電除塵電源控制器設備運行故障原因分析及優化調整

唐恒達

(酒鋼集團能源中心,甘肅嘉峪關 735100)

1 概述

電除塵電源設備是電除塵系統必不可少的設備之一。電除塵供電裝置的性能對除塵效率影響極大。一般來說，在其他條件相同的情況下，電除塵的除塵效率取決于粉塵的驅動速度，而驅動速度是隨著荷電電場強度和收塵電場強度的提高而增大的。要獲得最高的除塵效率，需盡可能地提高電場的強度，電場強度完全取決于供電裝置，也就是所說的電源。

靜電除塵器是根據靜電原理，將直流高壓加到陰極框架和極板之間產生強大的電場。其電源供電方式有兩種：工頻電源和高頻電源。供電結構控制原理分別見圖1、圖2。

圖1 工頻電源結構原理圖

圖2 高頻電源結構原理圖

甘肅某電廠一期2×125 MW 機組電除塵系統一、二電場改造后供電電源裝置采用阿爾斯通高頻電源供電，其供電可靠性及除塵效率正常；三電場供電電源采用工頻電源和升壓變及電源控制系統是由阿爾斯通高頻電源控制器相結合的運行方式，該工況自動跟蹤供電比控制方式，即根據機組運行負荷，煙氣含塵量進行自動修正供電周波，在保證最佳效率的前提下最大可能地節約用電。

由于該運行方式在甘肅省內屬于首次應用，亦沒有同類型機組成熟的技術應用作為參考，在機組實際運行過程中，頻繁出現電場故障跳閘、升壓變燒損故障，導致鍋爐粉塵排放波動較大，環保參數超標。

為此，成立了電除塵高頻電源控制器與工頻電源配套運行優化攻關小組，通過優化電除塵設備參數及運行工況對比分析，降低除塵器電場內的較大壓降，避免火花閃絡，保證平穩的除塵電壓，增強設備運行可靠性，提高機組除塵效率，降低設備故障與成本。

2 高頻電源設備故障排除法（短路試驗）

2.1 試驗步驟

2.1.1 高頻電源高壓輸出接地

2.1.2 修改三個報警參數

（1）arc detection level

由5.0 kV改為0 kV。

（2）DC-voltage limit low trip

由5.0 kV改為0 kV。

（3）DC-voltage limit low warning

由10.0 kV改為0 kV。

2.1.3 短路試驗

（1）Test/Function test菜單下選擇test mode為on。

（2）修改modulation參數為20%后選擇modula?tion test為on。

（3）調整modulation參數至30%，40%，50%，觀察記錄second current和current ratio分別為多少。

2.1.4 選擇modulation為off，之后選擇test mode為off

2.1.5 之前修改的三個報警參數復位

2.1.6 高頻電源高壓輸出連接電場，短路試驗結束

2.2 實驗結論

（1）Second current 隨modulation 參數上升而上升，當modulation 參數達到60%，second current 應接近額定二次電流1700 mA。

（2）Current ratio 不隨modulation 參數變化而變化，current ratio 應在40-200之間變化。以上兩個條件都能滿足說明設備良好，否則設備有損壞。

3 工頻設備故障分析及判斷

3.1 整流變壓器采樣阻值測量檢查

通過對該電廠2×125 MW 機組#1、#2 爐三電場4 臺工頻電源的整流變壓器進行采樣回路的檢查，發現原#1爐2臺整流變電壓采樣阻值不符合原有的設計值6.3 kΩ，其中1 臺整流變電流采樣電阻因接線不牢導致阻值很大達到20 Ω（正常應該是5 Ω），因部分整流變電壓采樣板老化且無法采購到備件，電壓采樣阻值已達不到設計值6.3 kΩ。采取的措施是將#1 爐5#、6#高壓控制柜和#2 爐5#高壓控制柜對應整流變的電壓采樣元件阻值都更換成33 kΩ，#2 爐的6#高壓控制柜整流變電壓采樣阻值為6.3 kΩ，詳細數據見表1 所列數據（電流、電壓采樣電阻調整后）。

