浅析高频电源故障及维护

国能太仓发电有限公司 肖立军

某发电公司7号、8号机电除尘高频电源采用原阿尔斯通SIR4-120产品，输出最大电流1700mA，最大电压70kV。设备自2015年投产至今多次发生看门狗报警故障；高频电源DC-link电压错误，跳闸故障；高频电源冷却液温度高报警，跳闸故障；一次电压低，跳闸故障；冷却液液位低报警故障，经过治理以上故障基本消除。

1 高频电源概述

1.1 高频电源简介

高频高压整流电源（以下简称“高频电源”），属于新一代电除尘器供电设备，在电力行业、冶金行业、水泥行业等诸多行业的烟气粉尘治理中有着广泛的应用，有效替代了传统的可控硅工频电源。高频电源的推广及应用不仅可以降低电除尘器的电能消耗，提高除尘效率，而且也对环境保护有着重要作用。

1.2 高频电源系统构成及其工作原理

对于高频电源而言，其是电除尘系统的核心构件，可以为电除尘系统提供稳定的高压电场。高频电源的构成部分主要包括交流配电模块、整流模块、直流配电模块及集中监控模块四大模块，其中交流配电模块主要是负责对交流电源进行处理、保护及监测，并和整流模块接口；整流模块是负责把交流电转换成直流电；直流配电模块是负责为直流负载进行供电；集中监控模块是负责对交流输入电源、整流模块、输出电源及蓄电池组进行智能管理，并实现数据监测、定值设定、越限报警。

高频电源工作原理是：首先通过EMI滤波器过滤掉三相电网输入电流中存在的杂波，并防止本机产生杂波反输至公共电网中；再通过三相整流把电网交流电源整流成比较平滑的直流电，并输入滤波器抑制变频器产生的传导干扰及辐射干扰，以便进行下一级变换；然后经逆变器把整流之后的直流电变换成高频交流电。最后通过谐振网络、高压变压器等为除尘器提供稳定可靠的直流电源，满足除尘负载需要。高频电源工作原理示意图如图1所示。

图1 高频电源系统原理

1.3 高频电源的优势

1.3.1 输出平均电压

电除尘器系统运行对电场电压要求比较高，在此基础上对荷电能量也有着较高的要求。通过应用高频电源可以在有效控制各个电流脉冲的同时，也能够有效控制脉冲的高度、宽度和频率。另外，通过高频电源也能够任意转换及调节电压及电流波形，从而更好地满足除尘设备对电场的需求。

1.3.2 高效的供电方式

高频电源的供电方式为脉冲式供电，可以保证电除尘工艺三、四级电场的荷电功率不降低的情况，减少电源供电量损耗，这样不仅可以提高电除尘的效率，而且也能够大大降低电能消耗。

1.3.3 快速的火花处理

工频电源供电过程中容易产生比较大的电流冲击，而高频电源的脉冲式供电可以保证出现火花时可以第一时间关闭供电脉冲，降低电火花能量。

2 高频电源故障分析

2.1 高频电源看门狗报警故障

设备投运后经常发生看门狗报警故障导致设备停运，检查设备未见异常，设备重新启动后运行正常。

2.1.1 高频电源看门狗报警故障原因

一是控制器损坏不能够正常工作，为了避免带来其他电路设备的故障，控制器发出停运指令，停止SIR4整机设备的输出；二是网络冲突故障，由于外部的网络，多个终端设备的访问速率不同或网络中存在其他非SIR4控制器的ModbusTCP/IP网络接口设备，导致的网络拥堵情况，从而导致控制器发出错误指令；三是控制器设计为两种通信接口，FLAKT-BUS和MODBUS-TCP/IP两种通讯方式，当FLAKT-BUS不使用的情况，控制器自身寻址错误，导致控制器产生Watchdogreset，T/Rtripped报警并跳闸。

