勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

1、600MW汽輪發(fā)電機(jī)組自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 18/18600MW汽輪發(fā)電機(jī)組自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)二00八年十二月目 錄一、勵(lì)磁變壓器選擇計(jì)算31、二次側(cè)線(xiàn)電流計(jì)算32、二次側(cè)額定線(xiàn)電壓計(jì)算33、額定輸出容量計(jì)算44、各工況觸發(fā)角計(jì)算45、短路電流試驗(yàn)的核算56、空載升壓130%試驗(yàn)核算57、網(wǎng)側(cè)電壓分接頭確定5二、勵(lì)磁系統(tǒng)短路電流計(jì)算61、勵(lì)磁變低壓側(cè)短路62、整流柜出口短路63、滅磁開(kāi)關(guān)出口短路74、滑環(huán)處短路7三、硅元件及整流橋技術(shù)參數(shù)計(jì)算71、硅元件額定電壓的選擇72、硅元件額定電流的選擇7四、硅元件快熔計(jì)算91、快熔額定電壓的選擇92、快熔額定電流的選擇93、快熔熔斷特性的校核

2、9五、冷卻系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)計(jì)算101、硅元件發(fā)熱量102、 銅母排發(fā)熱103、整流柜快速熔斷器發(fā)熱11六、滅磁開(kāi)關(guān)的計(jì)算及選擇111、磁場(chǎng)斷路器電壓的選擇112、磁場(chǎng)斷路器電流的選擇123、磁場(chǎng)斷路器分?jǐn)嚯娏骷盎‰妷旱倪x擇124、磁場(chǎng)斷路器短時(shí)耐受電流的計(jì)算及選擇125、正常滅磁原理及動(dòng)作順序136、滑環(huán)處短路故障時(shí)滅磁原理及動(dòng)作順序13七、滅磁電阻的計(jì)算及選擇131、線(xiàn)性滅磁電阻阻值的計(jì)算132、線(xiàn)性滅磁電阻選擇143、滅磁能量的計(jì)算14八、過(guò)電壓保護(hù)裝置的計(jì)算及選擇161、過(guò)電壓保護(hù)裝置原理接線(xiàn)圖162、氧化鋅非線(xiàn)性的性能及過(guò)電壓保護(hù)原理163、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣對(duì)過(guò)壓保護(hù)裝置的要求174、用戶(hù)在

3、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)過(guò)壓保護(hù)裝置的檢測(cè)、試驗(yàn)方法18600MW汽輪發(fā)電機(jī)組自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一、勵(lì)磁變壓器選擇計(jì)算 勵(lì)磁變壓器為勵(lì)磁系統(tǒng)提供電源，專(zhuān)門(mén)應(yīng)用勵(lì)磁整流系統(tǒng)的變壓器，其輸入容量包括輸出容量、附加損耗容量和諧波損耗容量，勵(lì)磁變壓器設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)輸出容量考慮到整流系統(tǒng)的諧波損耗及變壓器附加損耗（詳見(jiàn)勵(lì)磁變壓器資料）。本計(jì)算書(shū)僅對(duì)勵(lì)磁變壓器的輸出特征參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括二次側(cè)額定輸出電壓、二次側(cè)額定輸出電流、額定輸出容量和短路阻抗核算，關(guān)于變壓器諧波發(fā)熱、溫升及散熱等參數(shù)參考變壓器廠(chǎng)家具體技術(shù)資料。1、二次側(cè)線(xiàn)電流計(jì)算具體計(jì)算公式如下式：I2=1.1式中：I2：勵(lì)磁變壓器二次側(cè)線(xiàn)電流Ifn：發(fā)電