表1 各控制柜整流變、電流電壓采樣阻值

3.2 整流變采樣回路二次接線檢查

通過檢查整流變采樣回路二次接線，發現采樣回路接線比較混亂。其中部分接線不符合標準，沒有壓接線頭，線路顏色不統一，無法區分電流、電壓二次線，有些接線只是簡單的繞接在相應的地方，而不是用焊錫將接線與端子固定。這樣有可能在電源正常運行過程中，接線松動或者脫落導致采樣回路出現故障，二次電流或者電壓沒有反饋等情況發生。

針對上述問題采取如下處理措施：

由于電壓采樣阻值、電流采樣阻值和整流變型號不相同，導致在EPIC III 控制器二次采樣板上調整的阻值就不相同，對后期更換工頻電源采樣板后保證整流變的正常運行有很大的影響，特別發現現有變壓器的一側線包絕緣值不能達到廠家設計標準100 MΩ 以上，存在運行隱患。建議保證4臺整流變的型號和容量并符合變壓器制造廠家的設計絕緣要求一致，這樣就能保證整流變采樣回路的一致性。以后在運行維護過程中若要更換采樣板時調整的阻值就能保持一致，采樣板互換也能保證和整流變壓器同步匹配，維護方便。

3.3 可控硅G、K兩極之間的阻值檢查

在檢查中發現#2 爐6#高壓柜上下兩組可控硅G、K 兩極之間的阻值偏差40 Ω（一個是16.7 Ω，一個是60 Ω），偏差大導致采樣數據的匹配錯誤，嚴重影響控制器的判斷輸出。而后對剩余其他的3臺工頻電源控制柜內上下兩組可控硅的G、K 兩極之間的阻值進行測量，發現只有#1爐6#高壓柜內可控硅阻值基本匹配，而后通過更換可控硅的方式對阻值偏差較大的進行了重新匹配，保障采樣數據的準確性。

鑒于以上情況，如果在后期的運行過程中發現可控硅損壞，更換時請先保證更換的可控硅阻值與原來的可控硅阻值基本匹配，建議多采購一些可控硅備貨。這樣可以防止偏勵磁故障損壞整流變壓器。

3.4 阻容回路檢查

阻容吸收回路的作用：當可控硅在啟動或者斷電瞬間會產生浪涌脈沖電壓，這個浪涌電壓對可控硅會有干擾，造成可控硅誤動作而損壞整流變壓器，因此在可控硅回路上并聯一個阻容吸收器來吸收浪涌脈沖。

檢查發現只有#1 爐6#高壓柜內可控硅兩側并接有阻容吸收回路，其余3 臺電源控制柜阻容吸收回路部分損壞或者存在接入錯誤現象，導致對電壓波動狀況下抗干擾能力降低，影響采樣數據的準確性。經過控制柜內阻容吸收回路接線整改及元件恢復后，電壓穩定性明顯上升。

3.5 采樣及觸發回路檢查

工頻電源柜內部分采樣板和觸發板無固定或者固定不牢，可控硅G、K 兩極接線應該雙絞并做好固定。經檢查柜內采樣板和觸發板多數存在脫落情況，可控硅G、K 兩極接線布置較隨意，存在外部因素干擾板件采樣數值問題。

采取措施：對工頻電源柜內的采樣板、觸發板按照標準重新固定，并對柜內的接線進行整理，有條件的話將可控硅G、K 兩極接線進行雙絞后接入觸發回路，并增加耐高溫套管用于保護G、K接線。

4 結語

（1）#1、#2 爐工頻電源整流變壓器運行老化情況嚴重，整流變電流電壓采樣阻值不統一，采樣回路接線混亂，整流變容量型號不同，檢查發現整流變電流、電壓采樣回路阻值不匹配，更換與整流變匹配的電流、電壓采樣電阻。

（2）工頻電源柜內兩組可控硅阻值不匹配，有可能造成偏勵磁故障，長期將會損壞整流變壓器。

(3)阻容吸收回路損壞或者未接入，可控硅在啟動或者斷電瞬間會產生浪涌脈沖電壓，這個浪涌電壓對可控硅會有干擾，造成可控硅誤動作而損壞整流變壓器。