电除尘电源控制器设备运行故障原因分析及优化调整

唐恒达

(酒钢集团能源中心,甘肃嘉峪关 735100)

1 概述

电除尘电源设备是电除尘系统必不可少的设备之一。电除尘供电装置的性能对除尘效率影响极大。一般来说，在其他条件相同的情况下，电除尘的除尘效率取决于粉尘的驱动速度，而驱动速度是随着荷电电场强度和收尘电场强度的提高而增大的。要获得最高的除尘效率，需尽可能地提高电场的强度，电场强度完全取决于供电装置，也就是所说的电源。

静电除尘器是根据静电原理，将直流高压加到阴极框架和极板之间产生强大的电场。其电源供电方式有两种：工频电源和高频电源。供电结构控制原理分别见图1、图2。

图1 工频电源结构原理图

图2 高频电源结构原理图

甘肃某电厂一期2×125 MW 机组电除尘系统一、二电场改造后供电电源装置采用阿尔斯通高频电源供电，其供电可靠性及除尘效率正常；三电场供电电源采用工频电源和升压变及电源控制系统是由阿尔斯通高频电源控制器相结合的运行方式，该工况自动跟踪供电比控制方式，即根据机组运行负荷，烟气含尘量进行自动修正供电周波，在保证最佳效率的前提下最大可能地节约用电。

由于该运行方式在甘肃省内属于首次应用，亦没有同类型机组成熟的技术应用作为参考，在机组实际运行过程中，频繁出现电场故障跳闸、升压变烧损故障，导致锅炉粉尘排放波动较大，环保参数超标。

为此，成立了电除尘高频电源控制器与工频电源配套运行优化攻关小组，通过优化电除尘设备参数及运行工况对比分析，降低除尘器电场内的较大压降，避免火花闪络，保证平稳的除尘电压，增强设备运行可靠性，提高机组除尘效率，降低设备故障与成本。

2 高频电源设备故障排除法（短路试验）

2.1 试验步骤

2.1.1 高频电源高压输出接地

2.1.2 修改三个报警参数

（1）arc detection level

由5.0 kV改为0 kV。

（2）DC-voltage limit low trip

由5.0 kV改为0 kV。

（3）DC-voltage limit low warning

由10.0 kV改为0 kV。

2.1.3 短路试验

（1）Test/Function test菜单下选择test mode为on。

（2）修改modulation参数为20%后选择modula⁃tion test为on。

（3）调整modulation参数至30%，40%，50%，观察记录second current和current ratio分别为多少。

2.1.4 选择modulation为off，之后选择test mode为off

2.1.5 之前修改的三个报警参数复位

2.1.6 高频电源高压输出连接电场，短路试验结束

2.2 实验结论

（1）Second current 随modulation 参数上升而上升，当modulation 参数达到60%，second current 应接近额定二次电流1700 mA。

（2）Current ratio 不随modulation 参数变化而变化，current ratio 应在40-200之间变化。以上两个条件都能满足说明设备良好，否则设备有损坏。

3 工频设备故障分析及判断

3.1 整流变压器采样阻值测量检查

通过对该电厂2×125 MW 机组#1、#2 炉三电场4 台工频电源的整流变压器进行采样回路的检查，发现原#1炉2台整流变电压采样阻值不符合原有的设计值6.3 kΩ，其中1 台整流变电流采样电阻因接线不牢导致阻值很大达到20 Ω（正常应该是5 Ω），因部分整流变电压采样板老化且无法采购到备件，电压采样阻值已达不到设计值6.3 kΩ。采取的措施是将#1 炉5#、6#高压控制柜和#2 炉5#高压控制柜对应整流变的电压采样元件阻值都更换成33 kΩ，#2 炉的6#高压控制柜整流变电压采样阻值为6.3 kΩ，详细数据见表1 所列数据（电流、电压采样电阻调整后）。

