《20220410-抽水蓄能电站自并励静止整流励磁系统技术规范书（通用部分）附件2：双调抽水蓄能电站自并励静止整流励磁系统主要元器件计算书格式文本.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20220410-抽水蓄能电站自并励静止整流励磁系统技术规范书（通用部分）附件2：双调抽水蓄能电站自并励静止整流励磁系统主要元器件计算书格式文本.doc（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 XXXX抽水蓄能电站励磁系统设计计算书 南方电网调峰调频发电有限公司 XXXX抽水蓄能电站 自并励静止整流励磁系统设计计算书 模板批准：向家汉审核：陈 强 编制：闫文斌、朱明岗2021 年 12 月 10 日XXXX抽水蓄能电站励磁系统设计计算书 修订记录Revision record版次Rev.页 码Page & Item改 版 内 容Modification content abstract改版人/校核人Prepared by&Reviewed by日期Date第 44 页 共 45 页目录修订记录1目录2一、 励磁系统设计输入技术参数4二、 励磁变压器选型51. 选型计算52. 校核5
2、3. 高低压侧互感器选型64. 高低压侧互感器校核75. 参数表7三、 整流桥选型101. 整流桥用可控硅选型102. 整流桥个数计算113. 校核124. 参数表：13四、 快速熔断器选型141. 选型142. 校核143. 参数表：15五、 通风冷却系统选型161. 单个功率柜的总损耗计算：162. 风机选型计算183. 校核184. 风机参数表19六、 磁场断路器选型201. 选型计算202. 校核203. 参数表21七、 灭磁电阻选型241. 选型242. 校核253. 参数表26八、 过电压保护回路选型281. 回路图纸及控制策略说明282. 励磁绕组过电压保护动作值的选择计算283
3、. 转子灭磁过压保护回路用可控硅选型294. 校核305. 过压回路选取的可控硅技术参数表：30九、 交流断路器选型321. 选型322. 校核323. 参数表33十、 交流母线选型341. 选型342. 校核343. 参数表35十一、 直流动力电缆选型361. 选型362. 校核363. 参数表37载流量及额定电压计算错误！未定义书签。2.直流电缆参数错误！未定义书签。十二、 整流桥阻容保护回路选型381. 选型计算382. 校核383. 阻容保护回路参数表39十三、 直流起励回路设备选型401. 选型402. 校核403. 参数表41十四、 励磁盘柜内二次元器件选型介绍42十五、 保护与限
4、制器的匹配情况44一、 励磁系统设计输入技术参数 序号名称单位单位1发电工况额定容量SGMVA2发电工况额定有功功率PGMW3发电工况额定功率因数4发电工况额定定子电压UGkV5发电工况额定定子电流IGA6发电工况额定励磁电压UfNV7发电工况额定励磁电流IfNA8发电工况空载励磁电压Uf0V9发电工况空载励磁电流If0A10直轴开路瞬变时间常数Td0s11转子绕组直流电阻（75）R7512转子绕组直流电阻（115）R11513发电工况直轴短路瞬变常数Tds14 电动工况额定容量SMMVA15电动工况额定有功功率PMMW16电动工况额定功率因数17电动工况额定定子电压UMkV18电动工况额定定
5、子电流IMA19电动工况额定励磁电压UfNV20电动工况额定励磁电流IfNA21电动工况空载励磁电压Uf0V22电动工况空载励磁电流If0A23最大连续运行励磁电流IenA注：此参数需由电站于XXXX年X月X日提供。二、 励磁变压器选型1. 选型计算（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 励磁系统应能满足发电电动机额定容量出力及最大容量出力两种工况下1.1倍额定励磁电流和电压下长期连续运行的要求。B. 发电电动机发电工况机端电压下降到80额定值时，能提供2倍强励电流。C. 励磁系统应能在2倍额定励磁电流下连续运行至少20s。D. 最大温升：100K E.
