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浅谈可控硅整流装置的调试与维护作者：李志强来源：《中国新技术新产品》2016年第17期摘要：可控硅的应用范围很广范。
它可用作硅整流，把交流电变成大小可调的直流电也可用作逆变，把直流成各种频率的交流电，还可用作直流电路或交流电路中的开关。
由于它具有体积小、重量轻、效率高、动作快、无噪声、操作维护方便等优点，在国防、航运、冶金、石油、机械制造等行业得到广泛应用。
可控硅技术已成为一项就用很广的电子新技术。
可控硅整流装置是指使用可控硅这种可控型的半导体器件进行整流的装置。
用处就是将交流变成直流，可用于直流电源、交直流电机控制控制等等。
关键词：可控硅；整流；调试；主回路保护；维修中图分类号：TD614 文献标识码：A一、可控硅整流装置的调试1.单相可控硅整流装置的调试（1）仔细检查主电路与控制电路的接线是否正确，特别要注意可控硅的控制极不要与其他部分发生短路，可控硅和散热器应拧紧。
（2）检查熔断器是否已装上。
（3）一般先调试控制电路，然后再调主电路。
（4）控制电路的调试步骤是：在控制电路接上电源后，先用示波器观察稳压管两端的电压波表，有无梯形波，再驼罕触发电路中电容两端的电压波形，有无锯齿波，最后调整触发电路中的电位器，看锯齿波的数目是否均匀变化。
否则要检查原因，排除冬天爷爷障后重新调试。
（5）电路的调试步骤如下：用调压器给主电路加一个低电压（10V～ 20V），用示波器观察阴阳极之间的电压波形，波形上有一部分是一条平线，它是可控硅的导通部分，调节触发电路时的电位器，波形是平线的长度跟随变化，表示可控硅导通角可调，电路工作正常，否则需检查原因，排除故障后重新调试。
待检查无误后，给主电路加上工作电压再复查一遍。
2.三相可控硅整流装置的调试单相可控硅整流装置的调试步骤对于三相可控硅装置同样适用，在三相装置中还应作如下的调试步骤：（1）检查三相电源的相序，按照要求的电源相序，接通主电路与控制电路。
（2）检查三相触发电路与主电路的相位一致性。
KP型普通可控硅常见问题分析KP型可控硅性能的稳定可靠，对于可控整流器的良好运行来说是极为重要的。
可控硅虽具有很多优点，但是，它的过载能力较差，若线路设计不当、选配可控硅技术参数不合理，或者可控硅工作时不符使用条件、操作失误，都有可能使可控硅特性下跌，被击穿损坏，造成停机故障。
这时须采取有效措施，迅速排除故障，使整流器恢复正常。
一、故障现象：可控硅在轻载时工作正常，但是，通大电流时造成失控。
原因分析：1.可控硅高温特性差，在大电流时失去正向阻断能力；2.整流变压器漏抗引起波形畸变。
采取措施：1.更换可控硅；2.解决整流变压器漏抗匹配问题。
二、故障现象：单相桥式可控硅整流电路中负载为电感性质，可控硅有时正常，有时失控。
原因分析：1.电路中没有续流二极管；2.选用可控硅维持电流太小。
采取措施：1.在负载两端并接一只续流二极管；2.选择维持电流较大的可控硅。
三、故障现象：水冷型可控硅整流器运行时突然击穿烧坏几只可控硅。
原因分析：1.断水使可控硅工作结温急剧上升，致使可控硅击穿短路；2.可控硅管壳绝缘陶瓷圈表面有水珠或积尘导电，使阳极与阴极、门极与阴极之间形成短路；3.可控硅绝缘底座积尘导电，使阳极或阴极对地短路；4.主回路过电流保护环节不起作用。
采取措施：1.检查水路，保证畅通无阻；2.清除灰尘，擦干水珠；3.检侧可控硅阳极或阴极对地之间耐压绝缘状况，清除灰尘，保证可控硅底座对地绝缘性能良好；4.合理调整过电流保护环节的整定值。
四、故障现象：可控硅整流器搁置多年不用时，当输出端接上500W左右灯泡，主回路合闸通电进行调试时，就发生烧坏快速熔断器或可控硅。
原因分析：可控硅存放两年以上，它的特性可能下跌。
一且通电，因失去阻断能力而被击穿，（其击穿部位往往集中在管芯硅片的一个点上)，然后造成三相交流电源相间短路，致使烧坏快速熔断器和可控硅。
采取措施：1.在合闸通电之前，应对可控硅主要特性参数进行检测和筛选工作；2.如发现可控硅不符使用要求，应及时更换。
