1. 防止交、直流系統(tǒng)中暫態(tài)過電壓保護(hù)裝置說明
產(chǎn)生過電壓的原因，除了大氣過電壓外，主要是由于系統(tǒng)中斷路器操作過程，以及可控 硅元件本身換相關(guān)斷過程，在電路中激發(fā)起電磁能量的互相轉(zhuǎn)換和傳遞而引起的過電 壓。東方電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)中采用的過電壓保護(hù)措施在交流側(cè)為阻容吸收保護(hù)，直流側(cè)為非 線性電阻。
AC 過壓保護(hù)
一個(gè)交流過壓保護(hù)電路放在每個(gè)整流橋的交流輸入側(cè)吸收由于可控硅換相引起的電壓 尖峰。交流過壓保護(hù)基本上由三相二極管整流橋和連接到它的直流輸出側(cè)的電容組成。 對(duì)于高頻尖峰電容表現(xiàn)為低阻抗并當(dāng)作一個(gè)濾波器。利用電容器兩端電壓不能突變，而 能儲(chǔ)存電能的基本特性和電容并聯(lián)有一個(gè)當(dāng)電容放電時(shí)吸收能量的充放電電阻。在該應(yīng) 用中的電容應(yīng)該能夠承受高的 di/dt。 二極管整流橋的交流側(cè)采用帶檢測(cè)微動(dòng)開關(guān)的熔絲 進(jìn)行保護(hù)。 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(hù)線路
DC 過壓保護(hù)
在發(fā)電機(jī)機(jī)端故障如短路、 錯(cuò)誤同期和/或異步運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)的負(fù)勵(lì)磁電流， 該電流可能在勵(lì)磁回路中引起高電壓。這樣的過電壓必須限制在一個(gè)對(duì)勵(lì)磁線圈的絕緣電壓(試 驗(yàn)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(nèi)。為此通常采用所謂的 CROWBAR 電路。CROWBAR 電路采用轉(zhuǎn)折二極管檢測(cè)勵(lì)磁回路中的正和負(fù)的過電 壓。無論何時(shí)動(dòng)作，觸發(fā)相關(guān)的可控硅，立即連接非線性磁場保護(hù)電阻與轉(zhuǎn)子并聯(lián)。
磁場保護(hù)
磁場保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)方案是應(yīng)用可控硅整流橋帶直流側(cè)磁場斷路器+CROWBAR 電路的磁 場保護(hù)方案，基于磁場斷路器的邏輯控制、CROWBAR 可控硅觸發(fā)和脈沖閉鎖。 CROWBAR 電路采用轉(zhuǎn)折二極管檢測(cè)勵(lì)磁回路中的正和負(fù)的過電壓。無論何時(shí)動(dòng)作， 觸發(fā)相關(guān)的可控硅，立即連接非線性磁場保護(hù)電阻與轉(zhuǎn)子并聯(lián)邏輯控制同時(shí)送命令給： 磁場斷路器分閘， 立即使在接受到一個(gè)來自發(fā)電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)或內(nèi)部勵(lì)磁系統(tǒng)保護(hù)的跳閘 命令后啟動(dòng)磁場保護(hù)。CROWBAR 可控硅觸發(fā)立即連接磁場保護(hù)電阻與轉(zhuǎn)子并聯(lián)，使 勵(lì)磁電流換流到磁場保護(hù)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(diào)配滅磁電阻的值。也根 據(jù)發(fā)電機(jī)機(jī)端三相短路感應(yīng)的勵(lì)磁電流和/或空載運(yùn)行時(shí)頂值勵(lì)磁電流來估算將要吸收 的聚集在磁場線圈的能量。
2. 并聯(lián)可控硅電流均流方法說明
可控硅并聯(lián)支路間電流分配不均的原因有二：
a 在瞬態(tài)時(shí)，由于并聯(lián)元件開通時(shí)間的先后有差別，而引起瞬態(tài)電流不均;
