励磁系统过电压保护装置分析

标签：过压保护 可控硅

1. 防止交、直流系统中暂态过电压保护装置说明

产生过电压的原因，除了大气过电压外，主要是由于系统中断路器操作过程，以及可控 硅元件本身换相关断过程，在电路中激发起电磁能量的互相转换和传递而引起的过电 压。东方电机励磁系统中采用的过电压保护措施在交流侧为阻容吸收保护，直流侧为非 线性电阻。

AC 过压保护

一个交流过压保护电路放在每个整流桥的交流输入侧吸收由于可控硅换相引起的电压 尖峰。交流过压保护基本上由三相二极管整流桥和连接到它的直流输出侧的电容组成。 对于高频尖峰电容表现为低阻抗并当作一个滤波器。利用电容器两端电压不能突变，而 能储存电能的基本特性和电容并联有一个当电容放电时吸收能量的充放电电阻。在该应 用中的电容应该能够承受高的 di/dt。 二极管整流桥的交流侧采用带检测微动开关的熔丝 进行保护。 其接线方式采用反向阻断式接线如图所示。

图一 反向阻断式阻容吸收保护线路

DC 过压保护

在发电机机端故障如短路、 错误同期和/或异步运行时产生感应的负励磁电流， 该电流可能在励磁回路中引起高电压。这样的过电压必须限制在一个对励磁线圈的绝缘电压(试 验电压)和整流可控硅的 PIV(峰值反向电压)值足够安全的范围内。为此通常采用所谓的 CROWBAR 电路。CROWBAR 电路采用转折二极管检测励磁回路中的正和负的过电 压。无论何时动作，触发相关的可控硅，立即连接非线性磁场保护电阻与转子并联。

磁场保护

磁场保护的标准方案是应用可控硅整流桥带直流侧磁场断路器+CROWBAR 电路的磁 场保护方案，基于磁场断路器的逻辑控制、CROWBAR 可控硅触发和脉冲闭锁。 CROWBAR 电路采用转折二极管检测励磁回路中的正和负的过电压。无论何时动作， 触发相关的可控硅，立即连接非线性磁场保护电阻与转子并联逻辑控制同时送命令给： 磁场断路器分闸， 立即使在接受到一个来自发电机保护系统或内部励磁系统保护的跳闸 命令后启动磁场保护。CROWBAR 可控硅触发立即连接磁场保护电阻与转子并联，使 励磁电流换流到磁场保护电阻上。

通过磁场断路器弧压和磁场线圈间最大可允许的电压来估算和调配灭磁电阻的值。也根 据发电机机端三相短路感应的励磁电流和/或空载运行时顶值励磁电流来估算将要吸收 的聚集在磁场线圈的能量。