4、機(jī)在最大容量、額定電壓和額定功率因數(shù)時(shí)的勵(lì)磁電流2、二次側(cè)額定線(xiàn)電壓計(jì)算考慮換相壓降、可控硅導(dǎo)通壓降及電纜或母排壓降，可控硅整流橋輸出電壓計(jì)算公式為：按照技術(shù)規(guī)范要求：當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓降至80%時(shí)或額定電壓時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)保證輸出強(qiáng)勵(lì)電壓，則具體校核計(jì)算公式如式：式中：U20：勵(lì)磁變壓器二次側(cè)空載額定線(xiàn)電壓 min：勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)時(shí)可控硅控制角，計(jì)算中取為10° Ufmax：勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電壓Ifmax：勵(lì)磁系統(tǒng)頂值電流k1：取為0.8或1 U：電壓降之和，包括導(dǎo)通兩臂的硅元件正向壓降，匯流導(dǎo)線(xiàn)電阻壓降及轉(zhuǎn)子滑環(huán)與炭刷間的壓降，計(jì)算中取8V。 Xr=k2為電壓強(qiáng)勵(lì)磁倍數(shù)，k3為電流強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)。由

5、換相阻抗與電壓和容量相關(guān)，一般是經(jīng)初步估算得出 U20及容量，按上式進(jìn)行校驗(yàn)：當(dāng)上式右邊小于左邊，說(shuō)明滿(mǎn)足勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)技術(shù)要求。 初步估算 U20的計(jì)算式為：3、額定輸出容量計(jì)算具體計(jì)算公式如下式：SN= 式中：SN：勵(lì)磁變壓器額定輸出容量設(shè)計(jì)取整數(shù)即可4、各工況觸發(fā)角計(jì)算 發(fā)電機(jī)額定空載勵(lì)磁電流為，勵(lì)磁電壓為，則觸發(fā)角度計(jì)算為： 發(fā)電機(jī)額定負(fù)載勵(lì)磁電流為，勵(lì)磁電壓為，則觸發(fā)角度計(jì)算為： 發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)磁時(shí)勵(lì)磁電流為，勵(lì)磁電壓為，則觸發(fā)角度計(jì)算為： 如果強(qiáng)勵(lì)時(shí)機(jī)端電壓降至80%額定電壓時(shí)，則觸發(fā)角度為10度。 5、短路電流試驗(yàn)的核算 發(fā)電機(jī)空載額定勵(lì)磁電流為，短路比為，則發(fā)電機(jī)額定短路電流時(shí)勵(lì)磁電

6、流為，短路電流試驗(yàn)一般要求做至110%額定電流，則短路電流試驗(yàn)最大勵(lì)磁電流為，可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)于該勵(lì)磁電流最大勵(lì)磁電壓，當(dāng)勵(lì)磁變壓器網(wǎng)側(cè)電壓采用廠(chǎng)用6.3KV電壓時(shí)，副邊最大電壓為：V按最小觸發(fā)角為10度計(jì)算，其輸出電壓為： 如果上式左邊大于右邊，說(shuō)明網(wǎng)側(cè)電壓接至6.3KV廠(chǎng)用電后，勵(lì)磁輸出滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)短路升流試驗(yàn)；如果上式左邊小于右邊，則勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)需要預(yù)設(shè)計(jì)分接頭，發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，必須改變分接頭，以保證勵(lì)磁變壓器輸出電壓即可滿(mǎn)足短路試驗(yàn)要求。6、空載升壓130%試驗(yàn)核算 根據(jù)發(fā)電機(jī)典型參數(shù)分析，發(fā)電機(jī)空載130%額定電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流最大值可達(dá)空載額定勵(lì)磁電流的兩倍，可計(jì)算出對(duì)于應(yīng)

