照1mm 2通过2.5A 电流计算电缆截面： 23835.2/1172816.0mm S a =⨯=励磁变到整流柜阳极电缆截面积应大于383 mm 2。
B.励磁变到整流柜阳极电缆计算机组额定励磁电流为1065A ，按照1mm 2通过2.5A 电流计算电缆截面：24695.2/10651.1mm S =⨯=+转子到灭磁开关的连接电缆截面积应大于469mm 2。
)(6761172577.0A i =⨯=6 灭磁及过压保护计算6.1 灭磁阀片计算灭磁电阻采用ZnO 非线性电阻。
在最严重灭磁工况下，需要非线性电阻承受的耗能容量不超过其工作能容量的80%，在20%的非线性电阻组件退出运行时，仍能满足灭磁设备的要求。
非线性电阻能在尽可能短的时间内释放磁场能量，灭磁过程中，励磁绕组反向电压不高于励磁绕组出厂对地耐受试验电压幅值的50%。
A.针对本文设计的发电机组： 1转子绕组的最大储能：2002000max 215.3215.3 5.3f f d f f f f I R T I L W W ⋅'⋅=⋅==式中：W fmax — 转子绕组的最大储能，J ；W f0 — 转子绕组的空载储能，J ； L f0 — 转子绕组在空载时不饱和电感，H ； I f0 — 空载励磁电流，I f0 =592A ；'0d T — 直轴瞬态开路时间常数，'0d T =6.76s ；R f — 转子绕组直流电阻(75℃温度时)，=f R 0.1307Ω。
因此，MJ W f 54.05921307.076.6215.32max =⨯⨯⨯⨯=2ZnO 非线性电阻计算：采用ZnO 非线性电阻灭磁时，所需的灭磁电阻的能容量：MJ W K K W f N 49.054.073.025.1max 21=⨯⨯==式中：K 1为容量储备系数，在20%的非线性电阻组件退出运行时，仍能满足灭磁设备的要求，K 1=1/0.8=1.25；K2为耗能分配系数，因转子储能量不完全消耗于灭磁电阻中，还有转子电阻、磁场断路器、阻尼绕阻及发电机的整锻铁心中均有耗能，水发机组取经验值0.73；汽发机组取经验值0.5。
W为最大转子储能。
fm ax实际取0.8MJ。
3 灭磁残压计算：灭磁过程中，励磁绕组反向电压不高于励磁绕组出厂对地耐受试验电压幅值的50%,不低于励磁绕组出厂对地耐受试验电压幅值的30%。
164×10 ×1.414=2320(V)50%×2320 = 1160(V)30%×2320 = 696(V)故灭磁残压实际选取：V RV =900V灭磁阀片设计参数表：6.2 过电压保护计算过电压保护动作电压最低瞬时值高于最大整流电压的峰值，并高于自动灭磁装置正常动作时产生的过电压值，动作电压最高瞬时值低于功率整流桥的最大允许电压，且最大不超过励磁绕组出厂对地耐压试验电压幅值的70%，过电压保护动作值的变化范围不超过±10%。
A. 针对本文设计的发电机组：最大整流电压的峰值：360×1.414=509(V)自动灭磁装置正常动作时产生的过电压值：900V 功率整流桥的最大允许电压：2600V励磁绕组出厂对地耐压试验电压幅值的70%： 70%×2320 =1624(V)综合考虑，取过压保护动作值为1200V 。
采用ZnO 非线性灭磁电阻兼作过压保护，由过压保护跨接器控制，当转子绕组过电压超过过压保护跨接器整定值时，过压保护跨接器动作，触发过压保护回路晶闸管，投入灭磁电阻，将转子绕组过电压限制在灭磁残压值。
7 直流断路器计算1建压能力计算：采用交流灭磁方式，跳灭磁开关的同时封锁脉冲，灭磁开关建压能力满足：U K ≥U RV +U式中： U K — 灭磁开关建压；U RV — 灭磁电阻残压；U — 灭磁时整流柜输出最大整流电压。
灭磁电阻残压：900V由于交流灭磁时利用阳极电压负半波辅助建压，U 为负值，考虑最严重情况U=0时，灭磁开关建压要求为900V 。
2最大灭磁电流计算：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅=12'0d d f fm X X I I 式中：I f0 — 空载励磁电流，592A ；d X — 直轴同步电抗，=d X 1.059；'d X — 直轴瞬变电抗，='d X 0.308。
因此，最大灭磁电流：A I fm 34791308.0059.12592=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯⨯=直流磁场断路器设计参数表：8 附录总体说明针对本50MW 水轮发电机技术要求，对发电机励磁系统的设计采用静止式可控硅全控桥自并激励磁方式。
励磁系统共五块屏：● 1台微机励磁控制器，采用双通道多DSP 分级控制技术。
● 3台热管散热可控硅整流柜，采用第二代环行热管技术。
● 1台灭磁开关及转子过电压保护装置，采用法国CEX71-1600A 2.1专用灭磁开关，高能ZnO 非线性电阻灭磁，高能PTC 与ZnO 非线性电阻作为过压保护。
● 1台环氧干式变压器（带铝合金外壳，风冷，温度控制）。
其中一、热管散热可控硅整流装置主要配制：●采用进口可控硅DCR1006SF2626，990A/2600V。
●整流桥设计裕度充分，整流桥3柜并联，单桥故障时仍能满足包括强励在内的所有功能。
●每只可控硅都设置有过流过压保护。
●触发回路采用高频脉冲列触发技术，采用了电压嵌位和强触发技术，避免可控硅的误触发，提高了抗干扰能力。
●脉冲变压器采用环氧浇注，耐压可达到DC15000V。
●脉放电源采用独立的双重电源供电。
●采用第二代环型热管散热器，具备以下优势：⏹响应速度快：由于热管壳体内部为真空状态（一般为1×10-3Pa）,工作介质的相变温度远低于常压下的沸点温度（启动温度低），内部流体的流动阻力小。
因此，热管的传热系数一般为金属银的40～1000倍。
⏹等温性能好：热管的等温性能是其它材料所无法比拟的。