可控硅过压保护原理理论说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在介绍和探讨可控硅过压保护原理，以及对该原理进行的理论说明和实际应用的概述。
随着电力系统中越来越高压的需求，过压保护成为了保护电气设备免受损坏的关键技术之一。
可控硅作为一种常用的电器元件，在过压保护中具有广泛应用。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，如下所示：第一部分为引言，主要概述文章的目的和结构。
第二部分详细介绍了可控硅过压保护原理相关知识，包括可控硅的基本原理、过压保护概念与重要性以及可控硅在过压保护中的应用。
第三部分对可控硅过压保护原理进行了理论说明，包括过压保护原理的基本理论、可控硅过压保护电路设计与计算方法以及模拟实验和验证结果分析。
第四部分概述了可控硅过压保护原理在实际应用场景中的情况，包括工业领域和家庭电器领域的应用案例介绍，以及对其他领域中的应用前景展望。
最后一部分为结论与展望，总结了主要研究成果、提出存在问题及改进建议，并展望了可控硅过压保护原理的未来发展趋势。
1.3 目的本文的目标是深入介绍可控硅过压保护原理，对其进行理论说明并概述其在实际应用场景中的情况。
通过本文的阐述，读者可以全面了解可控硅过压保护原理相关知识和技术，并在实践中灵活运用，提高电气设备的安全性和稳定性。
同时，本文也希望能够为后续研究提供参考和指导，促进可控硅过压保护原理在更广泛领域中的应用。
2. 可控硅过压保护原理2.1 可控硅的基本原理可控硅，也被称为二极管可控整流器（SCR），是一种半导体器件，常用于实现电源控制。
它由四个层构成的PNPN结构组成，在无外加电压情况下处于堵塞状态。
当施加一个合适的触发信号到门极时，可控硅将变得导通，形成一个低电阻路径。
2.2 过压保护的概念与重要性过压保护是一种保护电路和设备免受过高电压损害的重要功能。
在工程领域中，由于突发事件或不稳定因素可能引起过高电压出现，这可能对设备、线路及相关元件造成严重损坏。
因此，通过应用可控硅作为过压保护装置，可以有效地限制电压到达安全范围内。
可控硅电压调整器工作原理
可控硅电压调整器通过控制硅控整流管的触发角来调整输出电压。
其工作原理如下：
1. 当输入电压 Vin 通过变压器降低并整流后，得到整流电压Vr，然后经过滤波电路（如电容滤波）得到直流电压 Vdc。
2. 硅控整流管是一种电子开关，可以通过控制触发角来控制电流通断的时间，当触发角为 0 时整流管完全导通，电流通过；当触发角大于 0 时整流管截止，电流不通过。
3. 控制触发角的方式是通过控制触发电压 Vt，当 Vt 大于整流管的触发电压 Vf 时，整流管开始导通，电流通过；当 Vt 小于 Vf 时，整流管截止，电流不通过。
4. 为了控制 Vt，通常使用一个控制电路来产生一个具有可调节幅度和频率的脉冲信号，这个信号称为触发信号。
5. 当触发信号的幅度和频率恰好能让整流管在每个输入电压周期内进行适当的导通和截止，就可以通过控制触发角来调整输出电压。
总结起来，可控硅电压调整器工作原理就是通过控制可控硅的触发角来调整输出电压，通过控制触发电路产生具有可调节幅度和频率的脉冲信号，实现对电压的调整。
拉西瓦励磁系统过电压及其保护配置作者：杨临辉来源：《中国科技纵横》2015年第05期【摘要】励磁系统在正常运行中可能有多方面的原因引起励磁回路过电压，威胁着可控硅、二极管硅整流励磁装置及同步电机转子励磁绕组的安全工作，必须分别采取抑制过电压的相关措施。
本文结合拉西瓦电厂UNITROL5000型励磁系统分析了励磁系统回路过电压产生原因、交流侧RC阻容吸收、直流侧跨接器保护过电压的配置及原理。
【关键词】励磁系统 ;过电压 ;阻容吸收 ;跨接器1 引言对于大型发电机自并励励磁系统来说，在运行中常因一些故障或其它的原因使励磁系统三相全控整流桥交流侧和直流侧（转子）出现过电压。
励磁回路的元器件在高纹波波动电压和尖峰过电压长期作用下，寿命大大缩短，发电机转子和整流励磁装置在过电压的作用下有可能被击穿损坏，从而导致励磁系统可靠性下降。
