目前，大、中型水轮发电机组普遍采用可控硅整流装置，作为发电机的励磁功率单元。由于阳极回路存在有电感，因此，可控硅元件在换相时，即由一个元件导通向另一个元件导通的转换过程中，将在阳极电源侧产生很高的尖峰电压——换相过电压。换相过电压的产生，对阳极侧的有关设备如整流变压器、串联变压器、阳极电缆、可控硅元件及其保护回路等，都带来不利影响，尤其是对可控硅本身影响******，严重时将造成可控硅元件的击穿损坏。在我厂就发生过多次因换相过电压严重，而造成阳极侧压敏电阻、阻容保护器件的爆炸损坏，并由此而引起其它设备的损坏，造成严重的经济损失。因此，有必要对可控硅元件在导通换相时产生过电压的原因，作进一步的分析。

    本文就以三相桥式SCR可控硅整流电路为例，分析几种典型的换相过程，并结合我厂机组可控硅励磁系统的实际结线，对换相过电压的大小，进行分析计算。

一、SCR可控硅换相过电压产生的原因

1、SCR可控硅整流桥原理接线

图（1）SCR可控硅整流桥原理接线

    为了便于分析，我们将三相桥式SCR可控硅整流电路简化为图（1）所示的等效电路，其中，Ea、Eb、Ec为阳极相电势，La、Lb、Lc分别为阳极回路各相等效电感，Lf、Rf为整流桥直流侧负载，对于同步发电机励磁系统来说，即为发电机转子回路等效电感、电阻。

2、SCR可控硅换相时电流的变化

    每次可控硅元件换相时，始终都是在两只可控硅元件之间进行，其电流变化率是相同的，这也就是说，开通的可控硅元件电流上升率，与关断的可控硅元件电流下降率的绝对值，在数值上是始终相等的，即|di/dt|上升=|di/dt|下降。这样，我们可根据元件生产厂家提供的可控硅元件电流上升率di/dt值，作如下分析计算。并按自并励和自复励两种励磁方式分别计算。

3、SCR可控硅换相过电压产生的原因分析

    根据分析、计算，并结合三相桥式全控硅整流电路输出电压波形与阳极线电势相位关系，我们可以得出如下几点结论：

（1）．可控硅换相过电压的产生，是因为被关断的可控硅元件在换相结束瞬间，其反向电流的突然关断，在阳极回路电感上产生反电势而形成的；

（2）．阳极线电势在一个周期内，有6个尖峰电压对称叠加在阳极线电势波形上，分别对应于三相桥式整流电路6种换相过程所产生的换相过电压；

（3）．******换相过电压叠加在阳极电势波形上的时刻，与控制角α有关，当α=900（若换相角为γ时，则控制角为α=900-γ）时，******换相过电压正好叠加在阳极线电势峰值上，其中，+C→+A换相过电压叠加在Eca负半周峰值上，-C→-A换相过电压叠加在Eca正半周峰值上，此时，形成的尖峰过电压危害******；

（4）．对于电势Eab与Ebc换相过电压分析，与上述相同，其******换相过电压分别由+A→+B、-A→-B与+B→+C、-B→-C换相产生；

（5）．对于采用交流侧串联自复励方式的励磁系统来说，因串联变压器电感的影响，其换相过电压较自并励大2倍。这对自复励方式励磁系统的有关设备选型，则要求更高。

二、抑制换相过电压措施

    抑制换相过电压最常用的措施是阻容保护，即在可控硅元件两端并接RC串联支路，利用电容C两端电压不能突变的原理，来限制可控硅两端的电压上升率，从而达到抑制换相过电压的目的。其RC******参数的选择与可控硅反向电压、恢复电流峰值、过电压系数等有关，在此，不作详细论述。只是将我们对可控硅阻容保护的有关试验结果作一介绍。

    我们发现随着RC阻容保护电容量的增大，换相过电压尖峰值是逐步降低的，也就是说，适当增大RC阻容保护的电容量，对抑制换相过电压是有好处的，但电容量过大，将对可控硅开通带来不利影响。

    因此，综合考虑后，我们将RC阻容保护参数由原来的33欧姆、0.47微法，改为50欧姆、1.0微法，电阻功率由150瓦增大到300瓦，另外，将阻容保护的安装方式也进行了改进，由原来分散安装（直接并接在可控硅散热器两端）改为集中安装，这有利于阻容器件的散热冷却，也便于对阻容回路的监视、检修。通过这些改进后，各机组阳极电势的换相尖峰电压值大为降低；消除了阳极回路压敏电阻、阻容保护回路等有关设备常因过压而击穿损坏的故障，大大提高了机组安全运行的水平。