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） 。本计算书仅对励磁变压器的输出特征

参数进行设计，包括二次侧额定输出电压、 二次侧额定输出电流、 额定输出容量和短路阻抗 核算，关于变压器谐波发热、温升及散热等参数参考变压器厂家具体技术资料。

1、二次侧线电流计算

具体计算公式如下式:

12=1.1

式中：12：励磁变压器二次侧线电流 I fn :发电机在最大容量、额定电压和额定功率因数时的励磁电流

2、二次侧额定线电压计算

考虑换相压降、可控硅导通压降及电缆或母排压降，可控硅整流桥输出电压计算公式为:

3 U d 1.35U 20 cos I d X U

式中： U 20 :励磁变压器二次侧空载额定线电压

a min :励磁系统强励时可控硅控制角，计算中取为

10° U fmax ：励磁系统顶值电压

I fmax :励磁系统顶值电流

k 1 :取为0.8或1

△ U :电压降之和，包括导通两臂的硅兀件正向压降， 汇流导线电阻压降及转子滑

环与炭刷间的压降，计算中取 8V 。 按照技术规范要求：当发电机端电压降至 电

压，则具体校核计算公式如式： 80%时或额定电压时，励磁系统保证输出强励 k 1 1.35U 20 cos min max f max X r

1 fn

U f max k 2 * U fN U 22 I f max k 3 I fN Xr= U k S

k 2为电压强励磁倍数， k 3为电流强励倍数。

由换相阻抗与电压和容量相关，一般是经初步估算得出

U 20及容量S .. 3U 20I 2，按上式 进行校验：当上式右边小于左边，说明满足励磁系统强励技术要求。

初步估算U 20的计算式为：

3、 额定输出容量计算

具体计算公式如下式：

S N = . 3U 212

式中：S N :励磁变压器额定输出容量

设计取整数即可

4、 各工况触发角计算

1.35U 20 cos LO U f0 X r * I f0 4.0

L0 arccos(k)

发电机额疋负载励磁电流为 I fN ，励磁电压为U fN ，则触发角度计算为：

1.35U 20 cos LO U fN - X r * I fN 6.0

L0 arccos(k 1)

发电机强励磁时励磁电流为 U fmax ，励磁电压为I fmax ，则触发角度计算为:

L0 arccos(k 2)

如果强励时机端电压降至 80%额定电压时，则触发角度为 10度。 U 20 k 2*U fN k i *1.35cos(10)* (0.9 ~ 0.93) (0.81~0.84)* 邑* U k i

fN 发电机额定空载励磁电流为 I f0，励磁电压为U f0，则触发角度计算为:

1.35U 20 cos L O f max 3

X * I r f max 8.0

5、短路电流试验的核算

发电机空载额定励磁电流为 I f0，短路比为 ，则发电机额定短路电流时励磁电流为 I fD I f 。/ ，短路电流试验一般要求做至 110%额定电流，则短路电流试验最大励磁电流 为1.1* I fD ，可以计算出对应于该励磁电流最大励磁电压

U fD ，当励磁变压器网侧电压采用

厂用6.3KV 电压时，副边最大电压为： U 20 按最小触发角为10度计算，其输出电压为：

3 U d 1.35* U 20 cos10 * X r * 1.1* I fD 5 U d

U fD 如果上式左边大于右边，说明网侧电压接至

6.3KV 厂用电后，励磁输出满足发电机短路 升流试验；如果上式左边小于右边， 则励磁变压器高压侧需要预设计分接头，

发电机短路试 验验时，必须改变分接头，以保证励磁变压器输出电压即可满足短路试验要求。

&空载升压130%试验核算

根据发电机典型参数分析，发电机空载

130%额定电压时，发电机励磁电流最大值可达空 载额定励磁电流的两倍 I f130 2* I f0，可计算出对于应于该励磁电流最大励磁电压为

U f130，当励磁变压器网侧电压采用厂用 6.3KV 电压时，副边最大电压为：

如果上式左边大于右边，说明网侧电压接至 6.3KV 厂用电后，励磁输出满足发电机空载升

压至130%额定电压的试验要求；如果上式左边小于右边，则励磁变压器高压侧需要预设计 分接头，发电机空载升压至 130%额定电压的试验时，必须改变分接头，以保证励磁变压器 输出电压即可满足短路试验要求。 按最小触发角为 10度计算，其输出电压为：

U d

1.35*U 20 cos10 -* X r * I f130 5 U d U 心。

U 20

±V

U 1N

6.3 U 2

U 1 N

7、网侧电压分接头确定

根据以上计算，为可靠起见，励磁变压器网侧分接头，同时满足发电机短路试验和空载升