随着发电机励磁电压的不断提高和可控硅静止式励磁系统的广泛使用，同步发电机转子回路的过电压问题更加显得突出，为了保证整流励磁装置、励磁变、发电机转子等设备的安全，分析励磁系统过电压产生的原因，并采取相应的措施和保护方法，对发电机组和电力系统的安全运行具有重要的意义。
2 励磁回路过电压产生的原因2.1 大气过电压来自交流电网入侵的大气过电压，其能量通常较大，通过电容耦合和电磁感应传输到变压器的整流桥侧;输电线路遭受雷击或静电感应过电压时，若主网中过电压保护不完善，则可能通过励磁电源变压器引入至励磁系统回路。
2.2 操作过电压来自交流电网入侵的操作过电压，亦可通过电容耦合和电磁感应传输到变压器的整流桥侧;励磁电源变压器高压侧合闸的瞬间，由于高压绕组与低压绕组之间的分布电容与低压绕组对铁芯之间的分布电容及励磁系统对地的分布电容的耦合，也会产生过电压;当从高压侧断开空载变压器时，如果没有足够大的能容器件来吸收变压器的磁场能量，激磁电流及与其成比例的磁通量突然消失，将使变压器绕组感应很高的瞬变过电压;另外，当整流装置的负载被切除，或整流装置直流侧开关断开时，在交流电源回路的电感上，特别是整流变压器的漏抗上，将因电流突然中断而产生过电压。
可控硅电压调整器的常见故障及检查方法{一,}1者石蓥,阀珏毳.?莩,皂查可控硅电压调整器的常见故障及检查方法上海市合流污水治理工程建设公司刘彩珠T/43#?7ZK型可控硅电压调整器,又称交流调压器,是目前工矿企业使用最为广泛的电加热控制设上二只可控硅,XCT一192温度调节指示仪及测温元件(见图1),便可对电加热设备进行手动或自动控制.负载端的电压变化情况,在可控硅电压调整器面板上的条形表上显示出来.正常情况下,通过调节面板上的反应电位器R,及手动细调电位器R}(即zK一1可控硅电压调整器线路原理图中的风及嫡2),条形表指示值应在O～100%间变化,相应输出电压为0～220V.反之,如果调节砰及R手.条形表无指示成变化较小,那么说种异常情况,介绍如何直接通过测量zK—l表背障之所在.1.条形表最大指示值只能到达3O%这种情况的现象是,将ZK—l外表板上的转换开关K1拨到手动时,调节R手,条形表指示值只能从0上升至30%左右,此时负载电压约60V.而将K拨到自动时,凋节碍,根本不起作定反应变压器B初级电压缺乏(单只可控硅导通所致)'.除了可控硅本身损坏外,触发线路故障也会出现这种现象.检查方法有二:①端子上的k1g1,k2g2接线(见图l,2).通过测量万用表R×lk档测量时.A,K(阳极,阴极),A,G(阳极,门撅)正反向阻值均为无穷大;用R×l0档测量时,K,G(阴极,门极)间具有不太理想的二极管特性.其正向阳值约数十欧到一百欧,反向阻值差不多,不超过数百欧.小容量可控硅,R与R相差较多.应注意,万用表红表棒接阳为日i.如果KG间阻值为无穷大,那么说明可控硅已开路,损坏.②绕组中有～组线圈损坏,将会造成主回路一只可图1ZKl型可控硅电压调整器线路原理图ZK一1表反面接线端子klgl,k2g2阻值判断(参阅线路原理图,B副边绕组直接与接线端于kg,kzg2相连,测量时须断开外接线).正常时其阻值应为几十欧左右.如为无穷大或零,那么为开路损坏或短路损坏.≮—_EtIjJl0efllIll1LIl0l{】IlllLlIl+一I10l1f￡矗F国2ZK一1XCT】02与BA1组成的电炉温度自控接线固上述两种情况,都会造成输出电压下降(半渡整流),使输出电压成为含有三分之一交流基波成分的单向半波脉动直流电流,造成与负载并联的反应变压器B次级感应电势大幅度减少,桥式整流器ZD2整流电压下降,从而使条形表最大指示值不超过30%.这种情况的现象是,无论K置于手动或是控硅可能开路损坏外,触发线路故障及反应变压器B本身发生故障都能产生这种现象.检查方法有三:①用万用表测量可控硅极问阻值的方法判.②表测量kg,k2gz阻值,判别脉冲变压器Bs两组副边线圈好坏.③反应变压器B初级线圈损坏(当然次级线圈损坏也能引起条形表指示值为零,只是这种现象很少见.发生这种情况,须将调压器拆开检查).