《整流设备的保护》word版

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1、电力电子技术课程设计一过电压的产生及过电压保护1.1过电压及其产生的原因整流设备晶闸管能够承受的最大峰值电压是重要参数之一，该参数表征晶闸管承受过电压的能力。过电压主要是指电气系统内部合闸、分闸和电力电子器件的关断等原因造成的操作过电压。例如，降压变压器初次合闸时，初级施加的高压会通过初、次级绕组间的分布电容耦合到次级，使之出现感应过电压；交、直流侧的分闸操作切断电感回路电流时，会因电感释放磁场储能而形成数倍额定电压的过电压；在晶闸管管断过程中，因反向电流迅速减小。回路电感中会产生很高的换相过电压。除了操作过电压外，还有由于雷击等外部因素侵入电网的偶然性的浪涌过电

2、压，过电压倍数会很高。采取过电压保护措施后，会使经常发生的操作过电压限制在器件额定电压以下，偶然性的浪涌电压限制在其间的断态和反向不重复峰值电压数值以下。过电压保护措施有基于吸收原理的阻容保护和基于泄放原理的非线性元件保护两种，其目的都是为将过电压限制在允许范围之内。1.2阻容保护及参数计算1.2.1交流侧阻容保护参数计算为吸收变压器释放出来的磁场能量，可在变压器二次侧并联电阻和电容吸收保护，接线形式如图1-1。由于电容量端的电压不能突变，可以快速吸收造成过电压的磁场能量，电阻可以起阻尼作用，并可在电磁过程中消耗造成过电压的能量。图1中交流侧阻容保护元件为、，其参

3、数的计算与整流器的容量有关。图1-1阻容保护电路（1）单相变压器或三相小功率变压器（以下），（）可由下式计算：式中，为整流变压器的等值容量，，为臂反向峰值电压，，为计算系数，见表1-1，可按整流电路接线形式和阻容保护接线方式选取。14电力电子技术课程设计表1-1计算系数电路形式单相三相保护电路（星形接法）三相保护电路（三角形接法）双拍双拍单拍双拍双拍单拍注：单拍电路指各种半波整流电路；双拍电路指各种桥式整流电路阻尼电阻（）可由下式计算：式中，为电源频率，。当阻容保护电路接在整流变压器的初级时，仍可用上式计算的容量，只是此时的为电网电压峰值。如果整流变压器为降压型，

4、吸收电路介于初级时，的容量减小，但其耐压值增大。（2）大容量变压器，阻容吸收装置中（）的计算公式为：的阻值（）计算公式为：的功率（）计算公式为：以上各式中，为变压器次级空载线电压，，为变压器次级线电流，，为电源频率，，、、为计算系数，见表1-2，为变压器励磁电流对额定电流的标么值，一般取。表1-2计算系数、、电路形式单相桥式三相桥式三相半波三相双反星形14电力电子技术课程设计三相保护电路可为星形连接，也可为三角形链接，以上各式适用于星形连接方式。当为三角形链接方式时，电容应取计算值的的，而电阻应取计算值的3倍。阻容保护的电路中，电阻发热量较大，也不利于限制晶闸管的

5、电流上升率。为克服上述缺点，可采用如图1-2所示的整流式阻容保护电路。图1-2整流式阻容保护电路正常工作时。保护的三相桥式整流器输出端电压为变压器次级电压的峰值，输出电流很小，从而减小了保护元件的发热。过电压出现时，该整流桥用于提供吸收过电压能量的通路，电容将吸取的过电压能量转换为电场能量；过电压消失后，电容经、放电，将储存的电场能量释放，逐渐将电压恢复到正常值。电容器的电容量可按下式计算：，用于限制的充电电流，其数值为：式中，为变压器每相漏抗，单位为。用于提供放电通路，近似为电路的放电时间。则为:为使保护电路尽快恢复正常状态，时间常数越小越好，一般取。1.2.2

6、直流侧阻容保护直流侧也有可能发生过电压。当快速熔断器熔断或直流快速开关切断时，因直流侧电抗器释放储能，会在整流器直流输出端造成过电压。另外，14电力电子技术课程设计由于直流侧快速开关（或熔断器）切断负载电流时，变压器释放的储能也产生过电压，尽管交流侧保护装置适当地保护这种过电压，仍会通过导通着的晶闸管反应到直流侧来，为此，直流侧也应装设过电压保护，用于抑制过电压保护。直流侧过电压抑制电路元件参数的选择计算方法见表1-3。表中，为直流输出电压的交流成分中幅值最大的谐波电压有效值，即最低次谐波幅值；为与相应的谐波频率；是与相应的电流有效值。表1-3直流侧保护的参数计算

7、电路形式单相桥式三相桥式1.2.3换相过电压的抑制晶闸管元件在反向阻断能力恢复前，将在反向电压作用下流过相当大的反向恢复电流。当阻断能力恢复时，因反向恢复电流很快截止，通过回复电流的电感会因高电流变化率产生过电压，即换相过电压。为使元件免受换相过电压的危害，一般在元件的两端并联电路，如图1-3所示。图1-3换相过电压的抑制图1-3中，、用于吸收换相过电压能量。其中参数与晶闸管通态电流有关。电流愈大，产生的过电压越高，的容量越大。的计算公式为：通常取，其功率的计算式为：式中，为整流器件串联时的个数；为整流器件反向电压的幅值，单位为。有电路兼作均压和抑制换相过电压时，

8、按公14电