MW水电站励磁设计计算书
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大学毕业论文设计
50MW电站励磁系统参数计算
《电气工程及自动化》2002级
目录
1 发电机组参数 (3)
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 (4)
2.3 额定容量计算 (4)
3 晶闸管整流元件技术参数计算 (5)
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)
7 直流断路器计算 (9)
8 附录12
1 发电机组参数
A. 额定容量（MVA ）
58.8
B. 额定功率因数（滞后） 0.85
C. 额定电压（kV ）
10.5
D. 额定频率（Hz ） 50
E. 相数
3
F. 空载励磁电压（V ）
62
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（Ω） 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 O. 直轴瞬态电抗（Xd ’） 0.308
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2.0倍。
A.
具体计算公式：
min
2cos 35.18.0α⨯⨯=
fN
u 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 35.18.0164
0.22fT 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：
3
2
2fN
fT 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 9563
2
10651.12=⨯
⨯= 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：
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 。
)
(43157.1/1172577.0A I TAV =⨯=)(6761172577.0A i =⨯=)(1905577.0/2/140057.1A I =⨯=)(5332/1065A i ==6.3533/1905=