从线路原理图上可以看出,Bz初级线圈直40接与负载并联,为此只须断开ZK1表反面接线常时为3kn左右.如阻值为零或无穷大,那么说明该反应变压器已损坏.上述三种情况,都会造成反应变压器B2初级无电压,所以作为初级负载的条形表(即线路原理图中的^神,也无指示3.条形表指示值为95%,不能调小这种情况的现象是,无论K置于手动或自动位置,尺r及R}均失去调节作用,此时可肯定反馈变压器B2初级为全电压(220V),除了有只或两只可控硅短路损坏外,负载开路也能引起这种现象.检查方法有二:①方法,用万用表R×1k档测量可控硅阳极A与交流电压经短路的可控硅直接加在负载上,反应变压器B次级感生最大电压,脉冲信号已失去作用,所以尺r及R丰均失去调节作用.②负载开路(这种情况比拟少见).此时反馈变压器B2成了可控硅负载,因为负载为电感性且极小,所以出现下述现象:K,置于手动时,调节尺,,R}能使条形表从95%上升至i00%.Kl置于自动时,调节尺,不起作用.4.自动时条形表无显示,手动时有显示出现这种情况,可以肯定故障出在XCT一192 温度调节指示仪上.因为K置于手动时,是通过调节电位器尺丰I改变基极电压(原电压由提供),从l到达调节脉冲宽度,改变可控硅导通角.而K置于自动时,那么由XCT一192输出的0 ～10mA电流信号,经过电阻扁及R转换成电压信号,通过调节尺,,改变脉冲宽度,从而到达常,那么说明ZK—两种方法检查XCT192故障所在.①XCT一192指示指针(黑色)与设定指针(红色)重合,此时内部振荡停止,无输出电流,那么高于指示指针(即炉内当前温度)位置,ZK1条彤表指示90%左右,说明XCT一192工作正常.反之,如指示指针随同设定指针1起移动,那么为测温元件BAI开路,损坏(等于阻值无穷大).因为测温元件BAI为铂热电阻,它是通过温度变化而改变阻值的.XCT一192指示指针不动作(此时炉内已有一定温度),那么不是测温元件(BA)短路损坏(等于阻值为零1,便是XCT一192内部出现故障(不在本文表达范围内).当然,XCT192使I【}j 时,应将其反面接线端子(短)及(短)连接线去掉(如图1所示),不然也会造成这种无动作现象.换热器出口温度控制的一点改良四川自贡鸿化总厂官宇寰换热器是化工厂_币}常见的换热设备,换热磷酸钾的过程中,换热器出口温度控制原来用的段,其调节回路的动态响应较为缓慢,而用磷酸钾的流量作操作变量,虽然响应较快,但产品质量不优点,使磷酸钾出口温度得到了很好的控制,这就是双重控制系统.一,控制方案换热器出口温度控制系统如下图.当偏差出现时,DTL一2100温度调节器输出的4～20mA的信号直接送到带电一气转换器的旁路调节阀,同时,此信号又作为阀位调节器(VDC)的输入值,而阀位调节器有固定的设定值,阀位调节器作用较缓慢,它逐步改变冷却水量调节阀的开度,到达稳态,做到了"急先治标,缓再治本".这样就到达了对磷酸钾出口温度的双重控l.温度控制系统圈二,特点(1)控制质量在动态和静态上都有所提高.偏差一旦出现,首先依靠动态响应快的磷酸钾流量来消除偏差,然后逐步调节工艺性好的冷却水流量,使磷酸钾出口温度得到较好的控制.钾溶液从64℃冷却到27±l_5℃的要求来说,一般不易满足,采用双重控制系统后,能容易地到达工艺要求.(上接第lo页)仪表具有日期,刻度,走纸速度,通道号,测量信号类型,量程,单位,记录左右边界,报警状志及上,下报警点的键盘设定.定标功能:对于直流电压,电流输^信号能自由加定标.具有求差运箅,模拟记录曲线迁移,计时及Rs232通信功能,以厦设定参数EPROM掉电保护.^信号量程的二倍(最大至1V_AC).常卅热工仪表总厂智能仪表厂J一址:江苏常州市东门外洛阳镇:213104 :0519—791140电挂:9743联系^:顾美娟41。
励磁系统过电压1交流侧过电压1）经由主变压器或发电机端传输到励磁系统的大气过电压。
2）励磁变压器分断引起的过电压。
2）换相过电压。
（由于励磁变压器存在漏抗，功率整流器元件换相使电流中断引起的过电压）2直流侧过电压1）发电机在失步和失步后拉入同步的过程中引起的转子绕组过电压。