b 在導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，由于并聯(lián)元件在導(dǎo)通狀態(tài)下的伏安特性(正向壓降)有差異， 則引起穩(wěn)態(tài)電流不均。過去多年來，提高并聯(lián)可控硅橋中電流的分配總是一個(gè)問題。沒 有一個(gè)實(shí)用的方法，正如交流進(jìn)線的位置、在每個(gè)可控硅橋進(jìn)線口的均流電抗器都不是 完全有效的。實(shí)際上在最好的情況下可接受 10%的額定電流不對(duì)稱量已經(jīng)超出了理論的 要求。東方電機(jī)由于采取了作為軟件功能的動(dòng)態(tài)電流分布，使流過每一個(gè)可控硅橋的電 流差不多是相等的。在大多數(shù)較大電流應(yīng)用情況下，由于不必計(jì)算電流的不平衡性，通 過動(dòng)態(tài)電流分布可以節(jié)省一個(gè)可控硅橋。此外，成組的可控硅整流橋的交流進(jìn)線可以在 右邊進(jìn)線或者在左邊進(jìn)線。 這是因?yàn)椴槐乜紤]從變壓器的二次側(cè)到可控硅整流橋合適的 電磁路徑。從而，交流母排內(nèi)部互相連接是統(tǒng)一的和標(biāo)準(zhǔn)化的。因此，內(nèi)部互相連接的交流母排的工作和費(fèi)用極大地減少。
東方電機(jī)在解決以上電流分配不均方面采用以下方法：
a.在調(diào)節(jié)器內(nèi)采取了作為軟件功能的動(dòng)態(tài)電流分布，使流過每一個(gè)可控硅橋的電流差 不多是相等的。
b. 在并聯(lián)支路元件的選配上，保證所選元件的開通特性和正向壓降基本一致，即開通 時(shí)間的偏差不大于 20 微秒， 正向壓降的偏差不超過 0.05 伏， 元件的額定電流降低到 0.8 倍以下使用。
c. 在觸發(fā)回路設(shè)計(jì)方面，盡可能提高觸發(fā)電流的上升率和幅值，使開通時(shí)間偏差縮 小;
d. 在元件的排列和引出母線的位置上，力求做到使各支路的電阻相等，自感相等， 互感也大致相等;在母排的選用、處理工藝上力求做到并聯(lián)支路的一致性。
3. 晶閘管與熔斷器配合關(guān)系說明
快速熔斷器的熔斷特性是指通過熔體的熔斷電流(峰值)與清除故障時(shí)間的關(guān)系。 清除故障時(shí)間包括熔體的熔化時(shí)間與飛弧時(shí)間。東方電機(jī)在選用熔斷器時(shí)，采用以下方 法來實(shí)現(xiàn)晶閘管與熔斷器的配合：
a 選用的熔斷器的額定電流小于流過可控硅元件的實(shí)際工作電流，即：
式中：IR 為熔體的額定電流，IT(AV) 為整流元件的額定通態(tài)平均電流 IA(RMS)為流過橋臂的實(shí)際工作電流的均方根值 np 為并聯(lián)支路數(shù)， KCI 為均流系數(shù)
b 在預(yù)期故障電流的條件下，熔體的熔斷特性處于被保護(hù)元件的短時(shí)過載特性的 下方。預(yù)期故障電流是指不裝熔斷器時(shí)，該電路中可能產(chǎn)生的最大故障電流。
熔斷器限流特性曲線和熔化特性曲線見附圖。
4. 滑極保護(hù)方法說明
當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)滑極時(shí)，發(fā)電機(jī)處于異步運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子繞組會(huì)感生很大的交流電流， 從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生過電壓，其值與轉(zhuǎn)差率的大小有關(guān)。為了消除滑極所引起的過電 壓，采用非線性電阻跨接在轉(zhuǎn)子兩端來保護(hù)轉(zhuǎn)子和整流橋。
5. 抑制靜態(tài)勵(lì)磁裝置輸出回路中故障電流的方法說明
為了抑制靜態(tài)勵(lì)磁裝置輸出回路中故障電流，東方電機(jī)在設(shè)計(jì)中采取了以下措施：
a 勵(lì)磁裝置內(nèi)部具有完整的自檢和自診斷功能;
b 調(diào)節(jié)控制和功率部份采用冗余配置;
c 勵(lì)磁裝置設(shè)有各種限制和保護(hù)功能，如空載過勵(lì)限制、低頻過勵(lì)限制、最大勵(lì) 磁電流限制、最小勵(lì)磁電流限制等功能。
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