7、于該勵(lì)磁電流最大勵(lì)磁電壓為，當(dāng)勵(lì)磁變壓器網(wǎng)側(cè)電壓采用廠(chǎng)用6.3KV電壓時(shí)，副邊最大電壓為：按最小觸發(fā)角為10度計(jì)算，其輸出電壓為：如果上式左邊大于右邊，說(shuō)明網(wǎng)側(cè)電壓接至6.3KV廠(chǎng)用電后，勵(lì)磁輸出滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)空載升壓至130%額定電壓的試驗(yàn)要求；如果上式左邊小于右邊，則勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)需要預(yù)設(shè)計(jì)分接頭，發(fā)電機(jī)空載升壓至130%額定電壓的試驗(yàn)時(shí)，必須改變分接頭，以保證勵(lì)磁變壓器輸出電壓即可滿(mǎn)足短路試驗(yàn)要求。7、網(wǎng)側(cè)電壓分接頭確定 根據(jù)以上計(jì)算，為可靠起見(jiàn)，勵(lì)磁變壓器網(wǎng)側(cè)分接頭，同時(shí)滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)短路試驗(yàn)和空載升壓至130%試驗(yàn)的要求。二、勵(lì)磁系統(tǒng)短路電流計(jì)算在計(jì)算下列短路電流時(shí)，假定勵(lì)磁電纜、可控硅內(nèi)

8、阻及銅排長(zhǎng)度電阻均為零，勵(lì)磁變壓器網(wǎng)側(cè)電源容量為無(wú)窮大。勵(lì)磁變壓器初選參數(shù)如下：容量為S，變比為U1/U2，阻抗為Uk。1、勵(lì)磁變低壓側(cè)短路 考慮短路發(fā)生低壓側(cè)出口，短路電流最大，為： 該短路電流折算至勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)電流為：2、整流柜出口短路 考慮整流柜直流出口處短路，假定可控硅內(nèi)阻及銅排長(zhǎng)度電流均為零，其輸出電流與可控硅觸發(fā)角相關(guān)，當(dāng)觸發(fā)角為最低時(shí)（假定為0度），短路電流最大，其波形為六相脈動(dòng)電流，平均值為：該直流側(cè)短路電流折算至每臂可控硅電流為：雖然每整流臂由4個(gè)可控硅并聯(lián)，但考慮最嚴(yán)重工況，假定該電流由一個(gè)快速熔斷器分?jǐn)啵瑒t快速熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏鞑恍∮谠撾娏鳌Ｔ撝绷鱾?cè)短路電流折算至交

9、流側(cè)每相電流為：折算至勵(lì)磁變壓器高壓側(cè)每相電流為：3、滅磁開(kāi)關(guān)出口短路 滅磁開(kāi)關(guān)出口處短路，在假定銅母排長(zhǎng)度電阻為零的條件下，最大短路電流與整流柜直流出口處最大短路電流相同。該電流為滅磁開(kāi)關(guān)選擇提供依據(jù)，即滅磁開(kāi)關(guān)短時(shí)分?jǐn)嚯娏鞑恍∮谠撾娏鳌?、滑環(huán)處短路 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)處短路時(shí)，在假定電纜（銅母排）長(zhǎng)度電阻和滑環(huán)接觸電阻為零的條件下，最大短路電流與整流柜出口最大短路電流相同。三、硅元件及整流橋技術(shù)參數(shù)計(jì)算1、硅元件額定電壓的選擇 具體計(jì)算公式如下式：式中：VDRM：可重復(fù)加于可控硅元件的最大正向峰值電壓值 VRRM：可重復(fù)加于可控硅元件的最大反向峰值電壓值 U2：整流橋交流側(cè)額定線(xiàn)電壓擬選定可

10、控硅，其VDRM 及VRRM ，滿(mǎn)足硅元件正向及反向過(guò)電壓要求。2、硅元件額定電流的選擇基本公式如下：硅元件平均損耗：式中：PAV：硅元件平均損耗 UO：硅元件門(mén)檻電壓 Ri：硅元件斜率電阻 ITAV：流過(guò)硅元件的電流平均值 f：波形系數(shù)，三相全控橋整流計(jì)算中f2取為3硅元件的結(jié)溫Tj=PAVRjcsA+TA+ （8-6）式中：Tj：硅元件結(jié)溫 RjcsA：硅元件與散熱器熱阻 TA：環(huán)境溫度，計(jì)算時(shí)定為40 ：安全裕度根據(jù)技術(shù)條件要求：三橋并列時(shí)，單橋輸出必須滿(mǎn)足1.1倍額定勵(lì)磁電流長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行（K2為均流系數(shù)）：三橋并列時(shí)，單橋輸出短時(shí)（20秒）輸出電流必須滿(mǎn)足：二橋并列時(shí)，單橋輸出滿(mǎn)足額定

