[發明專利]基于耐高電壓跨接器的滅磁保護電路及耐高電壓跨接器

有效

• 申請號: 201110342805.0
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102386827A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李宇俊
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方電機有限公司;東方電機控制設備有限公司
• 主分類號: H02P9/12
• 分類號: H02P9/12;H02H7/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;錢成岑

技術領域

本發明涉及電機勵磁控制領域，特別是一種耐高電壓跨接器及基于其的滅磁保護電路。

背景技術

勵磁裝置是向發電機轉子磁場繞組提供可調勵磁電流裝置的組合，勵磁裝置一般由勵磁調節柜、勵磁整流柜、滅磁及過電壓保護柜組成。它的主要作用是根據發電機和電力系統的需求提供滿足需要的定量勵磁電流，同時該電流可以根據需要進行可靠的調節和控制。當發電機內部或電力系統發生諸如短路及接地等事故時，勵磁裝置應能夠迅速切斷勵磁電流并將蓄藏在磁場繞組中的磁場能量快速消耗在滅磁回路中，這樣可以避免事故的擴大，對發電機和電力系統起到保護作用，這是勵磁裝置的一項重要功能。滅磁保護電路就是勵磁裝置中為滿足這個要求而設置的，本技術主要在移能型滅磁保護回路使用。

移能型滅磁方式，即將磁場能量由磁場斷路器轉移到耗能元件上，磁場斷路器不承但耗能作用。在移能過程中，各類耗能元件接入方式有磁場斷路器常閉觸頭接入、跨接器接入等多種方式，耗能元件包括線性電阻、SiC非線性電阻或ZnO非線性電阻等種類，現分別介紹如下：

1、磁場斷路器常閉觸頭接入耗能元件的方案。

該方案中，在出現了故障事故后需要滅磁時，外部分閘命令啟動磁場斷路器分閘，同時閉鎖整流柜的輸出。磁場斷路器在結構上具有功率型的常閉觸頭，在磁場斷路器主觸頭分離前的一定時刻，常閉觸頭接通，將耗能元件與發電機磁場繞組接成閉環電路，然后磁場斷路器主觸頭再分離。此時磁場繞組的電流只能通過磁場斷路器的常閉觸頭、耗能元件構成回路并流過，蓄藏在磁場繞組中的磁場能量快速消耗在耗能元件中。該方式結構相對簡單，但要求開關在結構上必須具備功率型的常閉觸頭，開關的制造技術難度很大，開關成本高，生產該類型開關的廠家很少。經常需要對常閉觸頭進行機械結構檢查和動作時間測量和檢查，維護工作量較大。

2、跨接器接入耗能元件的方案。

跨接器由可控硅元件和配套的觸發控制器組成，該方案中，利用可控硅元件具有一定正、反向電壓阻斷能力，同時可以正向可控觸發導通的特性，由觸發控制器對可控硅進行觸發導通，將可控硅等效于一個電子開關。在出現了故障事故后需要滅磁時，外部分閘命令啟動磁場斷路器分閘，同時閉鎖整流柜的輸出。通過外部控制命令啟動觸發控制器將可控硅觸發導通，將耗能元件與發電機磁場繞組接成閉環電路，然后磁場斷路器主觸頭分離。此時磁場繞組的電流只能通過跨接器、耗能元件構成回路并流過，蓄藏在磁場繞組中的磁場能量快速消耗在耗能元件中。

該方式結構也相對簡單，但是也存在缺點。隨著隨著發電機組單機容量的不斷提高，設計中水輪發電機單機容量已達1000MW，核能發電機單機容量已達1500MW。為此勵磁系統整流橋交流輸入電壓將達到1500V以上，發電機磁場繞組兩端的尖峰最大電壓會到達4000V以上，承擔正、反向電壓阻斷功能的可控硅目前可以選取的耐受電壓為5200V。在正常運行過程中可控硅在長期承擔高電壓沖擊后，其阻斷能力會緩慢下降，流過可控硅兩端的漏電流會逐步增加并使得可控硅閥片結溫升高，如果超過安全值后會使得可控硅擊穿短路，大容量的電流將會通過被擊穿短路的可控硅流入滅磁電阻，造成滅磁電阻燒毀的重大事故。

發明內容

本發明的目的是針對一般跨接器方案中可控硅無法長期承擔高電壓沖擊的局限，設計并提出了一種耐高電壓的跨接器，并基于耐高電壓跨接器提出了一種新的滅磁保護電路，該電路可以滿足各類高電壓等級的發電機轉子電路作為滅磁保護使用，大大提高了滅磁系統的安全可靠性。

本發明采用的技術方案是這樣的：一種耐高電壓跨接器，包括二極管、可控硅、電阻與觸發控制器，所述二極管數量為至少1只，可控硅的數量為1只，電阻的數量為二極管與可控硅數量之和，觸發控制器數量為1；

所述二極管與可控硅依次串聯，且各個二極管的極性朝向一致；

各二極管及可控硅的兩端分別并聯有一只電阻，

所述觸發控制器與可控硅的控制端連接。

優選地，所述二極管為電流為3500A，正反向阻斷電壓為5200V的二極管。

優選地，所述可控硅為電流為3500A，正反向阻斷電壓為5200V的可控硅。

優選地，所述各個電阻為阻值為10KΩ的均壓電阻。

基于耐高電壓跨接器的滅磁保護電路，包括勵磁整流裝置、磁場斷路器、發電機磁場繞組與耗能元件，其中勵磁整流裝置、磁場斷路器與發電機磁場繞組串聯成回路，其特征在于，還包括耐高電壓跨接器；所述耐高電壓跨接器與耗能元件串聯后一同并聯于發電機磁場繞組的兩端；