2.1.2 高频电源看门狗报警故障解决方案

一是若某同一台控制器频发该故障，在800h内连续发生了3次该故障，建议更换该控制器；二是合理的网络优化；三是控制器软件升级避免由于FLAKT-BUS通讯导致的Watchdogreset，T/Rtripped报警并跳闸，在SIR4控制器的最新软件版本中包含了这个补丁的修正。

2.2 高频电源DC-link电压错误，跳闸故障

2.2.1 高频电源DC-link电压错误，跳闸故障原因

两个PE单元DC-link平均值相差5%跳闸；每个PE单元DC-link最高电压和最低电压相差150V跳闸；两个PE单元DC-link最高电压和最低电压相差50V跳闸。

2.2.2 高频电源DC-link电压错误，跳闸故障决绝方案

一是检查高频电源柜保险是否熔断、是否合闸到位，如果保险熔断需要更换新的保险，同时检查设备是否存在故障。如果保险没有合闸到位，需将保险重新合闸到位；二是用万用表测量高频电源直流输出电压是否低于规定值，如果低于规定值需要更换整流桥。如果输出电压在规定值范围内，需要更换DC-link控制板。三是高频电源滤波电感线圈绝缘下降，导致输入波形畸变，高频电源整流后DC-link电压出现偏差，高频电源停运。对绝缘能力降低的滤波电感线圈进行更换，设备重新投入后运行正常。

2.3 高频电源冷却液温度高报警，跳闸故障

2.3.1 高频电源冷却液温度高报警，跳闸故障原因及报警条件

故障原因。一是高频电源外部滤网灰尘堵塞；二是高频电源内部热交换滤网灰尘堵塞；三是测量元件精度下降；四是采样板故障。报警条件。如果冷却水温入口高于环境温度25℃，冷却液温度高跳闸；如果两个PE单元的温度相差5℃，直接PE温度高跳闸；如果两个PE单元的温度超过冷却水温15℃，直接PE温度高跳闸。

2.3.2 高频电源冷却液温度高报警，跳闸故障决绝方案

一是检查高频电源外部灰尘是否堵塞滤网，如果灰尘堵塞滤网需要定期清理滤网，一般情况下每两个月清理一次。

二是检查高频电源内部热交换器灰尘是否堵塞滤网，观察散热片之间的缝隙，在正常情况下，散热片的缝隙是可以完全透光的。当观察整个散热片时，是可以通过外侧直接看到内部变压器的，也可以通过内部用电筒向外照射的方法来观察。如果外部看不到电筒的光线，说明散热片的散热空隙已被灰尘堵塞，这时需要对滤网进行清理。清理的方式可以通过用橡胶刷对这些滤网的两面进行清理，也可以采用细的铁丝对局部堵塞严重的缝隙处进行疏通。在做完这些处理之后，用风筒反复向内、向外吹扫散热片。直到透过滤网缝隙观察到内部元器件，而无东西堵塞在散热片滤网空隙处。

三是对于运行时间超过两年的SIR4高频电源，应着重对散热片进行清扫。在长时间的运行过程中，由于结露的原因会有部分灰尘黏附在散热片内部，而不容易通过风筒的吹扫将其排出散热片，最终导致散热不利，冷却液温度高，以致使整台高频电源长期处于一个高温运行的状态，对设备的使用寿命是非常不利的。

四是针对散热片滤网堵塞问题国能太仓公司加强日常温度检测，当发现某一高频电源温度过高时，采取不停运设备，使用毛刷清扫散热片表面附着的灰尘，目前取得较好效果，因温度升高导致的报警，设备停运显著降低。