11、勵(lì)磁電流長(zhǎng)期運(yùn)行： 查選定可控硅的參數(shù)，其額定正向平均電流為VT，Tj=125，Ri，U0。在環(huán)境溫度為40，風(fēng)速為3.5m/s時(shí)，選用相配套的散熱器和硅元件的總熱阻為Rj/W），短時(shí)動(dòng)態(tài)熱阻為Rjd（/W）。計(jì)算退出一橋時(shí)單橋輸出為時(shí)，計(jì)算退出一橋時(shí)單橋輸出為時(shí)，強(qiáng)勵(lì)時(shí)溫升裕量為： 如果溫升裕量大于10，表明整流系統(tǒng)滿(mǎn)足（n-1）原則的技術(shù)要求，即當(dāng)一個(gè)整流分支故障退出運(yùn)行后，（n-1）個(gè)橋（柜）并列運(yùn)行，完全滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)包括強(qiáng)勵(lì)在內(nèi)的一切工況的需求，并保留一定的安全裕度。計(jì)算退出二橋時(shí)單橋輸出為 如果溫升裕量大于10，表明整流系統(tǒng)滿(mǎn)足（n-2）原則的技術(shù)要求，即當(dāng)二個(gè)整流分支故障退出運(yùn)行后，

12、（n-2）個(gè)橋（柜）并列運(yùn)行，完全滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)額定工況運(yùn)行的需求，并保留一定的安全裕度。四、硅元件快熔計(jì)算1、快熔額定電壓的選擇 具體計(jì)算公式如下式： 式中：VN：快熔額定工作電壓值 U2：整流橋交流側(cè)額定線(xiàn)電壓 擬選定的快速熔斷器，其VN 滿(mǎn)足額定電壓要求。2、快熔額定電流的選擇具體公式如下式：式中：IN：快熔額定工作電流值 Ismax：硅元件最大工作電流根據(jù)整流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，流過(guò)硅元件最大工作電流為：擬選定的快速熔斷器，其IN 滿(mǎn)足額定電流要求。3、快熔熔斷特性的校核快速熔斷器要求在運(yùn)行中出現(xiàn)大電流時(shí)，要于可控硅元件損壞之前熔斷，以保護(hù)硅元件，即要求其I2t特性要小于硅元件I2t特性，根據(jù)硅元

13、件的選擇，可以知道硅元件的I2t特性為27000000A2s。擬選定的快速熔斷器，其燃弧I2t特性為1250000A2s，其斷弧I2t特性為6000000A2s，其和比硅元件的I2t特性小得多，滿(mǎn)足保護(hù)硅元件的要求?？焖偃蹟嗥鞯娜蹟嗵匦砸笞畲笕蹟嚯娏鞔笥诨芈分凶畲箅娏?，根據(jù)整流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最大電流即為整流橋直流側(cè)金屬性短路電流，計(jì)算如下式：式中：IDmax：最大短路電流U2：勵(lì)磁變壓器副邊額定線(xiàn)電壓S：勵(lì)磁變壓器額定容量UK：勵(lì)磁變壓器短路比擬選定的快速熔斷器，最大熔斷電流大于最大電流，滿(mǎn)足安全熔斷最大電流的要求。 對(duì)于最大電流，根據(jù)快熔及硅元件I2t特性值計(jì)算可知，快熔燃弧時(shí)間約為0.43毫

