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     目前，大、中型水輪發(fā)電機(jī)組普遍采用可控硅整流裝置，作為發(fā)電機(jī)的勵磁功率單元。由于陽極回路存在有電感，因此，可控硅元件在換相時，即由一個元件導(dǎo)通向另一個元件導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換過程中，將在陽極電源側(cè)產(chǎn)生很高的尖峰電壓——換相過電壓。換相過電壓的產(chǎn)生，對陽極側(cè)的有關(guān)設(shè)備如整流變壓器、串聯(lián)變壓器、陽極電纜、可控硅元件及其保護(hù)回路等，都帶來不利影響，尤其是對可控硅本身影響******，嚴(yán)重時將造成可控硅元件的擊穿損壞。在我廠就發(fā)生過多次因換相過電壓嚴(yán)重，而造成陽極側(cè)壓敏電阻、阻容保護(hù)器件的爆炸損壞，并由此而引起其它設(shè)備的損壞，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要對可控硅元件在導(dǎo)通換相時產(chǎn)生過電壓的原因，作進(jìn)一步的分析。

    本文就以三相橋式SCR可控硅整流電路為例，分析幾種典型的換相過程，并結(jié)合我廠機(jī)組可控硅勵磁系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)線，對換相過電壓的大小，進(jìn)行分析計(jì)算。

一、SCR可控硅換相過電壓產(chǎn)生的原因

1、SCR可控硅整流橋原理接線

圖（1）SCR可控硅整流橋原理接線

    為了便于分析，我們將三相橋式SCR可控硅整流電路簡化為圖（1）所示的等效電路，其中，Ea、Eb、Ec為陽極相電勢，La、Lb、Lc分別為陽極回路各相等效電感，Lf、Rf為整流橋直流側(cè)負(fù)載，對于同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)來說，即為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路等效電感、電阻。

2、SCR可控硅換相時電流的變化

    每次可控硅元件換相時，始終都是在兩只可控硅元件之間進(jìn)行，其電流變化率是相同的，這也就是說，開通的可控硅元件電流上升率，與關(guān)斷的可控硅元件電流下降率的絕對值，在數(shù)值上是始終相等的，即|di/dt|上升=|di/dt|下降。這樣，我們可根據(jù)元件生產(chǎn)廠家提供的可控硅元件電流上升率di/dt值，作如下分析計(jì)算。并按自并勵和自復(fù)勵兩種勵磁方式分別計(jì)算。

3、SCR可控硅換相過電壓產(chǎn)生的原因分析

    根據(jù)分析、計(jì)算，并結(jié)合三相橋式全控硅整流電路輸出電壓波形與陽極線電勢相位關(guān)系，我們可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）．可控硅換相過電壓的產(chǎn)生，是因?yàn)楸魂P(guān)斷的可控硅元件在換相結(jié)束瞬間，其反向電流的突然關(guān)斷，在陽極回路電感上產(chǎn)生反電勢而形成的；

（2）．陽極線電勢在一個周期內(nèi)，有6個尖峰電壓對稱疊加在陽極線電勢波形上，分別對應(yīng)于三相橋式整流電路6種換相過程所產(chǎn)生的換相過電壓；

（3）．******換相過電壓疊加在陽極電勢波形上的時刻，與控制角α有關(guān)，當(dāng)α=900（若換相角為γ時，則控制角為α=900-γ）時，******換相過電壓正好疊加在陽極線電勢峰值上，其中，+C→+A換相過電壓疊加在Eca負(fù)半周峰值上，-C→-A換相過電壓疊加在Eca正半周峰值上，此時，形成的尖峰過電壓危害******；

（4）．對于電勢Eab與Ebc換相過電壓分析，與上述相同，其******換相過電壓分別由+A→+B、-A→-B與+B→+C、-B→-C換相產(chǎn)生；

（5）．對于采用交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵方式的勵磁系統(tǒng)來說，因串聯(lián)變壓器電感的影響，其換相過電壓較自并勵大2倍。這對自復(fù)勵方式勵磁系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)備選型，則要求更高。

二、抑制換相過電壓措施

    抑制換相過電壓最常用的措施是阻容保護(hù)，即在可控硅元件兩端并接RC串聯(lián)支路，利用電容C兩端電壓不能突變的原理，來限制可控硅兩端的電壓上升率，從而達(dá)到抑制換相過電壓的目的。其RC******參數(shù)的選擇與可控硅反向電壓、恢復(fù)電流峰值、過電壓系數(shù)等有關(guān)，在此，不作詳細(xì)論述。只是將我們對可控硅阻容保護(hù)的有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果作一介紹。

    我們發(fā)現(xiàn)隨著RC阻容保護(hù)電容量的增大，換相過電壓尖峰值是逐步降低的，也就是說，適當(dāng)增大RC阻容保護(hù)的電容量，對抑制換相過電壓是有好處的，但電容量過大，將對可控硅開通帶來不利影響。

    因此，綜合考慮后，我們將RC阻容保護(hù)參數(shù)由原來的33歐姆、0.47微法，改為50歐姆、1.0微法，電阻功率由150瓦增大到300瓦，另外，將阻容保護(hù)的安裝方式也進(jìn)行了改進(jìn)，由原來分散安裝（直接并接在可控硅散熱器兩端）改為集中安裝，這有利于阻容器件的散熱冷卻，也便于對阻容回路的監(jiān)視、檢修。通過這些改進(jìn)后，各機(jī)組陽極電勢的換相尖峰電壓值大為降低；消除了陽極回路壓敏電阻、阻容保護(hù)回路等有關(guān)設(shè)備常因過壓而擊穿損壞的故障，大大提高了機(jī)組安全運(yùn)行的水平。