勵磁系統過電壓保護裝置分析

標簽：過壓保護 可控硅

1. 防止交、直流系統中暫態過電壓保護裝置說明

產生過電壓的原因，除了大氣過電壓外，主要是由于系統中斷路器操作過程，以及可控 硅元件本身換相關斷過程，在電路中激發起電磁能量的互相轉換和傳遞而引起的過電 壓。東方電機勵磁系統中采用的過電壓保護措施在交流側為阻容吸收保護，直流側為非 線性電阻。

AC 過壓保護

一個交流過壓保護電路放在每個整流橋的交流輸入側吸收由于可控硅換相引起的電壓 尖峰。交流過壓保護基本上由三相二極管整流橋和連接到它的直流輸出側的電容組成。 對于高頻尖峰電容表現為低阻抗并當作一個濾波器。利用電容器兩端電壓不能突變，而 能儲存電能的基本特性和電容并聯有一個當電容放電時吸收能量的充放電電阻。在該應 用中的電容應該能夠承受高的 di/dt。 二極管整流橋的交流側采用帶檢測微動開關的熔絲 進行保護。 其接線方式采用反向阻斷式接線如圖所示。

圖一 反向阻斷式阻容吸收保護線路

DC 過壓保護

在發電機機端故障如短路、 錯誤同期和/或異步運行時產生感應的負勵磁電流， 該電流可能在勵磁回路中引起高電壓。這樣的過電壓必須限制在一個對勵磁線圈的絕緣電壓(試 驗電壓)和整流可控硅的 PIV(峰值反向電壓)值足夠安全的范圍內。為此通常采用所謂的 CROWBAR 電路。CROWBAR 電路采用轉折二極管檢測勵磁回路中的正和負的過電 壓。無論何時動作，觸發相關的可控硅，立即連接非線性磁場保護電阻與轉子并聯。

磁場保護

磁場保護的標準方案是應用可控硅整流橋帶直流側磁場斷路器+CROWBAR 電路的磁 場保護方案，基于磁場斷路器的邏輯控制、CROWBAR 可控硅觸發和脈沖閉鎖。 CROWBAR 電路采用轉折二極管檢測勵磁回路中的正和負的過電壓。無論何時動作， 觸發相關的可控硅，立即連接非線性磁場保護電阻與轉子并聯邏輯控制同時送命令給： 磁場斷路器分閘， 立即使在接受到一個來自發電機保護系統或內部勵磁系統保護的跳閘 命令后啟動磁場保護。CROWBAR 可控硅觸發立即連接磁場保護電阻與轉子并聯，使 勵磁電流換流到磁場保護電阻上。

通過磁場斷路器弧壓和磁場線圈間最大可允許的電壓來估算和調配滅磁電阻的值。也根 據發電機機端三相短路感應的勵磁電流和/或空載運行時頂值勵磁電流來估算將要吸收 的聚集在磁場線圈的能量。