14、秒，斷弧時(shí)間約為2.066毫秒，硅元件損壞時(shí)間約為9.298毫秒，由此，當(dāng)出現(xiàn)最大電流時(shí)，快速熔斷器在2.066毫秒即熔斷，從而保護(hù)硅元件不損壞。五、冷卻系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)計(jì)算1、硅元件發(fā)熱量計(jì)算硅元件發(fā)熱量以發(fā)熱量最大的硅元件發(fā)熱量為依據(jù)，乘以硅元件個(gè)數(shù)，借以估算整流系統(tǒng)硅元件發(fā)熱總量，作為冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量的基礎(chǔ)，才可以保證冷卻系統(tǒng)的安全裕度，可以知道，當(dāng)2橋退出運(yùn)行時(shí)，最大電流的元件在較大電流整流分支中，以均流系數(shù)為0.9計(jì)算，硅元件發(fā)熱量最大為，則該柜硅元件最大發(fā)熱量總和為：即每柜（橋）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)（風(fēng)機(jī)的流量），硅元件發(fā)熱按進(jìn)行估算。勵(lì)磁系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)（空調(diào)功率）設(shè)計(jì)時(shí)，整流系統(tǒng)全部硅元件發(fā)

15、熱總量按估算。2、 銅母排發(fā)熱四個(gè)整流柜內(nèi)三相交流進(jìn)線(xiàn)均采用銅母排，用螺栓與橫跨整流柜的總?cè)嘟涣髂概畔噙B，兩相直流出線(xiàn)采用銅母排，用螺桿與橫跨電氣制動(dòng)柜、整流柜及滅磁柜的總兩相直流母排相連?？紤]到柜體設(shè)計(jì)，n個(gè)整流柜內(nèi)交流銅母排總長(zhǎng)約為1.5*n米，直流銅母排總長(zhǎng)估計(jì)為n米，總?cè)嘟涣髂概趴傞L(zhǎng)估計(jì)為4*n米，總兩相直流母排總長(zhǎng)度估計(jì)為3*n米。發(fā)熱量以n柜總輸出為額定勵(lì)磁電流計(jì)算，銅的電阻率為1.67*10-2*mm2/m，具體計(jì)算如下：3、整流柜快速熔斷器發(fā)熱n個(gè)整流柜內(nèi)均裝有快速熔斷器，快速熔斷器內(nèi)阻以0.0765m計(jì)算，當(dāng)兩橋運(yùn)行，且均流系數(shù)為0.9時(shí)，最大電流的熔斷器發(fā)熱器最大，此時(shí)

16、發(fā)熱為：綜上所述，每個(gè)整流橋（柜）發(fā)熱量最大計(jì)算值為：而整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)總發(fā)熱量最大值為：。六、滅磁開(kāi)關(guān)的計(jì)算及選擇 1、磁場(chǎng)斷路器電壓的選擇具體公式如下式：式中：UN：磁場(chǎng)斷路器額定工作電壓值 Ufmax：最大磁場(chǎng)繞組電壓根據(jù)勵(lì)磁變壓器及整流系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果，最大磁場(chǎng)繞組電壓對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)1.3倍額定電壓時(shí)，整流橋全開(kāi)放的電壓，計(jì)算如下：擬選定法國(guó)雪鐵龍(Secheron)公司HPB60-82型磁場(chǎng)斷路器，額定工作電壓為2000V，滿(mǎn)足額定電壓要求。2、磁場(chǎng)斷路器電流的選擇按照招標(biāo)文件的技術(shù)要求：磁場(chǎng)斷路器的額定電流不小于發(fā)電機(jī)負(fù)荷時(shí)勵(lì)磁電流的1.1倍，因此，按招標(biāo)文件技術(shù)要求計(jì)算，即：式中：IN：磁

