[发明专利]基于耐高电压跨接器的灭磁保护电路及耐高电压跨接器

说明书

技术领域

本发明涉及电机励磁控制领域，特别是一种耐高电压跨接器及基于其的灭磁保护电路。

背景技术

励磁装置是向发电机转子磁场绕组提供可调励磁电流装置的组合，励磁装置一般由励磁调节柜、励磁整流柜、灭磁及过电压保护柜组成。它的主要作用是根据发电机和电力系统的需求提供满足需要的定量励磁电流，同时该电流可以根据需要进行可靠的调节和控制。当发电机内部或电力系统发生诸如短路及接地等事故时，励磁装置应能够迅速切断励磁电流并将蓄藏在磁场绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中，这样可以避免事故的扩大，对发电机和电力系统起到保护作用，这是励磁装置的一项重要功能。灭磁保护电路就是励磁装置中为满足这个要求而设置的，本技术主要在移能型灭磁保护回路使用。

移能型灭磁方式，即将磁场能量由磁场断路器转移到耗能元件上，磁场断路器不承但耗能作用。在移能过程中，各类耗能元件接入方式有磁场断路器常闭触头接入、跨接器接入等多种方式，耗能元件包括线性电阻、SiC非线性电阻或ZnO非线性电阻等种类，现分别介绍如下：

1、磁场断路器常闭触头接入耗能元件的方案。

该方案中，在出现了故障事故后需要灭磁时，外部分闸命令启动磁场断路器分闸，同时闭锁整流柜的输出。磁场断路器在结构上具有功率型的常闭触头，在磁场断路器主触头分离前的一定时刻，常闭触头接通，将耗能元件与发电机磁场绕组接成闭环电路，然后磁场断路器主触头再分离。此时磁场绕组的电流只能通过磁场断路器的常闭触头、耗能元件构成回路并流过，蓄藏在磁场绕组中的磁场能量快速消耗在耗能元件中。该方式结构相对简单，但要求开关在结构上必须具备功率型的常闭触头，开关的制造技术难度很大，开关成本高，生产该类型开关的厂家很少。经常需要对常闭触头进行机械结构检查和动作时间测量和检查，维护工作量较大。

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触发控制器组成，该方案中，利用可控硅元件具有一定正、反向电压阻断能力，同时可以正向可控触发导通的特性，由触发控制器对可控硅进行触发导通，将可控硅等效于一个电子开关。在出现了故障事故后需要灭磁时，外部分闸命令启动磁场断路器分闸，同时闭锁整流柜的输出。通过外部控制命令启动触发控制器将可控硅触发导通，将耗能元件与发电机磁场绕组接成闭环电路，然后磁场断路器主触头分离。此时磁场绕组的电流只能通过跨接器、耗能元件构成回路并流过，蓄藏在磁场绕组中的磁场能量快速消耗在耗能元件中。

该方式结构也相对简单，但是也存在缺点。随着随着发电机组单机容量的不断提高，设计中水轮发电机单机容量已达1000MW，核能发电机单机容量已达1500MW。为此励磁系统整流桥交流输入电压将达到1500V以上，发电机磁场绕组两端的尖峰最大电压会到达4000V以上，承担正、反向电压阻断功能的可控硅目前可以选取的耐受电压为5200V。在正常运行过程中可控硅在长期承担高电压冲击后，其阻断能力会缓慢下降，流过可控硅两端的漏电流会逐步增加并使得可控硅阀片结温升高，如果超过安全值后会使得可控硅击穿短路，大容量的电流将会通过被击穿短路的可控硅流入灭磁电阻，造成灭磁电阻烧毁的重大事故。

发明内容

本发明的目的是针对一般跨接器方案中可控硅无法长期承担高电压冲击的局限，设计并提出了一种耐高电压的跨接器，并基于耐高电压跨接器提出了一种新的灭磁保护电路，该电路可以满足各类高电压等级的发电机转子电路作为灭磁保护使用，大大提高了灭磁系统的安全可靠性。

本发明采用的技术方案是这样的：一种耐高电压跨接器，包括二极管、可控硅、电阻与触发控制器，所述二极管数量为至少1只，可控硅的数量为1只，电阻的数量为二极管与可控硅数量之和，触发控制器数量为1；

所述二极管与可控硅依次串联，且各个二极管的极性朝向一致；

各二极管及可控硅的两端分别并联有一只电阻，

所述触发控制器与可控硅的控制端连接。

优选地，所述二极管为电流为3500A，正反向阻断电压为5200V的二极管。

优选地，所述可控硅为电流为3500A，正反向阻断电压为5200V的可控硅。

优选地，所述各个电阻为阻值为10KΩ的均压电阻。

基于耐高电压跨接器的灭磁保护电路，包括励磁整流装置、磁场断路器、发电机磁场绕组与耗能元件，其中励磁整流装置、磁场断路器与发电机磁场绕组串联成回路，其特征在于，还包括耐高电压跨接器；所述耐高电压跨接器与耗能元件串联后一同并联于发电机磁场绕组的两端；