表1 各控制柜整流变、电流电压采样阻值

3.2 整流变采样回路二次接线检查

通过检查整流变采样回路二次接线，发现采样回路接线比较混乱。其中部分接线不符合标准，没有压接线头，线路颜色不统一，无法区分电流、电压二次线，有些接线只是简单的绕接在相应的地方，而不是用焊锡将接线与端子固定。这样有可能在电源正常运行过程中，接线松动或者脱落导致采样回路出现故障，二次电流或者电压没有反馈等情况发生。

针对上述问题采取如下处理措施：

由于电压采样阻值、电流采样阻值和整流变型号不相同，导致在EPIC III 控制器二次采样板上调整的阻值就不相同，对后期更换工频电源采样板后保证整流变的正常运行有很大的影响，特别发现现有变压器的一侧线包绝缘值不能达到厂家设计标准100 MΩ 以上，存在运行隐患。建议保证4台整流变的型号和容量并符合变压器制造厂家的设计绝缘要求一致，这样就能保证整流变采样回路的一致性。以后在运行维护过程中若要更换采样板时调整的阻值就能保持一致，采样板互换也能保证和整流变压器同步匹配，维护方便。

3.3 可控硅G、K两极之间的阻值检查

在检查中发现#2 炉6#高压柜上下两组可控硅G、K 两极之间的阻值偏差40 Ω（一个是16.7 Ω，一个是60 Ω），偏差大导致采样数据的匹配错误，严重影响控制器的判断输出。而后对剩余其他的3台工频电源控制柜内上下两组可控硅的G、K 两极之间的阻值进行测量，发现只有#1炉6#高压柜内可控硅阻值基本匹配，而后通过更换可控硅的方式对阻值偏差较大的进行了重新匹配，保障采样数据的准确性。

鉴于以上情况，如果在后期的运行过程中发现可控硅损坏，更换时请先保证更换的可控硅阻值与原来的可控硅阻值基本匹配，建议多采购一些可控硅备货。这样可以防止偏励磁故障损坏整流变压器。

3.4 阻容回路检查

阻容吸收回路的作用：当可控硅在启动或者断电瞬间会产生浪涌脉冲电压，这个浪涌电压对可控硅会有干扰，造成可控硅误动作而损坏整流变压器，因此在可控硅回路上并联一个阻容吸收器来吸收浪涌脉冲。

检查发现只有#1 炉6#高压柜内可控硅两侧并接有阻容吸收回路，其余3 台电源控制柜阻容吸收回路部分损坏或者存在接入错误现象，导致对电压波动状况下抗干扰能力降低，影响采样数据的准确性。经过控制柜内阻容吸收回路接线整改及元件恢复后，电压稳定性明显上升。

3.5 采样及触发回路检查

工频电源柜内部分采样板和触发板无固定或者固定不牢，可控硅G、K 两极接线应该双绞并做好固定。经检查柜内采样板和触发板多数存在脱落情况，可控硅G、K 两极接线布置较随意，存在外部因素干扰板件采样数值问题。

采取措施：对工频电源柜内的采样板、触发板按照标准重新固定，并对柜内的接线进行整理，有条件的话将可控硅G、K 两极接线进行双绞后接入触发回路，并增加耐高温套管用于保护G、K接线。

4 结语

（1）#1、#2 炉工频电源整流变压器运行老化情况严重，整流变电流电压采样阻值不统一，采样回路接线混乱，整流变容量型号不同，检查发现整流变电流、电压采样回路阻值不匹配，更换与整流变匹配的电流、电压采样电阻。

（2）工频电源柜内两组可控硅阻值不匹配，有可能造成偏励磁故障，长期将会损坏整流变压器。

(3)阻容吸收回路损坏或者未接入，可控硅在启动或者断电瞬间会产生浪涌脉冲电压，这个浪涌电压对可控硅会有干扰，造成可控硅误动作而损坏整流变压器。