17、場(chǎng)斷路器額定工作電流值 IfN：發(fā)電機(jī)最大磁繞組電流擬選定法國(guó)雪鐵龍(Secheron)公司HPB60-82型磁場(chǎng)斷路器，額定工作電流為6000A，滿(mǎn)足額定工作電流要求。3、磁場(chǎng)斷路器分?jǐn)嚯娏骷盎‰妷旱倪x擇按照招標(biāo)文件的技術(shù)要求：磁場(chǎng)斷路器在最大磁場(chǎng)電壓、發(fā)電機(jī)端三相短路或空載誤強(qiáng)勵(lì)情況下能成功地?cái)嚅_(kāi)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流及可靠地投入滅磁電阻對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行滅磁，并能分?jǐn)噢D(zhuǎn)子正、負(fù)極回路短路電流，即：式中：UArc：磁場(chǎng)斷路器分?jǐn)鄿绱艜r(shí)弧電壓值Ufmax：發(fā)電機(jī)最大磁場(chǎng)繞組電壓URmax：最大滅磁電流對(duì)應(yīng)的滅磁電組兩端電壓IDmax：轉(zhuǎn)子正、負(fù)極短路電流（最大電流）由前面計(jì)算可知，IDmax轉(zhuǎn)子正、負(fù)極短

18、路電流，發(fā)電機(jī)最大磁場(chǎng)繞組電壓Ufmax，按標(biāo)準(zhǔn)要求滅磁電壓介于額定勵(lì)磁電壓的3至5倍，即：擬選定法國(guó)雪鐵龍(Secheron)公司HPB60-82型磁場(chǎng)斷路器，其最大斷開(kāi)電流為75000A，其滅磁弧壓為4000V，滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)任何工況下安全斷開(kāi)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流及可靠地投入滅磁電阻對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行滅磁的要求。4、磁場(chǎng)斷路器短時(shí)耐受電流的計(jì)算及選擇勵(lì)磁系統(tǒng)保證輸出2倍額定勵(lì)磁電流，持續(xù)時(shí)間大于20秒，即磁場(chǎng)斷路器流過(guò)強(qiáng)勵(lì)電流時(shí)間不能小于20秒， 擬選定法國(guó)雪鐵龍(Secheron)公司HPB60-82型磁場(chǎng)斷路器，其過(guò)載電流及時(shí)間表為：6300A（1小時(shí)）、9000A（5分鐘）、13500A（1分鐘），

19、15000A（10秒），滿(mǎn)足強(qiáng)勵(lì)電流20秒鐘的要求。 5、正常滅磁原理及動(dòng)作順序發(fā)電機(jī)正常停機(jī)時(shí)，先將發(fā)電機(jī)解列，電廠(chǎng)控制系統(tǒng)向勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出停機(jī)逆變滅磁命令，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)出逆變脈沖，可控硅整流柜輸出負(fù)電壓，對(duì)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)進(jìn)行逆變滅磁，發(fā)電機(jī)端電壓逐漸下降至零。然后，發(fā)出滅磁開(kāi)關(guān)分閘命令，滅磁開(kāi)關(guān)分開(kāi)，滅磁過(guò)程結(jié)束。在正常滅磁過(guò)程中，線(xiàn)性滅磁電阻不參與滅磁，不消耗發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)能量。發(fā)電機(jī)逆變滅磁為無(wú)觸點(diǎn)滅磁，滅磁過(guò)程平穩(wěn)，無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，無(wú)電弧產(chǎn)生，電阻無(wú)負(fù)荷，是發(fā)電機(jī)正常停機(jī)滅磁的首選方式。6、滑環(huán)處短路故障時(shí)滅磁原理及動(dòng)作順序滑環(huán)處短路后，勵(lì)磁系統(tǒng)輸出電流無(wú)法進(jìn)入發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組，磁場(chǎng)能量很快衰減，