五是温度测点精度降低，需要更换温度测点。

六是采样板故障，需要更换采样板。

2.4 一次电压低，跳闸故障

高频电源内置母线电压低于标称电压95%报警，低于85%跳闸，高于10%跳闸。

2.4.1 一次电压低，跳闸故障原因

输入电源缺相，电压互感器测量不准确，供电母线电压波动或大设备启动临时对母线电压的影响。

2.4.2 一次电压低，跳闸故障决绝方案

一是提高电源供电质量，保证三相电源平衡；二是更换电压互感器；三是避免大的负荷在同一时间启动。

2.5 二次电压低，跳闸

当二次电压低于跳闸设定值5kV，经30s后设备跳闸。

2.5.1 二次电压低，跳闸的原因

电场内部短路或阴极线松动，转换单元故障，跳闸设定值设置错误。

2.5.2 二次电压低，跳闸的决绝方案

一是重新安装、固定电厂内部阴极线；二是更换故障的转换单元；三是重新调整跳闸值。

2.6 冷却液液位低报警故障

当冷却液液位低于报警值时，冷却液发液位低报警。

2.6.1 冷却液液位低报警故障原因

一是误报警；二是冷却系统漏液。

2.6.2 冷却液液位低报警故障解决方案

一是如果冷却液无泄漏，因气温降低导致液位降低，用合适份额的饮用水或者蒸馏水添加到储液罐中，距储液罐顶为30mm；二是若冷却液发生泄漏需要检查冷却液发生泄漏的泄漏点，对泄漏冷却液管道与各个设备的连接螺母处进行紧固或更换内部管路破裂的散热片。

2.7 凝露

2.7.1 凝露原因分析

高频电源内部设备凝露并累积成水通常需要满足以下两个条件：（1）空气有较高的相对湿度；（2）发生凝露的设备温度始终低于环境温度。某公司所处地区雪、雨、雾天气较多，空气湿度较大，满足条件（1）；条件（2）与环境温度、通风方式、通风面积等因素有关。研究表明，当环境湿度不变时，在一定环境温度范围内，通风可以起到防凝露的作用。当环境温度为30℃时，全通风无法发挥防凝露效应，反而会促进凝露的形成。当环境温度不变时，环境相对湿度越高，全通风时凝露形成时间就越短。不同环境温湿度条件下，当相对湿度分别为70%、80%、90%时，凝露时间均随环境温度升高呈现先增大后减小的变化趋势。通风面积的不同也会影响凝露的形成时间，但并非通风面积越大，防凝露效果越好；对一定形式的户外设备，存在一个最佳通风面积，超过该面积时，通风面积越大，凝露形成时间就越短。

2.7.2 消除凝露

一是针对高频电源上部原防雨棚较小、无法彻底起到防雨水作用的情况，采取在高频电源周围及上方装设半封闭彩钢房的措施。二是寻求生产厂家技术支持，将故障率高的二次电压、电流有源采样板、模拟板更换为避免因电源问题导致故障的全封闭无源板件，无源采样板插、接件也采用全封闭防水式，以消除有源采样板插、接件不能有效防止水气进入板件内部的弊端。

3 高频电源日常维护注意事项

高频电源不允许高压输出开路，不允许做开路试验，遇天气寒冷且电源停运时间较长后需要检查冷却液冰点，高频电源启动前需要送电暖机，暖机时间为20min，调整二次电流至500mA后开启高压，调整二次电流至常规值[1]。定期清扫过滤网，每两个月需一次；定期清扫电源柜及控制柜，每三个月一次；定期清扫高频电源内部，每六个月一次。当整流桥的温度超过冷却液进口温度的15℃或冷却液进口温度超过环境温度的25℃时需立即停机对高频电源内部清扫。每半年检查一次高频电源壳体外部有无漏油；高频电源高压瓷瓶有无漏油；检查变压器表面有无漏油。液位正常值为30mm，若液位低于30mm需适量添加冷却液。要分类建立设备档案，准确记录设备生产日期、安装投产日期，登记各种随机资料如图纸、说明书、出厂检测报告、工程验收报告。建立设备机历薄，并在机历薄中记录设备历次障碍发生的时间、处理过程及处理结果，设备改动情况说明、改动图纸及改动审批报告。

通过对高频电源故障及日常维护分析，为同类设备的日常维护、故障处理提供了宝贵经验，确保环保设备可靠运行，防止环保事件的发生。