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励磁变容量选型与校核

一、励磁变容量选择方法一

1、励磁变压器二次电压U2

当发电机端正序电压为额定值的80%时，励磁系统应保证顶值电压为额定励磁电压的2倍，所以其励磁变二次的电压U2和额定励磁电压Ufn的关系为：

U2=Kr×Ufn/（0.8×1.35×cos(αmin)×Ku）

αmin：励磁系统强励时晶闸管触发角，计算中取为10°或15°

Kr：励磁系统电压强励倍数

Ku：换相及交流电缆等系数，取0.96

2、励磁变压器二次侧线电流的计算

励磁系统应保证当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1倍时，励磁系统保证连续运行，所以励磁变二次电流I2和额定励磁电流Ifn的关系为：

I2 =0.816×Kr ×Ifn

式中：Kr：励磁系统长期运行电流倍数，取1.1

3、励磁变压器容量的确定

S=1.732×U2 ×I2

二、励磁变容量选择方法二

1、容量确定

S=1.732*U2*I2+△S（二次电压*电流+励磁变损耗）

2、励磁变二次电压U2确定

强励顶值电压为Kc*Ufn，Ufn：额定励磁电压、Kc：强励倍数，

整流桥的最大输出电压Udmax= Kc*Ufn强励顶值电压

Udmax=1.35*U2*cos(αmin)（当αmin=10°时，U2=0.725*Kc*Ufn）

αmin为整流桥设置最小角，一般取10°或15°

二次电压修正

影响励磁变二次电压两个因素：励磁变短路阻抗Zk，电刷集电环之间的接触压降

励磁变短路阻抗Zk从两方面影响U2的值（1、励磁系统强励时，励磁变二次电压会因为短路阻抗的存在而降低，达不到所要求的顶值电压；2、短路阻抗会使得可控硅整流桥的换相压降增大、造成输出直流电压降低）但是，在励磁回路中，当直流侧发生短路时，只有励磁变压器的短路阻抗在限制短路电流的大小，而且要确保短路电流的值小于磁场断路器的极限断开电流值，所以短路阻抗值又不能太小。对比诸方面综合考虑，通常在6％到8％之间选取。

没有公式描述二次电压与短路阻抗的关系，实际上短路阻抗对二次电压的影响只是用—个修正系数来处理。当然，修正系数的值是根据多年的工程实践中反复修正得出的经验数值。电刷与集电环之间的接触压降是个变数，新换的电刷接触压降小，越磨损接触压降越大，计算时通常按5V考虑。这样，修正后的二次电压按下式计算：

U2=0.825*（Kc*Ufn+5）

3、励磁变二次电流I2确定

I2=0.816Ifn（发电机额定励磁电流）

4、励磁变损耗

励磁变压器的损耗包括铁损、铜损和高次谐波引起的附加损耗。其中铁损和铜损是励磁变压器的供货商可以计算出来的。高次谐波引起的附加损耗则是不容易确定的，因为负载的性质造成励磁变压器二次电压波形畸变没有规律，各种高次谐波所占的比重随着运行状态的改变变化较大，我们只是将这种情况告诉供货商，由他们予以考虑，通常采取的措施有加强局

部绝缘和适当增加变压器的容量等。

国内都要求励磁变压器能在发电机组1.1倍额定负荷下长期连续运行，计算容量还要再乘以1.1。订货时，我们要做两点处理：一是将计算容量往上靠上一个标准容量等级作为定货容量，该容量也是励磁变压器的铭牌容量；二是委托供货商根据负载特性确定变压器的损耗值。这样，励磁变压器的实际容量是大于铭牌值的。

三、励磁变容量选择方法三

励磁变压器二次电压应满足一次机端电压为0.8以时仍能保证强励电压值(对于大型机组也可以额定电压计)，二次电流满足为机组提供1.1倍长期持续运行的要求，容量应至少能满足2倍强励时持续20s所需热容量。（可取Kc=2.5以保证机端电压为0.8倍时的强励电压）

1、励磁变高压侧U2选取

1.35*U2*cos(αmin)=Kc*Ufn+(3/π)*Kc*Ifn*Xk+△U

αmin：励磁强励最小角

Ufn：额定励磁电压

Ifn：额定励磁电流

Xk：励磁变漏抗（实际选取变压器前漏抗未知，此种方法用于容量校核比较好）Kc：强励倍数

△U：电压降之和（可取4V）

得：U2={Kc*Ufd+(3/π)*Kc*Ifn*Xk+△U}/{1.35* cos(αmin)}

2、励磁变二次电流I2确定

I2=0.816Ifn（发电机额定励磁电流）

3、励磁变容量

S=1.732*U2*I2

4、考虑谐波影响

考虑励磁变压器谐波影响、一般可取变压器额定电流的1.15倍

即：I=1.15*I2=1.15*0.816*Ifn

算例:发电机技术参数表

额定容量Sn 353 MVA

额定功率Pn 300MW

额定功率因数 0.85

定子额定电压Un 20kV

定子额定电流In10190 A

额定频率fn 50Hz

额定转速Sn 3000 r/min

额定励磁电压Ufn 365V

额定励磁电流Ifn 2500A

空载励磁电流If0 1093A

考虑机端电压0.8倍、2倍强励电压、1.1倍励磁电流计算比较、不考虑谐波（方法三忽略变压器漏抗）

U2 I2 S

方法一 715V 2244A 2779

方法二 606V 2244A 2355+△S

方法三 690V 2244A 2682

四、工程应用核算

强励倍数为Kr（2倍）

励磁功率 Pf=Ufn*Ifn*Kr=365V*2500A*Kr=1825kW

励磁变功率：Pt=Pf*1.15（励磁变损耗）*1.2（谐波影响，最大谐波为方波折算1.2倍）=2518kW

五、实际应用校核

1、读取发电机额定电压下某励磁电流对应的触发角α、励磁变二次实际电压U2

1）计算实际励磁电压Uf与的比1.35*U2*cos(α)值，得：换相压降损失K1

2）就算实际二次电压U2与额定二次电压U2n比值，得：励磁变压降损失K2

上述量参数K1、K2约接近额定励磁电流，值越准确

换相压降：△Ud=(3*Xb*If)/pi △Ud与If呈一定的线性关系

变压器压降：△Ut=Uk%*I2= Uk%*(If/0.816)

即：变压器压降、换相压降与If呈线性关系K1*K2的比例系数

2、根据DLT843-2010 附录E6，可计算励磁电压突降至K%时，可至强励最小角（一般可取80%-85%）

3、计算强励时发电机励磁电压Uf=K1*K2*K*1.35*U2n* cos(αmin)

计算是否满足2倍强励要求

4、最简洁的方法：录取机端电压双PT断线时的触发角、励磁电压波形，可查看触发角是否达到最小触发角，当达到最小触发角时对应的励磁电压乘0.8-0.85，可判断此时的励磁电压是否满足2倍强励要求。

上述资料均摘自于网络，所用励磁变压降、换相压降，谐波影响等参数略有不同，不过对总体计算影响不大，可用具体方法验证。