20、勵(lì)磁系統(tǒng)檢測(cè)到勵(lì)磁變副邊電流急劇上升，進(jìn)入最大勵(lì)磁電流限制，降低勵(lì)磁電流，同時(shí)發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置檢測(cè)到發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)和勵(lì)磁變副邊短路故障，作用于發(fā)電機(jī)跳閘，向發(fā)電機(jī)發(fā)出跳閘令和滅磁開(kāi)關(guān)跳閘命令，發(fā)電機(jī)解列，滅磁跨接器動(dòng)作，滅磁線(xiàn)性電阻并接至磁場(chǎng)繞組，滅磁開(kāi)關(guān)分開(kāi)，隔斷電源，短路電流同時(shí)斷開(kāi)，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流經(jīng)由線(xiàn)性滅磁電阻或短路點(diǎn)形成閉合回路，磁場(chǎng)能量在回路內(nèi)轉(zhuǎn)變成熱量消耗完，發(fā)電機(jī)端電壓降到零，故障滅磁過(guò)程結(jié)束。七、滅磁電阻的計(jì)算及選擇 1、線(xiàn)性滅磁電阻阻值的計(jì)算按標(biāo)準(zhǔn)要求強(qiáng)勵(lì)時(shí)滅磁電壓介于額定勵(lì)磁電壓的4至6倍，但實(shí)際工程中?？紤]發(fā)電機(jī)定子側(cè)短路時(shí)滅磁電壓水平，按IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定發(fā)電機(jī)定子短路時(shí)勵(lì)

21、磁側(cè)最高流過(guò)3倍額定勵(lì)磁電流，具體公式如下式：滅磁原則要求在滿(mǎn)足滅磁電壓的要求下，盡可能減少滅磁時(shí)間，對(duì)于線(xiàn)性滅磁電阻，電阻值越大，滅磁時(shí)間越短，因此綜合考慮，選擇線(xiàn)性滅磁電阻總阻值。2、線(xiàn)性滅磁電阻選擇選擇線(xiàn)性滅磁電阻為ZX22系列不銹鋼電阻器，不銹鋼電阻器具有容量大、耐磨蝕、無(wú)感應(yīng)、無(wú)接觸電阻、阻值穩(wěn)定、精度高和耐振動(dòng)的特點(diǎn)。為提高滅磁的可靠性，線(xiàn)性滅磁電阻采用多個(gè)單體電阻并聯(lián)構(gòu)成，在滅磁電阻兩端設(shè)置連接母排，所有單個(gè)線(xiàn)性電阻經(jīng)由電纜固定在母排上，以增加滅磁時(shí)大電流的電動(dòng)力。根據(jù)ZX22系列電阻的阻值，選擇單體電阻為x歐姆的電阻ZX22-x，共選擇n只電阻并聯(lián)，總電阻為x/n歐姆。ZX22

22、-x電阻額定功率為5.5KW，額定發(fā)熱時(shí)間為202秒，熱容量為1.1MJ，滅磁電阻總能容為(1.1*n)MJ。3、滅磁能量的計(jì)算滅磁時(shí)間滅磁能量的計(jì)算是采用數(shù)字仿真計(jì)算的方法實(shí)現(xiàn)。并假定勵(lì)磁繞組能量在勵(lì)磁繞組與阻尼繞組中完全消耗，具體過(guò)渡過(guò)程表達(dá)如下： 勵(lì)磁繞組電壓方程 阻尼繞組電壓方程 發(fā)電機(jī)空載特性曲線(xiàn) 3.1、仿真參數(shù)計(jì)算 利用式計(jì)算出Xad*，其中可由發(fā)電機(jī)空載特性曲線(xiàn)曲線(xiàn)查出不飽和情況下，達(dá)到機(jī)端額定電壓所需空載勵(lì)磁電流值If0。勵(lì)磁繞組電流基準(zhǔn)值可以取IfB=Xad*If0，依此基準(zhǔn)可以近似認(rèn)為： Xad* =Xaf* =Xfd* =XaD* 利用式和式XD=XD+Xad，Xf=X

