高频电源在电厂电除尘中的检修分析

高频电源在电厂电除尘中的检修分析

王亮

大唐环境产业集团股份有限公司安阳项目部

摘要：高频电源供给电场的是一系列的电流脉冲，可以提高烟尘的荷电效率，提高粉尘迁移速度，从而提高除尘效率。电除尘器是应用非常广泛的除尘设备，在电厂中有着非常良好的应用前景。现简要介绍高频电源的定义，分析高频电源工作原理，详细探讨其在电除尘器中的具体应用情况。举例介绍一起某电厂静电除尘器高频电源异常分析及处理过程，对高频电源在电厂电除尘中的检修进行分析。

关键词：高频电源 电厂 电除尘 检修分析

引言

随着社会的进步，科技不断发展，环保问题与社会发展之间的矛盾日益凸显，

已然成为当下人们关注的焦点。自从我国经济1978年之后进入了持续发展以来，国家的工业化进程明显加快，但随之而来的环境污染问题给经济和民生都提出了新的挑战，环境污染将殃及子孙后代，所以保护环境已成为基本国策，要求各级政府和各企业认真对待环保、关注环保并采取有效措施来解决环境污染问题。从经济性和实用性的角度来看，目前工业除尘的手段大概有旋风除尘法、沉降除尘法、湿式除尘法、以及高压静电除尘法。旋风除尘法主要是运用离心力原理，将固体和气体进行分离，进而将固体粉尘祛除；沉降除尘法和湿式除尘法则是将粉尘和水相融合，增加了空气中的粉尘的质量进而将其去除；高压静电除尘是使用直流高压将空气电离，使得空气中的粉尘携带某种电荷，这样就可以使其在电场中按照电场电极方向有序移动，并最终去除粉尘。

1高频电源及电除尘工作原理

高频电源全称为高频高压开关电源，是专门用来对电除尘器供电的装置，在电力、冶金、化工以及水泥等产业中有着极其广泛的应用，具有低碳、环保、高效的特征。电除尘器所使用的高频电源是一种逆变式电源，借助高频开关技术提供窄脉冲的供电电流，由于使用的是逆变式电源，可以提供多种纯直流电压和电压波形，完全符合电除尘技术的需要。电除尘器主要包括以下几个部分：集气罩、卸尘装置、电机、排气管道、通风机、除尘器、进气管道、粉尘处理与回收系统及其附属设施等。工作原理是利用通风机的风力作用将集气罩内含粉尘气体经进气管道送入除尘装置内净化，经过除尘后的气体中所含的粉尘指标满足排放标准，通过管道到达烟囱排出。电除尘器吸附的粉尘经过振打卸尘后送到回收系统收集处理。

2高频静电除尘电源

以高频电源为基础的电除尘器近些年逐渐被广泛使用，它的出现依托了众多技术的发展才得以实现，例如电力电子技术、DSP 技术和网络控制技术等等。一般情况下，可控硅整流电源产生的峰值电压会比较高，会超过平均电压的 25%以上，因此在使用过程中易出现电火花，由此会直接影响电除尘器的除尘效率。高频电源就没有这样的问题，因为它本身就是可变的脉冲电源，它与线路的频率无任何关系，可以在最大程度上满足电除尘装置的要求（即高电压高功率时可以保证最电除尘器处在最佳火化率）。高频电源可以在最大程度上实现直流方式的供电，可以将幅值增大数倍，而且效率较高，因此满足实际的使用需求。但是需要注意的是，不同的使用场景需要选择不同的脉冲波形。从前面的分析可以看出，高频电源的输入端接入的是三相工频交流电，经过整流滤波后可以得到直流电压，再经过 IGBT 全桥逆变和升压变压器的作用，最终得到输出。由于采用 IGBT 功率器件，通过电源控制电路进行控制，使输出端输出频率范围较大，普遍都在二十到五十 k Hz，可以认为在到达电除尘器的电压都是以直流的形式存在的。

3 高频电源技术在电除尘领域的使用

要分析高频电源在电除尘领域的应用，首先应分析电除尘效率计算的多依奇公式：η=1-e-Aω/Q（1），式中，η为电除尘器的工作效率；A为电除尘器表面的收尘面积；ω为带电粒子在电除尘器前电场中的运动速度；Q为电除尘器所能够处理的最大烟气量。根据公式（1）可以发现，对于一台设计良好的电除尘器来说，其最大处理烟气量以及收尘面积都是固定的，即Q与A是固定不变的，因此，电除尘器的工作效率与运动速度成正相关，即ω越大，其工作效率越高；ω越小，其工作效率越低。那么ω又是如何计算的呢？有研究者通过研究得出：

