[实用新型]一种高压断路器合闸静电耦合过电压保护装置

说明书

本实用新型提供一种高压断路器合闸静电耦合过电压保护装置，由三相交流接触器KM常闭触点、三相电容器组C、电阻R及电气控制线路组成。三相交流接触器KM常闭触点一端接在整流变压器T₁低压侧，另一端接三相电容器组C；三相电容器组与三相交流接触器KM常闭触点串联后接地；电阻R并联在电容器两端；隔离变压器T₂用于给电气控制线路供电；时间继电器KT常开触点与三相交流接触器KM线圈串联后，再与时间继电器KT线圈并联。本实用新型的有益效果是：既能抑制高压断路器合闸静电耦合过电压，又不会增加晶闸管导通时的电流上升率，有利于延长晶闸管使用寿命，减少故障率。

技术领域

本实用新型涉及过电压保护技术领域，具体的涉及一种高压断路器合闸静电耦合过电压保护装置。

背景技术

大功率整流器可将整流变压器输出的交流电流转变为数十乃至数百千安的直流电流，主要应用于轨道机车牵引驱动、磁约束核聚变、电解、冶炼、电机励磁等领域，一般采用多个晶闸管并联来承担如此巨大的电流。晶闸管作为整流器的核心部件，对过电压非常敏感，在几个微秒内就会被击穿进而引起更严重的系统故障。为保障整流器的安全运行，必须对可能出现的过电压予以抑制。

造成大功率整流器过电压事故的原因多种多样，高压断路器合闸产生的静电耦合过电压被认为是引起事故的重要原因。整流变压器高压侧绕组与低压侧绕组之间存在杂散电容C₁₂，低压侧绕组与铁芯(地) 之间也存在电容C₂₂，如附图1所示。

U₁为高压侧绕组对地电压，U₂为低压侧绕组对地电压，在高压断路器合闸的瞬间，由杂散电容构成一个电容分压电路，低压侧绕组的对地电压为U₂：

由于整流变压器高压侧电压较高，通过电容分压后耦合到低压侧绕组的对地电压远远超过了晶闸管的绝缘强度，击穿晶闸管进而造成整流器故障。

在电力系统中，抑制高压断路器合闸静电耦合过电压的常用措施是在低压侧绕组对地并接电容C₂，如附图2所示，此时低压侧绕组静电耦合过电压为：

可以看出，由于电容C₂的加入，低压侧绕组静电耦合过电压得到抑制。

晶闸管开通过程中，导通面积扩展并不是瞬间完成的，最初只有紧靠门极很小一部分的阴极区域开通，随后初始导通面积以一定速度扩展到整个阴极面。若初始导通面积过小，电流上升率过大，则电流密度会很高，致使该区域的结温急剧上升，造成器件烧毁。因此，对于晶闸管而言，能承受的di/dt有一个极限，为通态电流临界上升率。虽然在低压侧绕组对地并接电容C₂可抑制整流变压器合闸过电压，但是在整流器晶闸管导通时，电容C₂会通过晶闸管形成放电回路，由于放电回路没有外接电阻，而晶闸管的导通电阻阻值很小，因此电容C₂的存在大大增加了晶闸管开通时的电流上升率，缩短晶闸管使用寿命甚至引发故障。

如何既发挥变压器低压侧绕组对地电容抑制过电压的优势，又避免给整流器运行产生不利影响，这是高压断路器合闸静电耦合过电压保护装置设计需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种高压断路器合闸静电耦合过电压的保护装置，以提高对整流器晶闸管的保护。