6、 三个单相、户内柜式、环氧浇注、铜绕组，金属外壳封闭、自然风冷、干式变压器。F. 绝缘等级为H级.G. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：2. 校核（1）校核依据A. 在热稳定电流持续时间2s下，铜绕组温度不超过250(短路前变压器满载运行)。 B. 稳定电流按2.55倍对称短路电流校验。 C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：3. 高低压侧互感器选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 励磁变高压侧电流互感器配置2组5P级绕组，1组0.2级绕组 B. 励磁变高压侧保护用电流互感器额定一次电流选取应使差
7、动、过流保护定值满足保护装置准确工作电流的要求，宜取励磁变额定电流值的150%200%。C. 穿心互感器必须提供等电位线。D. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：4. 高低压侧互感器校核（1）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：5. 参数表根据上述计算结果，励磁变压器参数如下：品牌及产地备注型号型式试验报告（完整数据版）型式户内环氧干式单相变压器组额定容量3 KVA（ kVA）额定电压 kV/ kV连接组别Yd11绝缘等级H级最大允许温升100K绝缘水平一次侧：额定雷电冲击耐压（峰值） kV 额定1min工频耐压（有效值）50kV二次侧：额定1min工频
8、耐压（有效值）3kV冷却方式自冷，但需配备备用风机一次侧出线方式离相封闭母线二次侧出线方式 绕组材质铜绕组外壳材质IP20铝合金金属屏蔽层设计说明书测温点及数量每相绕组应设有四个(高、低压绕组各一用一备)0阻值为100的铂电阻(PT100)温度元件，用于测量绕组热点温度，分别用于温度报警和跳闸。铁芯设有两(一用一备)个铂电阻温度元件，用于温度报警和跳闸。备用风机配置情况介绍温控箱交流电源要求温控箱直流电源要求温度高报警点数值温度高跳闸点数值备用风机启动逻辑介绍温控箱通讯方式高压侧CT选型情况介绍低压侧CT选型情况介绍穿心式CT的等电位线连接情况介绍CT端子箱的尺寸及开门方式介绍机械钥匙闭锁配置
9、情况柜门上附属设备介绍三、 整流桥选型1. 整流桥用可控硅选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 整流桥允许的最大输入电压不应小于1.5倍发电电动机额定机端电压，额定输出电压应满足额定工况和强励工况的励磁电压要求。 B. 机组在正常工况运行时，机端突然发生三相短路时，晶闸管元件不应损坏。 C. 晶闸管元件正、反向重复峰值电压应大于励磁回路直流侧过电压保护装置动作电压整定值。D. 整流桥的控制角工作范围宜为10度150度。E. 脉冲变压器输出脉冲电流不小于2A，前沿陡度不应小于1A/us，宽度大于10us。输出绕组耐压水平应大于发电电动机转子绕组绝缘水
10、平。F. 励磁系统应能满足发电电动机额定容量出力及最大容量出力两种工况下1.1倍额定励磁电流和电压下长期连续运行的要求。 （2）计算可控硅峰值电压、常温下可控硅平均通态电流、并联支路计算公式：各参数释义及取值：UW为晶闸管耐受电压UTrsek为励磁变二次电压计算所得：最终选取：脉冲变输出波形截图：散热器选型：依据JBT9684进行选型并联柜数123可控硅型号为均流系数要求下限Ifn每只可控硅流过的电流Itav/A，（1.1Ifn下长期运行，每只可控硅流过的电流为总电流的0.367倍,均流系数要求下限（均流系数=并联运行各支路平均电流与支路最大电流之比）)每只可控硅的功率损耗Pt/W（依据可控硅
11、的通态平均电流与最大通态损耗曲线中120的曲线）每个整流桥的总损耗/W（6*Pt）最严苛工况单只可控硅最大允许的器件管壳温度Tc/，（=Tjm-Rjc*Pt,Tjm=125，双面冷却方式的Rjc=结壳热阻）单只散热器台面最大允许温度值Ts/，（=Tc-Rcs*Pt）,Rcs=接触热阻散热器理论计算的最大热阻Rsamax/1/W，（=(Ts-40)/Pt，取环境温度为40）选型的散热器热阻Rsa，1/W,要求选择要比上面一行的结果小，但要非常接近强迫风冷条件下，每只可控硅温升T，（=(Rsa+Rjc+Rcs)*Pt）,双面冷却方式的Rjc=结壳热阻，Rsa散热器热阻，Rcs接触热阻安全裕量=Tj
12、m-T-40=125-T-40故最后选择的散热器型号为：2. 整流桥个数计算（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 并联运行的支路数冗余度一般应按照不小于N+1的模式配置。在N模式下要求保证发电电动机所有工况的运行(包括强行励磁在内)。B. 当主、备用风扇全停时，整流器在发电电动机额定工况下至少应能连续运行15min。C. （2）计算可控硅峰值电压、常温下可控硅平均通态电流、并联支路计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：3. 校核（1）校核依据A. 各种工况下晶闸管的最高设计结温均不应超过110。 B. 本技术规范书要采购的励磁盘柜，其选型计算
