励磁过压保护励磁过压保护.pdf

励磁变压器的过电压保护 李自淳 夏维珞 符仲恩 （科大创新公司科聚分公司，安徽 合肥 230088） [摘 要] 本文分析了励磁变压器绝缘击穿的原因，探讨了过电压保护的方法，介绍阻容 吸收器和三相限压器互补组合的一种有效过电压保护措施。 [关键词] 变压器；过电压；保护 1前言 随着同步发电机自并励静止整流励磁方式的不断推广，励磁变压器的用量 逐渐增多。随之励磁变绝缘击穿的事故也有所上升，特别是进口励磁变，由于 其设计裕量较小，而且大都是三相同体，更容易发生击穿。励磁变压器的运行 工况与普通变压器有何不同？为什么它的绝缘容易击穿？用什么方法可以有效 地保护它不被过电压击穿？这些就是本文所要探讨的问题。 2励磁变压器运行中过电压的来源 2.1 可控硅整流桥产生的换相过电压 励磁变压器的运行工况与普通变压器有一个很大的不同，就是在运行中其 次级连续地、频繁地发生瞬间短路和开路，造成其输出电流频繁地高低起伏， 产生极大的di/dt，由于绕组具有一定漏电感，所以在绕组内感应出连续、频繁 的过电压。 # 图 1为葛洲坝二江电厂 7水发机 （125MW）励磁并联变二次 a、b两相间线 电压u录波图。从图中可看出，在正常的正弦波电压上叠加了一连串的过电压 ab 尖峰，特别是在 t和 t时刻，正反向过电压峰值达到了正弦波峰值的2.3倍以 c f 上 （最大值超出图框不可知）。如此高的过电压，重复频率为 100Hz，连续不断 地作用在励磁变的绕组上，必将使绝缘疲劳老化，最后导致击穿。 要探讨这过电压的来源，就得从励磁变的负载可控硅整流桥和发电机 励磁绕组来分析。 可控硅三相全控整流桥励磁的原理如图 2所示，其整流输出的直流电压 u f 波形如图3所示（电源频率50Hz）。图2中励磁变压器LB次级相电势分别为u、 a u、u，LB的漏感以及线路电感折合到次级绕组用集中电感 L表示。正常运行 b c b 时K1～K6六只管子轮流导通。 假定在t 1 时刻前，K 1 和K6 导通；在t 1 时刻K2 管子收到触发脉冲，此时 1 # 图1葛洲坝二江电厂7机励磁变二次线电压u录波图(未装GRC) ab Y轴：电压500V/格 X轴：时间2ms/格 图2 可控硅全控桥整流原理图 图3 励磁电压波形图 交流阳极电压 （相电压）u＞u，故K2管承受正向电压，K1管承受反向电压，换 b a 流趋势是K2管导通，K1管截止。但是由于K1管在导通期间晶体内积存了大量的 少数载流子 （电子和空穴），不能立即恢复截止，这样在短时间内K1和K2同时导 通。此时a、b两相间产生瞬时的短路，u≈0，短路电流i增长速度di/dt=（u-u） ab d d b a /2L。短路期间整流输出电压的瞬时值u=(u+u)/2，为a、b两相对 c相线 b f ac bc 电压的平均值 （考虑励磁变LB次级a、b两相的短路阻抗压降相同）。K1、K2两硅 管电流的波形见图4。t1时刻前K1管电流i等于励磁电流 I，K2管电流 i为零；