过电压抑制柜 可控硅换相过电压的产生原因及抑制措施

1、过电压抑制柜 可控硅换相过电压的产生原因及抑制措施_图文 导读：就爱阅读网友为您分享以下“可控硅换相过电压的产生原因及抑制措施_图文”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to 的支持!可控硅换相过电压的产生原因及抑制措施 葛洲坝水力发电厂 邵显钧 湖北宜昌 443002 摘要 本文以三相桥式全控整流电路为例，分析可控硅换相过电压产生的原因；结合同步发电机可控硅励磁系统的实际结线，对换相过电压的大小，进行分析计算；最后，介绍抑制换相过电压的措施及其实际效果。 关键词 可控硅 阳极电感 换相过电压 抑制措施 目前，大、中型水轮发电机组普遍采用可控硅整流装置，作为发电机的励磁功率单元。由于阳极回路

2、存在有电感，因此，可控硅元件在换相时，即由一个元件导通向另一个元件导通的转换过程中，将在阳极电源侧产生很高的尖峰电压换相过电压。换相过电压的产生，对阳极侧的有关设备如整流变压器、串联变压器、阳极电缆、可控硅元件及其保护回路等，都带来不利影响，尤其是对可控硅本身影响最大，严重时将造成可控硅元件的击穿损坏。在我厂就发生过多次因换相过电压严重，而造成阳极侧压敏电阻、阻容保护器件的爆炸损坏，并由此而引起其它设备的损坏，造成严重的经济损失。因此，有必要对可控硅元件在导通换相时产生过电压的原因，作进一步的分析。本文就以三相桥式可控硅整流电路为例，分析几种典型的换相过程，并结合我厂机组可控硅励磁系统的实际结

3、线，对换相过电压的大小，进行分析计算。 1换相等效电路与换相过程分析 11可控硅整流桥原理接线 为了便于分析，我们将三相桥式可控硅整流电路简化为图（1）所示的等效电路，其中，Ea、Eb、Ec为阳极相电势，La、Lb、Lc分别为阳极回路各相等效电感，Lf、Rf为整流桥直流侧负载，对于同步发电机励磁系统来说，即为发电机转子回路等效电感、电阻。 图（1）可控硅整流桥原理接线 12换相等效电路与换相过程分析 由三相桥式可控硅整流电路工作原理分析可知，当电路工作在整流状态时，可控硅元件导通有6种换相过程，即共阴极组元件有+C+A、+A+B、+B+C三种；共阳极组元件有-C-A、-A-B、-B-C三种。对

4、于可控硅换相时在阳极线电势上产生的过电压而言，则 0因换相元件不同而不同。下面，就以线电势Eca为例，来分析几种换相过程（设控制角=70）。 1）+C+A 当共阴极组元件由+C+A换相时，共阳极组元件为-B 导通，其它元件都在截止状态， 这样可将电路简化为如图（2）(a)所示等效电路。 换相开始前瞬间，ic=Id，ia=i=0，随着换相过程的进行，则ia=i逐步增加，ic= Id- i逐步减少，直到换相过程结束，ia=Id, ic=0。由于发电机转子是一个大的电感负载，在整个换相过程中，直流侧负载电流Id是保持不变的，因此，可将换相等效电路简化为图（2）(b)。 由图（2）(b)可知，若忽略可

5、控硅导通管压降，则回路满足电压方程式Eca=2Ladi/dt，也就是说，在+C+A元件换相过程中，a、c相电势通过阳极a、c相电感形成瞬间短路，在阳极线电势Eca波形上留下一短路缺口，这也是造成阳极电势波形畸变的原因。此时，回路电感Lc、La上产生的感应电势之和正好等于电源电势Eca，其感应电势极性如图2（b）。 图（2）+C+A换相等效电路 在换相结束前可控硅关断瞬间，由于可控硅元件体内载流子的积蓄效应，被关断可控硅元件的反向阻断能力不能立刻恢复，因而有很大的反向电流流过，当可控硅元件恢复阻断能力时，反向电流迅速减小， di/dt绝对值很大，可达1000A/us，这样大的电流突变，会在被关断

6、回路电感Lc、La上产生很高的感应电压，即换相过电压。其可控硅关断瞬间的等效电路如图（2）c所示 由图（2）c电路分析我们可以看出，在+C相可控硅电流突然关断的瞬间，在回路电感Lc、La上产生反电势ELc 、ELa，其极性也发生变化，且反电势极性正好与阳极电势ECA极性相同，即换相过电压正向叠加在阳极电势Eca上。因此，对于阳极电势ECA而言，这种换相时所产生的过电压最大，为（La +L b）di/dt=2Ladi/dt。叠加在Eca上形成很高的尖峰电压。 2）+A+B 换相过程同1）。由于+A相元件关断时只是在La 、L b上产生反电势，因此，对阳极电势Eca而言，可控硅关断瞬间，在电感La

7、上所产生反电势ELa=Ladi/dt，其反电势ELa极性与阳极电势ECA极性相同，即换相过电压正向叠加在阳极电势Eca上，其换相过电压幅值较第 1）种换相过电压幅值小一半。 3）+B+C 换相过程同1），由于+B相元件关断时只是在Lb 、L c上产生反电势，因此，对阳极电势Eca而言，可控硅关断瞬间，在电感L c上产生反电势ELc=Lcdi/dt，其反电势ELc极性与阳极电势ECA极性相同，即换相过电压正向叠加在阳极电势Eca上，其换相过电压幅值较第1）种换相过电压幅值小一半。 4）-C-A 换相过程及换相过电压大小同+C+A 5）-A-B 换相过程及换相过电压大小同+A+B 6）-B-C 换相过程及换相过电压大小同+B +C 2 典型励磁系统原理接线与换相过电压计算 21励磁系统原理接线及设备参数 我厂7F机组励磁系统采用交流侧串联的自复励方式，可控硅整流装置为三相桥式全控整流电路，其原理接线如图（2）所示。 图（2） 励磁系统原理接线 图中ZB、CB 、SCR分别为整流变压器、串联变压器和可控硅整流桥，其各设备参数分别见表1、表2； 22阳极回路等效电感计算 阳极回路等效电感由三部分组成，整流变压器电感L