§27晶闸管的保护与容量扩展 、过电压保护 电力电子装置可能的过电压—外因过电压和内因过电压 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因 (1)操作过电压:由分闸、合闸等开关操作引起 (2)雷击过电压:由雷击引起 内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程 (1)换相过电压:晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立 刻恢复阻断,因而有较大的反向电流流过,当恢复了阻断能力时,该反向电流急 剧减小,会由线路电感在器件两端感应出过电压 (2)关断过电压:全控型器件关断时,正向电流迅速降低而由线路电感在器件两 端感应出的过电压
§2-7晶闸管的保护与容量扩展 一、过电压保护 电力电子装置可能的过电压——外因过电压和内因过电压 • 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因 (1) 操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起 (2) 雷击过电压：由雷击引起 • 内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程 (1) 换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束 后不能立 刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急 剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。 (2) 关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两 端感应出的过电压
过电压保护措施 RO RC RCD 过电压抑制措施及配置位置 F一避雷器D_变压器静电屏蔽层C静电感应过电压抑制电容 RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路RC2阀侧浪涌过电压抑制用反向阻 断式RC电路 R∨压敏电阻过电压抑制器Rc3阀器件换相过电压抑制用RC电路 RC4直流侧RC抑制电路RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电路
过电压抑制措施及配置位置 F⎯避雷器 D⎯变压器静电屏蔽层 C⎯静电感应过电压抑制电容 RC1⎯阀侧浪涌过电压抑制用RC电路 RC2⎯阀侧浪涌过电压抑制用反向阻 断式RC电路 RV⎯压敏电阻过电压抑制器 RC3⎯阀器件换相过电压抑制用RC电路 RC4⎯直流侧RC抑制电路 RCD⎯阀器件关断过电压抑制用RCD电路 S F RV RCD T D C U M RC1 RC2 RC3 RC4 LB SDC 过电压保护措施
二、过电流保护 过电流——过载和短路两种情况 常用措施(图137) 变压器电互參换速熔断器变流器直流快速断路器 侦负载 交流断路器 电流检测 短路器 钘关电路触发电路 动作电流 电子保护电路 整定值 图1-37过电流保护措施及配置位置 快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器。 同时采用几种过电流保护措施,提高可靠性和合理性。 电子电路作为第一保护措施,快熔仅作为短路时的部分区段的保护,直流 快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护,过电流继电器整定在过载 时动作
二、过电流保护 过电流——过载和短路两种情况 常用措施（图1-37） 图1-37 过电流保护措施及配置位置 快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器。 同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。 电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流 快速 断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载 时动作。 负载 开关电路 触发电路 过电流 继电器 交流断路器 动作电流 整定值 短路器 电流检测 电子保护电路 快速熔断器 变流器 直流快速断路器 变压器 电流互感器
三、电压及电流上升率的限制 缓冲电路(吸收电路):抑制器件的内因过电压、dudt、过电流和did,减小器件的开关 损耗。 ②缓冲电路作用分析 无缓冲电路: V开通时电流迅速上升,did很大 关断时dm/dr很大,并出现很高的过电压 有缓冲电路 V开通时:Cs通过Rs向Ⅴ放电,使iC先上一个台阶,以后因有Li,iC上升速度减慢 V关断时:负载电流通过Ds向Cs分流,减轻了V的负担,抑制了dd和过电压 R抑制电路 无缓冲电路时 无抑制电路时 21809 有缓冲电路时 有工抑制电路时
三、电压及电流上升率的限制 缓冲电路（吸收电路）：抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关 损耗。 Ø 缓冲电路作用分析 • 无缓冲电路： V开通时电流迅速上 升，di/dt很大。 关断时du/dt很大，并出现很高的过电压。 • 有缓冲电路： V开通时：Cs通过Rs向V放电，使iC先上一个台阶，以后因有Li，iC上升速度减慢。 V关断时：负载电流通过VDs向Cs分流，减轻了V的负担，抑制了du/dt和过电压。 a) b) Ri VD L V di dt 抑制电路 缓冲电路 Li VDi Rs Cs VDs t uCE i C O di dt 无 抑制电路时 di dt 有 抑制电路时 有缓冲电路时 无缓冲电路时 uCE i C
四、晶闸管的容量扩展 目的:当晶闸管额定电压小于要求时,可以串联。 问题:理想串联希望器件分压相等,但因特性差异,使器件电压分配不均匀。 0静态均压措施: 选用参数和特性尽量一致的器件 采用电阻均压,Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多 R VT本0 R 0V本 图1-41晶闸管的串联 a)伏安特性差异b)串联均压措施
四、晶闸管的容量扩展 目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。 Ø 问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀。 Ø 静态均压措施： 选用参数和特性尽量一致的器件 采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。 图1-41 晶闸管的串联 a)伏安特性差异 b)串联均压措施 a) b) R C R C VT1 VT2 RP RP I O UT1 U I R UT2 VT1 VT2
目的:多个器件并联来承担较大的电流 O问题:会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。 0均流措施: 挑选特性参数尽量一致的器件 采用均流电抗器。 用门极强脉冲触发也有助于动态均流 当需要同时串联和并联晶闸管时,通常采用先串后并的方法联接
目的：多个器件并联来承担较大的电流 Ø 问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。 Ø 均流措施： • 挑选特性参数尽量一致的器件。 • 采用均流电抗器。 • 用门极强脉冲触发也有助于动态均流。 • 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接