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整流设备的过电压和过电流保护措施


2017-04-28 12:10   点击:42
                        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。
可用作晶闸管装置过电流保护的器件有快速熔断器、过电流继电器、快速开关、电子过电流保护等。合理配置于选择过电流保护是能否起到有效保护作用的关键。
 一、过压保护措施
晶闸管对过电压很敏感,当正向电压超过其断态重复峰值电压UDRM一定值时晶闸管就会误导通,引发电路故障;当外加反向电压超过其反向重复峰值电压URRM一定值时,晶闸管就会立即损坏。
过电压产生的原因主要是供给的电功率或系统的储能发生了激烈的变化,使得系统来不及转换,或者系统中原来积聚的电磁能量来不及消散而造成的。主要发现为雷击等外来冲击引起的过电压和开关的开闭引起的冲击电压两种类型。由雷击或高压断路器动作等产生的过电压是几微秒至几毫秒的电压尖峰,对晶闸管是很危险的。由开关的开闭引起的冲击电压又分为如下几类:
(1)交流电源接通、断开产生的过电压
(2)直流侧产生的过电压
(3)换相冲击电压   包括换相过电压和换相振荡过电压。
针对形成过电压的不同原因,可以采取不同的抑制方法,如减少过电压源,并使过电压幅值衰减;抑制过电压能量上升的速率,延缓已产生能量的消散速度,增加其消散的途径;采用电子线路进行保护等。目前最常用的是在回路中接入吸收能量的元件,使能量得以消散,常称之为吸收回路或缓冲电路。
(4)阻容吸收回路   通常过电压均具有较高的频率,因此常用电容作为吸收元件,为防止振荡,常加阻尼电阻,构成阻容吸收回路。阻容吸收回路可接在电路的交流侧、直流侧,或并接在晶闸管的阳极与阴极之间。吸收电路最好选用无感电容,接线应尽量短。
(5)由硒堆及压敏电阻等非线性元件组成吸收回路  上述阻容吸收回路的时间常数RC是固定的,有时对时间短、峰值高、能量大的过电压来不及放电,抑制过电压的效果较差。因此,一般在变流装置的进出线端还并有硒堆或压敏电阻等非线性元件。
二、过流保护措施
由于半导体器件体积小、热容量小,特别像晶闸管这类高电压大电流的功率器件,结温必须受到严格的控制,否则将遭至彻底损坏。当晶闸管中流过大于额定值的电流时,热量来不及散发,使得结温迅速升高,最终将导致结层被烧坏。
  产生过电流的原因是多种多样的,例如,变流装置本身晶闸管损坏,触发电路发生故障,控制系统发生故障等,以及交流电源电压过高、过低或缺相,负载过载或短路,相邻设备故障影响等。
  晶闸管过电流保护方法最常用的是快速熔断器。由于普通熔断器的熔断特性动作太慢,在熔断器尚未熔断之前晶闸管已被烧坏;所以不能用来保护晶闸管。快速熔断器由银制熔丝埋于石英沙内,熔断时间极短,可以用来保护晶闸管。

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