例如，由于励磁系统故障，使发电机失去励磁，此时在定子绕组中将要产生很大的进相冲击电流，相应地在转子回路中便产生一个负的电流突变量；另外由于发电机因失磁而失步时，在转子绕组中因转差而产生交变感应电势，当此转差频率的感应电势出现负半周时，促使转子电流迅速减小，上述两种情况的综合，使转子电流锐减，甚至会使转子电流过零变负。
由于整流元件的反向阻断特性，转子电流只能正向流通，不能反向。
当转子电流衰减到零的过程中，在转子绕组两端便产生了正比于di/dt的暂态电势，反向加在整流桥的两端和转子绕组的两端。
2）发电机外部短路切除后的电压恢复过程引起的转子过电压。
短路切除，发电机定子电流由短路电流变为负荷电流时，定子电枢反应突然减小，于是在发电机转子绕组中产生了一个负的电流突变量，它甚至力图使转子电流反向，致使整流桥反向阻断产生反向暂态过电压。
在最不利的情况下，椐计算转子过电压可达10倍的空载励磁电压，但小于异步运行时的最大过电压值。
3）发电机非同期并列引起的转子绕组过电压。
非同期并列在定子绕组中产生的冲击电流可能使转子电流产生反向突变量；在非同期并列拉入同步的过程中，因存在着滑差，故可能使转子电压反向。
这两方面的共同作用，可能导致转子电流反向，产生反向暂态过电压。
4）从定子线圈耦合过来的大气过电压和操作过电压。
由于转子表面良好的屏蔽作用，这种耦合过电压较低，一般对转子无危险。
5）发电机快速灭磁过程中断开转子回路时产生的的过电压。
这类过电压主要由灭磁装置自身抑制，使之不超过安全允许范围，但也需考虑万一灭磁装置失灵，可能引起的过电压。
由上述可知，前三项产生暂态过电压的原因是反向电流受阻所致，为此，限制过电压的措施关键在于当产生过电压时，设法为反向电流开辟一条通路。
可控硅调压器的故障解决可控硅调压器是一种广泛用于控制电流的电子元器件，常用于市电控制和变频调速等领域。
然而，可控硅调压器也经常会发生故障，如过压、过流、短路、开路等问题。
本文将详细介绍可控硅调压器故障的原因、常见故障和解决方法。
故障原因可控硅调压器的故障原因有很多，主要包括以下几点：1.过压：超出了可控硅额定电压，导致其失效或损坏。
2.过流：超出了可控硅的额定电流，过负荷工作，导致其烧损。
3.短路：可控硅接口处有短路，导致无法正常工作。
4.开路：可控硅接口处有断路，导致无法正常工作。
5.温度过高：可控硅工作时产生热量，若温度过高会导致其失效或烧损。
常见故障及解决方法故障1：过压过压是可控硅调压器最常见的故障之一。
过压可能是由于信号源本身电压过高，也可能是由于负载电抗、电感量等因素造成。
通常，过压故障的处理方法有以下几点：1.增加直流电源电压，或者更换更耐压的可控硅。
2.更换负载电源。
3.添加降压电路。
故障2：过流过流故障通常是由于负载电流过大导致的。
可采取如下方法解决：1.更改控制电路，使其可以自动控制电流。
2.更换耐流电解电容。
3.增加纹波滤波电容等防护电路。
故障3：短路短路故障通常是由于可控硅接口处有短路引起的。
针对短路问题，可以采取以下方法：1.检查可控硅和连接电缆，及时清除电缆等附加物。
2.确认可控硅是否已失效，如有需及时更换。
3.增加短路保护装置。
故障4：开路开路是可控硅调压器的另一种常见故障。
开路通常是由于可控硅接口处电线氧化、脱落等问题造成。
常用的解决方法如下：1.定期检查电线接口处，并清洁或更换电线电缆。
2.确认可控硅是否已失效，如有需及时更换。
3.增加开路保护装置。
故障5：温度过高温度过高通常是由于可控硅使用时间过长或电源波形不稳定造成。
解决方法如下：1.采用无风扇的散热器，或加大散热器大小。
2.添加温度监控装置进行温度检测，并及时采取措施。
结论可控硅调压器是一种常用的电子元器件，但也容易出现各种故障。
发电机转子过电压保护试验的必要性摘要：发电机转子灭磁系统以及过电压保护的改造是值得人们进行深入探讨的，只有合理的进行改造，才能真正发挥保护的作用，维持电压的稳定，保证电网的持续运行，这具有重要的意义。
这就要求有关工作人员能够意识到转子过电压保护改造的重要性，针对其中存在的问题能够进行深入的分析，进而找出关键的影响因素，进而为改造方案提出一定的依据，加强过电压的保护，提高整体机组运行的安全性，从而保证人们的用电安全，避免对人们的生命财产安全造成影响，进一步的提高供电的质量，更好的满足人们的用电需求，促进社会健康的发展。