ω=0.11aE2/η（2）通过公式（2）我们可以清楚地看到，带电粒子的运动速度跟电磁强度（E）成正比，跟带电粒子的颗粒直径（a）成正比；跟烟尘的黏度（η）成反比。通过以上公式可以发现，电除尘器的工作效率是由电磁强度以及带电颗粒和烟尘黏度等因素决定。电除尘器主要作用是处理烟尘，因此无法控制带电颗粒的大小及烟尘黏度，能够控制的只有电磁强度。由于电磁强度的大小是由通过电场的电压决定的，因此，在电除尘器中使用高频电源可以有效提升除尘效率。前述理论公式也得到了实验的具体验证，有研究者通过实验得出的具体结果支持了理论。

对于高频电源来说，若其采用的是恒定周期供电方式，其输出的电压则是直流电，当高频电源使用的是脉冲供电方式时，其对电除尘器前电场提供的电流以及电压则是不稳定的，电压也是波动的，对不同大小的颗粒都能够进行处理，以降低电除尘器中的粉尘黏度，提高电除尘器的除尘效果。

4 高频电源在电厂电除尘中的检修分析

某电厂静电除尘器母线电压低，跳停，检査外部未见异常，然后投入正常运行。某时某分，高频电源报母线电压低跳停，检查未见异常，投入正常运行。某时某分，高频电源出现变压器油温高报警，静电除尘器变频电源跳停。通过高频变压器窥视孔检査发现变压器油有烧焦的气味，初步判断高频变压器内部故障。

静电除尘器变频电源由整流电路、逆变电路、散热系统、MCU/DSP控制系统、高频变压器等组成。高频变压器铁芯材料为超微晶；低压包线圈选用铜箔绕制，高压包线圈釆用高频多股励磁导线绕制；绝缘件采用绝缘纸板；夹件采用环氧树脂。变频电源的原理是首先输入的三相工频交流电源经三相全桥整流滤波后变成低压直流电，再经过全桥 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变，产生高频交流脉冲，经谐振电路、高频变压器升压，最后经单相全桥整流得到负极性直流电源，产生电除尘电场。变压器的低压1绕组和低压2 绕组并联，高压1绕组和高压2绕组串联。

根据高频变压器解体检査情况，确定低压1绕组低压引线与铜箔焊接处对铁芯放电以及铜箔层间短路是高频电源报警跳闸的原因。限于高频变压器继电保护装置相对单一，无法从保护装置动作情况分析低压引线对铁芯放电与铜箔间匝间短路先后顺序，从该高频变压器结构特点和故障点位置分析具体的原因为该台高频变压器生产工艺不良，低压引线与铜箔焊接处或对应位置的铁芯边角处存毛刺，运行过程中产生局部放电侵蚀引线与铁芯(地电位)之间的绝缘材料，导致引线对铁芯放电，进一步引起铜箔层间放电导致铜箔层间短路放电和铁芯片间短路，引起IGBT和油温报警。

5结语

高频电源技术在电除尘领域的应用，可以有效提升电除尘器的工作效率，降低企业成本，提升能源使用效率。此外，高频电源还有着安全稳定、适应性能良好等等优点，因此有必要加强对高频电源的推广使用，以有效缓解烟尘造成的环境污染问题，帮助企业创造更多利润，推动我国电除尘技术的整体水平提升。

高频变压器生产工艺不良，低压1绕组低压引线与铜箔焊接处对铁芯放电以及铜箔层间短路是高频电源报警跳闸的原因。电厂运行人员应继续加强对该厂家生产的静电除尘器运行监测工作。当发现静电除尘器电源存在异常时，建议开展 低压绕组直流电阻测量、低压绕组对地绝缘电阻测量、高压绕组对低压绕组及地绝缘电阻测量和硅堆 及高压套管对地绝缘电阻测量等工作。

参考文献

[1]袁艳霞.静电除尘器高频电源改造技术应用及推广[J].通信电源技术,2016, 33(01) : 151-152.