23、f -Xad這樣可得到XD、XD和Xf。3.2、飽和的考慮 前面所有量都在認(rèn)為發(fā)電機(jī)不飽和，下面分析關(guān)于i飽和特性。 其中： 是f繞組if電流在D繞組上產(chǎn)生的互感磁通。 是D繞組iD電流在f繞組產(chǎn)生的互感磁通。 這一對(duì)磁勢(shì)構(gòu)成總的互感磁通 考慮飽和 = 3.3、線(xiàn)性電阻選擇及滅磁仿真 線(xiàn)性電阻選擇10并ZX22-2.2，其U-I特性為從述仿真結(jié)果可知，發(fā)電機(jī)最大滅磁容量發(fā)生在空載誤強(qiáng)勵(lì)時(shí)，滅磁波形如下圖所示：從仿真圖形可知，發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)總?cè)萘繛?MJ，線(xiàn)性滅磁電阻吸收的能量約為4.2MJ，遠(yuǎn)小于滅磁電阻總能容11MJ，滅磁電阻能容滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。流過(guò)滅磁電阻的電流從強(qiáng)勵(lì)開(kāi)始，在0.5秒內(nèi)降至額定電

24、流，計(jì)算滅磁電阻0.5秒內(nèi)允許電流的計(jì)算如下：由上式知在0.5秒內(nèi)，滅磁電阻通過(guò)電流為10000A，大于9346A，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。最大滅磁電壓為2056V，小于前面設(shè)計(jì)滅磁開(kāi)關(guān)時(shí)的滅磁最高電壓，說(shuō)明此種配置的滅磁電阻，滅磁開(kāi)關(guān)能夠可靠地分?jǐn)鄤?lì)磁電流，并將轉(zhuǎn)子能量可靠地轉(zhuǎn)移至線(xiàn)性滅磁電阻進(jìn)行快速消耗。八、過(guò)電壓保護(hù)裝置的計(jì)算及選擇1、過(guò)電壓保護(hù)裝置原理接線(xiàn)圖 滅磁及過(guò)電壓保護(hù)原理如下圖所示：上圖中滅磁系統(tǒng)由滅磁開(kāi)關(guān)和滅磁線(xiàn)性電阻及電子跨接器組成；過(guò)電壓保護(hù)裝置設(shè)置兩套非線(xiàn)性電阻過(guò)電壓保護(hù)，開(kāi)關(guān)前設(shè)置一套過(guò)電壓保護(hù)、開(kāi)關(guān)后設(shè)置一套過(guò)電壓保護(hù)，同時(shí)滅磁電子跨接器中也設(shè)置過(guò)電壓觸發(fā)，以保護(hù)發(fā)電機(jī)在大滑

25、差或異步運(yùn)行。2、氧化鋅非線(xiàn)性的性能及過(guò)電壓保護(hù)原理 氧化鋅非線(xiàn)性電阻的伏/安特性見(jiàn)下圖，當(dāng)電壓較低時(shí)，流過(guò)的電流很小，電阻很大，當(dāng)電壓超過(guò)一定數(shù)值后，流過(guò)電流急劇上升，等效電阻急劇下降，通常用非線(xiàn)性數(shù)表示其特性，其定義如下： =Go/Ge式中：Go=Io/Uo 為工作點(diǎn)的靜態(tài)電導(dǎo) Ge=dIo/dUo 為工作點(diǎn)的動(dòng)態(tài)電導(dǎo)由定義可導(dǎo)出U=CI式中 U：為電阻的電壓降（伏） I：為電阻通過(guò)電流（安） C：為常數(shù)，即流通1安時(shí)的電壓降（伏）顯然，（0<<1）值愈小其壓敏特性愈好。若=1則為線(xiàn)性電阻，若=0則為壓降恒定的“理想壓敏元件”。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，過(guò)電壓保護(hù)非線(xiàn)性電阻FR1、FR1原工作點(diǎn)在A1處。如果產(chǎn)生過(guò)電壓能量，如正向過(guò)電壓，則當(dāng)該能量積累使得正向過(guò)電壓超過(guò)過(guò)電壓動(dòng)作整定值后，則FR1、FR2的控制觸發(fā)回路啟動(dòng)，可控硅導(dǎo)通非線(xiàn)性電阻兩端所加的電壓，因超過(guò)非線(xiàn)性電阻的