鉴于此，本文对发电机转子过电压保护试验的必要性进行分析，以供参考。
关键词：发电机；转子过电压保护；试验；必要性引言发电机转子过电压保护试验是很有必要的，既可以验证其接线的正确性，又可以检验各零部件的情况及整体性能。
1转子过电压的来源及危害发电机转子过电压在励磁系统过励，定子内部或出线故障，发电机运行中受到较大扰动，发电机失步、非同期合闸、非全相运行、可控硅关断、整流桥换相、电网操作、雷击、甚至正常停机分断灭磁开关等很多情况下都会出现，严重过电压情况下将损坏发电机转子，甚至损坏发电机定子。
2转子过电压保护的原理转子过电压保护一般配置在励磁设备内部，图1为某火电厂350MW机组转子过电压保护原理图。
图1中K1、K2分别为灭磁开关第一路、第二路分闸回路触发过电压保护启动灭磁继电器，K3备用未接线。
V1000为击穿二极管（BOD），型号为IXBOD1-20R，当两端电压大于2000V后导通，触发过电压保护启动灭磁。
V1、V2、V3为3个可控硅，在K1、K2、V1000的触发下将SiC非线性灭磁电阻（图1中右下角电阻串）与发电机转子并联，利用非线性灭磁电阻的伏安特性来钳制发电机转子电压。
W200∶6接转子正极，W200∶16接转子负极。
本保护装置在正、反双向过电压情况下均能起到保护作用，其中，K1、K2分别触发V2、V3，只在转子电压反向时起灭磁作用，也就是灭磁开关分断、磁场电流持续、磁场电压突然反向时起作用；V1000作为转子回路过电压检测元件，在正向及反向过电压时可分别触发V1、V2灭磁。
浅析晶闸管整流装置过电压分析及保护的配置摘要: 随着可控硅技术的不断进步，晶闸管整流装置容量也在大幅提升。
由于晶闸管对施加在两侧的过电压有着很高的敏感性，需要采用有效的过电压保护措施来保证整流装置的正常运行。
本文先对过电压形成原因与危害进行分析，最后对如何进行过电压保护的配置进行深入探讨。
关键词：晶闸管整流；过电压保护；配置1引言晶闸管整流是实现交-直变换的关键技术，可以为同步电机正常运行提供可靠的励磁电流，大多采用三相晶闸管全控整流和相应的配套装置来实现。
交流整流装置的交流电源由励磁变压器或中频机来提供，整流的直流侧与励磁绕组进行电气连接，不同输入、输出电气连接方式需要配套不同的励磁绕组，可以构建立起不同功能励磁系统，例如，静止或旋转励励磁系统。
但是，不管建立起何种励磁系统，晶闸管整流会在电感回路中运行，可存在电流突变，在回路中就会形成感应电动势和过电压，这就要求整流装置需要具备过电压保护功能，进一步提高晶闸管励磁装置可靠性与安全性，保证整流装置的正常工作。
2过电压形成原因与危害2.1 晶闸管换相过电压通过三相全控整流桥建立起的晶闸管整流电路，励磁变压器二次侧相电压为Ua、Ub、UC，在正常运行情况下1#-6#晶闸管会依次导通。
如果在t1时间时前，1#-2#晶闸管为导通状态，t1时，3#晶闸管接收到触发脉冲信号，励磁变压器输出侧相电压Ub>Ua，该晶闸管受到正向压降影响而导通，1#晶闸管由于反向压降而关断。
在1#晶闸管导通时内部存有载流子，会导致无法及时恢复截止状态，1#与3#晶闸管会同时通道，短路时整流电路电压值为两相线电压均值，输出电压波形存在缺口。
在整流周期中会存在6次换相，这样就会产生6个电压缺口和过电压峰值，在输入和输出电压波中产生叠加。
换相过电压是一种周期性的过电压现象，会对整流装置、励磁变压器和绕组的绝缘带来不良影响，严重情况下会破坏晶闸管器件，整流装置的可靠性无法得到保证。
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1．1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，E a、E b、E c为阳极相电势，L a、L b、L c分别为阳极回路各相等效电感，L f、R f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1．2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。
