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

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3.1 晶闸管元件额定电压的选择 (5)

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 (7)

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 (9)

G.额定负荷及功率因素下励磁电压（V） 164

H.空载励磁电流（A） 592

I.额定负荷下励磁电流（A） 1065

J.励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V） 1500

K. 励磁绕组75?C 的电阻（?） 0.1307

L. 直轴瞬态开路时间常数T?do(s) 6.76

M. 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

2 2.1 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 =360V

2.2二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：

式中：

2.3

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：

3.2

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：

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：

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。

，反向

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1mm2通过2.5A电流计算电缆截面：

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6.1

A.针对本文设计的发电机组：

1转子绕组的最大储能：

式中：W fmax—转子绕组的最大储能，J；

W

—转子绕组的空载储能，J；

f0

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。

K 1m ax f W 为最大转子储能。

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

6.2

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

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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：

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=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-⨯⨯=

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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。一般一根长十米的热管，其两端温差为2～3℃。

体积小、重量轻：与传统的铝型材散热器相比较，在热阻相同的条件下，尺寸