13、书中应针对环境温度为40，机组带额定有功和额定无功，励磁可连续运行时长进行计算，要求计算结果应不小于30分钟。 C. 发电电动机在额定工况下运行时，晶闸管与散热器接合处的极限温升为40K。D. 励磁系统应能满足发电电动机额定容量出力及最大容量出力两种工况下1.1倍额定励磁电流和电压下长期连续运行的要求。复核两桥在抽水工况最大容量运行时1.1倍励磁电流长期运行下结温。E. 并联运行的支路数冗余度一般应按照不小于N+1的模式配置。在N模式下要求保证发电电动机所有工况的运行(包括强行励磁在内)。（2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：4. 参数表：符号说明数值品牌/产地型号型式试验
14、报告（完整数据版）VDRM断态重复峰值电压VRRM反向重复峰值电压IT(AV)通态平均电流（70）VT0阈值电压rT斜率电阻Tvj最大允许结温I2t个数单个可控硅出厂质检项目桥数均流系数四、 快速熔断器选型1. 选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 每个晶闸管元件支路应设置快速限流熔断器保护，使得一个晶闸管元件故障不至于引起其它晶闸管和熔断器损坏。 B. 快速熔断器应能承受容许过负荷电流，正常运行时不至于过热甚至熔断；当发生类似短路造成流过晶闸管的电流迅速上升时，熔断器能对晶闸管进行保护，在超过晶闸管能承受的I2t前(一般10ms内)能够迅速熔断；
15、快速熔断器在分断过程中产生的过电压不应危及其他器件的安全。C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：2. 校核（1）校核依据A. B. C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：3. 参数表：符号说明数值品牌及产地型号型式试验报告（完整数据版）IR额定电流UR额定电压额定分断电流I2t熔断能量积分值个数五、 通风冷却系统选型1. 单个功率柜的总损耗计算：上式中符号说明备注PTOT单个可控硅总损耗单位为WPVFU快熔损耗单位为WPVC铜排损耗单位为WPVFA风机损耗单位为WPVOV阻容保护回路损耗单位为WR1阻容保护回路电阻单位为1）可控硅损耗计算公式
16、：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：2）快熔损耗计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：3）铜排损耗计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：4）阻容保护回路损耗计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：5）风机损耗计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：由以上可得，单个功率柜的总损耗约为：2. 风机选型计算（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。D. A. 发电电动机在额定工况下运行时，晶闸管与散热器接合处的极限温升为40K，硅整流二极管与散热器接合处的极限温升为45K。 E. B. 风扇运行引起的噪音应不大于75dB。 F.
17、 C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：3. 校核（1）校核依据A B C （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：4. 风机参数表符号说明数值品牌型号型式试验报告（完整数据版）额定电压额定功率额定转速最大风量风机过热保护数值输入电压范围重量寿命个数六、 磁场断路器选型1. 选型计算（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 厂家需要提供详细的磁场断路器弧压计算书。 B. 励磁系统应能满足发电电动机额定容量出力及最大容量出力两种工况下1.1倍额定励磁电流和电压下长期连续运行的要求。 C. （2）计算计算公式：各参数
18、释义及取值：计算所得：最终选取：2. 校核（1）校核依据A. 对于磁场断路器和非线性电阻组合的灭磁系统，还应符合下列要求：最小断流能力不大于额定励磁电流的6%；最大断流能力不小于额定励磁电流的300%。 B. C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：3. 参数表参数如下：符号说明数值品牌/产地型号型式试验报告（完整数据版）Ue额定电压Ie额定电流Inss额定短路分断能力短时电流（20s）短时电流（120s）Uarcmax最大弧压应设有满足控制保护要求且不少于6对常开和6对常闭的独立的辅助位置接点，不宜采用中间继电器扩展。寿命磁场断路器的机械操作次数不小于10000次，电