对于可控硅换相时在阳极线电势上产生的过电压而言，则因换相元件不同而不同。
下面，就以线电势E ca为例，来分析几种换相过程（设控制角α=700）。
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，i c=I d，i a=i=0，随着换相过程的进行，则i a=i逐步增加，i c= I d- i逐步减少，直到换相过程结束，i a=I d, i c=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I d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，若忽略可控硅导通管压降，则回路满足电压方程式E ca=2L a di/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E ca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L c、L a上产生的感应电势之和正好等于电源电势E ca，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，会在被关断回路电感L c、L a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L c、L a上产生反电势E Lc、E La，其极性也发生变化，且反电势极性正好与阳极电势E CA极性相同，即换相过电压正向叠加在阳极电势E ca上。
因此，对于阳极电势E CA而言，这种换相时所产生的过电压最大，为（L a +L b）di/dt=2L a di/dt。
叠加在E ca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L a、L b上产生反电势，因此，对阳极电势E ca而言，可控硅关断瞬间，在电感L a上所产生反电势E La=L a di/dt，其反电势E La极性与阳极电势E CA极性相同，即换相过电压正向叠加在阳极电势E ca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L b、L c上产生反电势，因此，对阳极电势E ca而言，可控硅关断瞬间，在电感L c上产生反电势E Lc=L c di/dt，其反电势E Lc极性与阳极电势E CA极性相同，即换相过电压正向叠加在阳极电势E ca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→+A5）．-A→-B换相过程及换相过电压大小同+A→+B6）．-B→-C换相过程及换相过电压大小同+B→+C2．典型励磁系统原理接线与换相过电压计算2．1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；2．2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 ZB、串联变压器电感L CB、以及阳极侧连线电缆电感L DL，即L= L ZB +L CB+ L DL。
由于三相对称，所以有L a=L b=L c=L，现分别计算如下。
1）．整流变压器漏感L ZB由表1参数，根据公式，可求得整流变压器折算到副方的漏抗L ZB为L ZB= X ZB /2πf=（790/1460）6.2%/314=107×10-6（亨）2）．串联变压器电感L CB由表1参数，根据公式，可求得串联变压器电感L CB为L CB=（1+0.2）X u2/2πf =1.2（77/141）（141/1350）/314=218×10-6（亨）3）．阳极侧连线电缆电感阳极侧电源连线采用3×120mm2铜芯电缆，其长度约50米，每相10根并联。
