轧钢系统电气设备的选型标准

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1、轧钢系统电气设备的选型标准电气设备/工作特性/选型1 引言   在轧钢系统中，不管是棒材、线材还是板材，交流调速系统都已经占据了主导地位，如何进行调速系统相关设备的选型，就已经成为摆在设计人员面前一个至关重要的问题，下面我们将以某高速线材生产线为例介绍轧钢系统中电气设备的选型。2 变压器的原理及选型2.1变压器原理   车间变所用的变压器一般是35/0.4kV配电变压器。下面就以单相变压器为例简单介绍变压。图1 变压器的工作原理   如图１所示，当匝数为N1的一次绕相接到频率为f、电压为U1的交流电源上时，由励磁电流I0在铁心中

2、产生主磁通Φz，从而在一、二次绕组中感应出电动势E1和E2，匝数为N2的二次绕组端产生电压U2。当二次绕组接有负载Z时，一、二次绕组中流通电流I1和I2。2.2变压器选型2.2.1一次线电压U1的选择   小型机组的机端额定线电压是400V，但小型水电站一般都处于电网的远端，离变电站线路很长阻抗大，造成末端的网电压过高，尤其是在丰水期发电高峰时段，网电压（机端）往往高达460V以上。如果此时一次电压还是按照400V来设计，变压器就会承受过电压，使损耗增大，发热超标。   整流变压器的铁损与其承受电压倍数比成4次方的关系，例如按4

3、00V设计的整流变压器，在1.2倍（480V）电压下运行时，其铁损的增加到（480/400）4=2.07倍。这些损耗最终都在变压器内转为热量，使变压器的温升大增。   更有甚者，当电源电压超高到达一定程度后，变压器的铁心的磁通密度就会进入饱和区，使一次侧电流激增以致线圈烧毁。一些整流变压器的设计制造时由于成本的考虑，选取铁心的磁通密度Bm值偏高，而一次绕组的电压值仍然选取400V，故在网电压过高地区烧毁变压器的例子并不罕见。   对此就应该适当加大一次绕组的电压值，以使网电压升高＋20%变压器也能应付工作。一般变压器尚有5%的电

4、压过载能力，故我们可用经验公式来选取一次侧绕组额定线电压值   U1=0.95U1（MAX）   式中，U1（MAX）是网电（折合到机端）的最高电压值。计算结果若小于400V则按400V选取。   一次电压选取值增加后，二次电压也应该增加同样的比值，保持变压比不变，以维持励磁电压与机端电压相同比例地增减，因为发电机电压越高，需要的励磁功率就越大。   提高一次电压的做法，等效于增加每伏圈数，都是为了降低变压器铁心的磁通密度。防止进入磁通密度曲线的饱和段。带来的好处还有降低了变压器的空载电流和铁损。   当然这样也有些负面影响，因

5、绕组圈数加多，使变压器内阻增大，电流损耗（铜损）略有增加，但对变压器的正常运行不构成什么影响。电压调整系数为n＝U1/400。   简易计算时，可以通取U1=440V，能适应大多数电网条件（400V-470V）的要求。2.2.2二次电压U2的计算   二次电压的选取值关系到励磁系统的顶值（强励）电压，最大励磁电流、晶闸管导通角和谐波失真、整流电路的功率因数等等。   按有关规范，励磁电路要提供1.6～1.8倍的强励电压，即变压器的二次电压需是额定值的1.6～1.8倍。但是实际上，我国的小水电机组很少有自成孤立电网运行的，绝大部分

6、都是并入大电网售电运行，没有向电网提供强励功率的需要和能力——须知大电网容量极大，单个小水电机组的对它的影响是微不足道的。   如果按提高1.6～1.8倍的数值来选取二次电压，整流电压就比较高，晶闸管整流系统励磁时长期处于被深控的状态，晶闸管的导通角小，波形畸变增大，功率因数变差，故障的短路电流变大，这些因素都对变压器和机组设备运行不利。同时在相同的变压器功率容量下，电压高了必然导致电流降低，线圈绕组的导线截面积下降，电流损耗也增大。   根据我们的经验，选择最大整流电压为额定励磁电压的1.3倍就比较适中，除了处理避免上述电压过

7、高的缺点以外，也保留了一定的整流功率裕量，适应了运行条件变化的要求。   相电压U2的计算式   三相全波整流U2=1.3×1.06(nUE+2.5)/2.34=0.59nUE+1.47   三相半波整流U2=1.3×1.06(nUE+1.7)/1.17=1.18nUE+2.0   对上式各项的解释：   UE—发电机额定励磁电压(V)；   系数1.3—如前所述，是励磁电压的裕量值；   系数1.06—电流满负载时变压器内阻漏抗引起电压降的补偿值。这里用简单的一个固定数值来代替复杂计算，误差也不太大；n—电压调整系数，见上节所

8、述；   系数2.34（或1.17）—三相全波（或半波）整流元件全导通时输出直流电压与输入交流相电压的比值,即UE/U2＝2.34（或UE/U2＝1.17）；数字2.5（或1.7）—励磁回路的电压降的总和，其中包括整流元件的正向压降（1.5V或0.75V），以及