19、气寿命不小于10000次。首次维护前动作次数第一次维护前，使用次数不少于2000次。合闸线圈功率跳闸线圈功率磁场断路器跳闸继电器采用大功率继电器，防止交流电串入直流电时继电器发生误动。跳闸线圈功率磁场断路器跳闸继电器采用大功率继电器，防止交流电串入直流电时继电器发生误动。合闸线圈最低动作电压磁场断路器的操作电源为直流220V，磁场断路器操动机构应保证断路器在额定电压的80%以上时能可靠合闸，在额定电压的60%75%能可靠分闸，低于额定电压的30%时应不跳闸。跳闸线圈最低动作电压磁场断路器的操作电源为直流220V，磁场断路器操动机构应保证断路器在额定电压的80%以上时能可靠合闸，在额定电压的60
20、%75%能可靠分闸，低于额定电压的30%时应不跳闸。跳闸线圈最低动作电压磁场断路器的操作电源为直流220V，磁场断路器操动机构应保证断路器在额定电压的80%以上时能可靠合闸，在额定电压的60%75%能可靠分闸，低于额定电压的30%时应不跳闸。合闸时间分闸时间日常维护需要定期更换的零配件、耗材介绍跳闸后的维护要求磁场断路器柜柜门的至少应设置“合闸”“分闸”指示灯。七、 灭磁电阻选型1. 选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 要求灭磁电阻容量需提供发电电动机发电工况空载灭磁、发电电动机发电工况额定负载灭磁、发电电动机抽水工况额定负载灭磁、发电电动机发电
21、工况额定负载强励灭磁、发电电动机抽水工况额定负载强励灭磁、发电电动机发电工况空载误强励灭磁、发电电动机发电工况额定负载误强励灭磁、发电电动机抽水工况额定负载误强励灭磁、发电电动机发电工况额定负载机端三相短路灭磁、发电电动机抽水工况额定负载机端三相短路灭磁下的数值。B. 灭磁电阻应采用非线性电阻，非线性电阻元件负荷率不大于60%，其容量确保在最严重灭磁工况下，承受的耗能容量应不超过其标称能容量的80 %，并满足装置内20%的非线性电阻组件退出运行时，应能满足最严重灭磁工况下的要求。灭磁电阻应能够承受发电电动机最严重灭磁工况下的灭磁而不损坏，但允许阀片特性发生变化。 C. 灭磁电阻应采用非线性电阻
22、，非线性电阻元件负荷率不大于60%，其容量确保在最严重灭磁工况下，承受的耗能容量应不超过其标称能容量的80 %，并满足装置内20%的非线性电阻组件退出运行时，应能满足最严重灭磁工况下的要求。灭磁电阻应能够承受发电电动机最严重灭磁工况下的灭磁而不损坏，但允许阀片特性发生变化。D. 在设计氧化锌或碳化硅非线性电阻的安装距离时，正负极之间及正负极与外壳间的绝缘距离考虑能承受最严重灭磁工况转子出现的最大尖峰过电压的能力，保证最严重灭磁工况下不会出现放电现象。E. 氧化锌非线性电阻装置整组非线性系数0.1；碳化硅非线性电阻非线性系数0.4。F. 除机组定子三相短路、负载误强励和空载误强励工况灭磁外，其他
23、工况下，允许连续两次灭磁。G. 电阻片的实测压敏电压值在规定的允许偏差范围内与该电阻片的标称压敏电压相符合，实测值与标称压敏电压允许偏差为5%；H. 非线性电阻片的压敏电压温度系数的绝对值不大于0.1%/，氧化锌压敏电压温度系数一般为正；I. 氧化锌非线性电阻的串并联后均能系数不得小于90%。碳化硅非线性电阻的串并联后均能系数不得小于80%。J. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：2. 校核（1）校核依据A. B. C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：各个工况下的灭磁过程仿真曲线：3. 参数表符号说明数值品牌/产地型号型式试验报告（完整数据版
24、）I.用标称能容量值对非线性电阻片进行冲击。进行能容量冲击试验后，阀片不应出现击穿、闪络现象。短时冲击恢复：标称能容量试验后3h4h时间内，压敏电压恢复值使得压敏电压变化率不大于10%；J.非线性电阻片应能承受振动、碰撞等机械负荷试验而无机械损伤，压敏电压变化率不大于5%。材料SiCERSSiC单组能容量1.1MJARSSiC单组电压系数106bSiC单组非线性系数0.4IRsmaxSiC单组通流能力6000AURtestSiC单组工频耐压5 kV, 60 sNRP并联的SiC组数3NRS串联的SiC组数2中孔绝缘处理措施说明匹配数据报告投运之前防潮措施说明寿命非线性电阻使用寿命应不少于15年