根据电缆电感计算公式，每相电缆电感L DL为L DL =(L0+2In(5/r)+2/3In2)×10-9×50×102 /10=(0.5+2In(5/0.618)+2/3In2)×10-9×50×102 /10=2.57×10-6（亨）4）．阳极侧等效电感L为L=（107+218+2.57）×10-6=327.6×10-6（亨）2．3可控硅换相过电压计算由1．分析可知：每次可控硅元件换相时，始终都是在两只可控硅元件之间进行，其电流变化率是相同的，这也就是说，开通的可控硅元件电流上升率，与关断的可控硅元件电流下降率的绝对值，在数值上是始终相等的，即|di/dt|上升=|di/dt|下降。
这样，我们可根据元件生产厂家提供的可控硅元件电流上升率di/dt值，作如下分析计算。
并按自并励和自复励两种励磁方式分别计算。
根据公式E L=Ldi/dt，取不同的di/dt值，列表如下（E Lmax =2 E L）。
从表3计算的结果可以看出，可控硅在换相过程中，当电流变化率di/dt= 5A/us时，换相过电压为3276V，再加上阳极电势峰值1.414×790=1117V，其最大过电压为4393V ，已超过可控硅元件的耐压水平；当di/dt ≥10A/us时，换相过电压将达几千伏直至几万伏，远远大于阳极回路各设备的耐压水平，必将造成设备损坏，首当其冲的是可控硅元件的击穿损坏，因此，必须对可控硅换相过电压加以抑制，以保障可控硅整流设备的稳定运行。
3．抑制换相过电压措施抑制换相过电压最常用的措施是阻容保护，即在可控硅元件两端并接RC串联支路，利用电容C两端电压不能突变的原理，来限制可控硅两端的电压上升率，从而达到抑制换相过电压的目的。
其RC最佳参数的选择与可控硅反向电压、恢复电流峰值、过电压系数等有关，在此，不作详细论述。
只是将我们对可控硅阻容保护的有关试验结果作一介绍。
在7F机组空载工况下（α=730），我们选取了几组RC参数分别并联在可控硅元件两端，用示波器观察阳极电势波形，试验结果如表4，典型波形如图（3）所示。
仍以阳极电势E CA 为例。
表4 不同阻容参数下阳极电势换相过电压尖峰实测值根据试验结果，我们发现随着RC阻容保护电容量的增大，换相过电压尖峰值是逐步降低的，也就是说，适当增大RC阻容保护的电容量，对抑制换相过电压是有好处的，但电容量过大，将对可控硅开通带来不利影响。
因此，综合考虑后，我们将RC阻容保护参数由原来的33欧姆、0.47微法，改为50欧姆、1.0微法，电阻功率由150瓦增大到300瓦，另外，将阻容保护的安装方式也进行了改进，由原来分散安装（直接并接在可控硅散热器两端）改为集中安装，这有利于阻容器件的散热冷却，也便于对阻容回路的监视、检修。
通过这些改进后，我厂各机组阳极电势的换相尖峰电压值大为降低；消除了阳极回路压敏电阻、阻容保护回路等有关设备常因过压而击穿损坏的故障，大大提高了我厂机组安全运行的水平。
（a）R=33欧姆，C=0.235微法(b) R=50欧姆，C=1.0微法图（3）7F阳极电势E CA波形（α=730）4．结论根据上述分析、计算，并结合三相桥式全控硅整流电路输出电压波形与阳极线电势相位关系，我们可以得出如下几点结论：（1）．可控硅换相过电压的产生，是因为被关断的可控硅元件在换相结束瞬间，其反向电流的突然关断，在阳极回路电感上产生反电势而形成的；（2）．阳极线电势在一个周期内，有6个尖峰电压对称叠加在阳极线电势波形上，分别对应于三相桥式整流电路6种换相过程所产生的换相过电压；（3）．最大换相过电压叠加在阳极电势波形上的时刻，与控制角α有关，当α=900（若换相角为γ时，则控制角为α=900-γ）时，最大换相过电压正好叠加在阳极线电势峰值上，其中，+C→+A换相过电压叠加在E ca负半周峰值上，-C→-A换相过电压叠加在E ca正半周峰值上，此时，形成的尖峰过电压危害最大；（4）．对于电势E ab与E bc换相过电压分析，与上述相同，其最大换相过电压分别由+A →+B、-A→-B与+B→+C、-B→-C换相产生；（5）．对于采用交流侧串联自复励方式的励磁系统来说，因串联变压器电感的影响，其换相过电压较自并励大2倍。
这对自复励方式励磁系统的有关设备选型，则要求更高。