25、八、 转子过电压保护回路选型1. 回路图纸及原理说明2. 励磁绕组过电压保护动作值的选择计算（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 在任何运行情况下，过电压保护器应使得整流器的输出过电压瞬时值不超过绕组对地耐压试验电压幅值的30%。B. 过电压保护动作整定值在任何运行情况下，应高于最大整流电压峰值，低于整流桥最大允许电压值。 C. 过电压保护动作整定值在任何运行情况下，应高于灭磁装置正常动作时产生的过电压值。 D. 应装设励磁回路直流侧过电压保护装置。 E. 过电压保护动作整定值在任何运行情况下，应保证励磁绕组两端过电压时的瞬时值不超过出厂试验时绕组对地
26、耐压试验电压幅值的70%。 F. 灭磁过程中，励磁绕组反向电压宜控制在不低于出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的30%，不超过出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的50%。 G. 灭磁装置(包括磁场断路器和灭磁电阻)在最严重的灭磁工况下，应能独立可靠移能灭磁。 H. 励磁系统应至少包含一种辅助措施，如封脉冲来提高励磁系统的灭磁可靠性。 I. 励磁系统设计应保证，当励磁电流在小于1.1倍额定励磁电流下长期运行时，励磁绕组两端电压的最大瞬时值，不应超过出厂试验时该绕组对地耐压试验电压幅值的30%。 J. 宜采用非线性电阻(可与灭磁电阻合一)晶闸管跨接器或其他元件组成的更为先进可靠的磁场过电压保护装置
27、，励磁绕组过电压的瞬时值不得超过励磁绕组出厂试验时对地耐压试验电压幅值的70%。 K. 在机组正常运行工况下，非线性电阻的漏电电流应小于1mA,并确保无过热现象。 （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：3. 转子灭磁过压保护回路用可控硅、BOD、互感器等元器件选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. B. C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：4. 校核（1）校核依据A. B. C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：5. 参数表：符号说明数值过压BOD品牌/产地BOD型号BOD型式
28、试验报告（完整数据版）可控硅品牌/产地可控硅型号可控硅型式试验报告（完整数据版）VDRM可控硅断态重复峰值电压VRRM可控硅反向重复峰值电压IT(AV)可控硅通态平均电流（70）VT0可控硅阈值电压rT可控硅斜率电阻Tvj可控硅最大允许结温I2t可控硅个数过压回路用互感器品牌/产地过压回路用互感器型号过压回路用互感器型式试验报告（完整数据版）过压回路用电缆品牌过压回路用电缆型号过压回路用电缆型式试验报告（完整数据版）九、 交流断路器选型1. 选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. B. C.（2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：2
29、. 校核（1）校核依据A B C （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：3. 参数表符号说明数值品牌/产地型号型式试验报告（完整数据版）Ue额定电压Ie额定电流Is额定短路分断能力寿命断路器的机械操作次数不小于20000次，电气操作次数不小于10000次，首次维护前动作次数合闸线圈功率跳闸线圈功率跳闸线圈功率合闸线圈最低动作电压跳闸线圈最低动作电压跳闸线圈最低动作电压合闸时间分闸时间是否具备智能化测试功能抽拉式结构钥匙闭锁要求日常维护需要定期更换的零配件、耗材介绍跳闸后的维护要求十、 交流母线选型1. 选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便
30、审核。A. 原则上采用浇筑母线。B. 励磁变压器低压侧至励磁屏柜之间母线电流要求必须满足：母线导体截面至少能承受最大励磁电流的130%。 C. 浇注母线导体采用铜母线，相间绝缘隔板为全模浇注隔离，导体绝缘层绝缘等级为B级，防护等IP67。D. 若交流电力电缆应为整长的电缆，中间不得有接头。电力电缆应为WDZAN电缆 E. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终选取：2. 校核（1）校核依据A. 正常运行时母线的感应电压不高于12V。 B. 全浇注式母线温升限制为：平均周温35，最高温不超过40，导体温升不超过35K。 C. （2）计算计算公式：各参数释义及取值：计算所得：最终结论：3. 参数表符号说明数值品牌/产地型号型式试验报告（完整数据版）Un额定电压In额定电流额定短时耐受电流及时间额定峰值耐受电流长度十一、 直流动力电缆选型1. 选型（1）设计依据特别提醒：设计依据工程经验的，需提供参考工程的参数以便审核。A. 直流电力电缆应为整长的电缆，中间不得有接头。B. 电力电缆应采用单芯低烟无卤阻燃交联电缆，单