基于絕緣瓷套異常引起電場絕緣偏低的分析

曾興文，何 剛，王 偉，牟高富，譚 全，楊杰欽

(貴州省習水鼎泰能源開發有限責任公司，貴州 遵義 564611)

當前，國家對燃煤電廠污染物排放濃度控制提出更高標準，靜電除塵器因能耗低、處理煙氣量大、阻力小、布風均勻、除塵效果好、效率高等優點，被廣泛應用于燃煤電廠中[1-3]，其工作原理是：對電除塵極板提供一定電壓等級的電源，形成高壓靜電場，煙氣中攜帶的粉塵顆粒流經電除塵煙道時，被高壓電場電離成正、負塵粒，在電場力的作用下向異性極板移動并吸附于異性極板上，通過極板振打裝置定期振打使極板上的塵粒落入電除塵灰斗，達到脫除煙氣中粉塵的目的[4-5]。因煙氣露點高、具有強腐蝕性；絕緣子室密封不嚴，冷空氣或雨水進入絕緣子室，極易造成絕緣瓷套表面結露，對此在絕緣件附件均設有加熱器，以防止絕緣件結露引起爬電現象[6-7]。實際工程應用中，高壓絕緣件處存在密封不嚴，易受冷空氣和雨水侵蝕導致絕緣瓷套結露，產生爬電現象[8-10]；文獻[9]還闡述了絕緣瓷套表面積灰導致絕緣瓷套爬電的現象。有研究表明[11]：70%以上靜電除塵器故障是絕緣件絕緣不良導致爬電引起。

文中以某2×660 MW燃煤電廠1#機組靜電除塵器為研究對象，針對一室四電場運行中出現閃頻的現象，利用機組臨停機會，對其進行全面檢查，發現絕緣瓷套破裂是產生此問題的根本之源。

1 概 述

該燃煤電廠1#、2#機組均配置有一套JWD型臥式靜電除塵器，采用雙室四電場布局，單臺爐配置2臺靜電除塵器，并列運行，其設計技術規范參數如表1所示。電除塵器結構包括電氣部分和機械部分，電氣部分由高壓直流電源和低壓控制系統組成，采用型號為JHGP-2.0A/72KV HW型高壓電源；機械部分從結構上可分為內部構件、外殼和附屬部件，內部構件包括陽極系統、陰極系統、陽極振打、陰極振打，外殼包括進、出口封頭、屋頂、殼體、底梁和灰斗；附屬部件包括走梯平臺、支撐、保溫結構、接地等。

表1 設計技術規范參數

2 異常現象

2021年2月，1#機組電除塵系統一室四電場運行中頻繁出現閃頻現象，嚴重時閃頻跳閘，經檢查、采取降低二次電流運行等措施，問題未得到解決，決定停用一室四電場，待停機后檢查處理。在4月初，1#機組調停，對所有電場進行檢查時發現：一室四電場絕緣值較一室一、二、三電場絕緣值偏低，且與上一次測得數據對比偏差較多，所測絕緣值數據如表2所示。

表2 1#爐電除塵一室各電場絕緣值對比 MΩ

從表2中可以看出,一室四電場絕緣值嚴重低于其他電場絕緣值。初步判斷一室四電場內部存在短路現象。

3 短路分析及處理

3.1 短路分析

3.1.1 陰極線斷線

電除塵陰極線基本為螺旋結構，陰極線由于制造質量問題、安裝時施工不規范、運行時間長，發生老化、運行中出現擺動等情況下會發生斷線。當陰極線斷線發生電場中上部位置時，會因自身重量傾倒至陽極板，形成內部級間短路；陰極線斷線發生在電場中下部時，斷線的陰極線在電場運行時受電場力的作用與陽極板發生短路。

3.1.2 絕緣子積灰

有研究表明：煙氣中含有較多的SO2、SO3，具有較高露點溫度，當露點溫度在250 ℃時，粉塵顆粒具有較大的比電阻。一方面，陰極線排的支撐是依靠絕緣子傳遞力矩，在負高壓運行狀態時，粉塵極易沉積在絕緣子表面，隨著粉塵的聚集，產生爬電現象，導致絕緣子損壞；另一方面，絕緣子加熱器沿絕緣子一周分布不均，產生局部過熱，使得絕緣子表面受熱不均導致絕緣子損壞。上述兩方面原因均會誘發電場短路。

3.1.3 絕緣子室密封不良

絕緣子及瓷套都設計有一個小型保溫室，在保溫室內設置有電加熱器，部分電廠還設計有熱風吹掃系統。在特殊天氣條件下，若出現絕緣子室頂蓋不嚴、密封條老化變形、有焊縫的位置未滿焊等情況，絕緣子室氣密性較差，室內溫度較低，發生結露現象，當絕緣瓷套存在缺陷時引起短路現象。

3.1.4 瓷套破裂

從已有的案例分析，絕緣瓷套破裂的原因主要有以下幾方面：一是瓷套表面積灰嚴重，引起爬電導致其破裂；二是制造工藝差，本身存在缺陷；三是絕緣子室加熱器安裝不合理，加熱器投運時受熱膨脹發生位移，貼附于瓷套表面，產生局部受熱不均，溫度大導致破裂；四是絕緣子室潮濕，電除塵投運前未啟動加熱器或熱風吹掃系統導致瓷套破裂。

3.2 異常處理

進入電場內部檢查并未發現一室四電場存在陰極線斷線與陽極板發生短路的現象，檢查一室四電場陰級振打瓷軸時，發現瓷軸有積灰，如圖1所示，對其清灰處理。

圖1 陰極振打瓷軸積灰

檢查一室四電場3#絕緣子室發現其內部存在銹蝕現象，如圖2所示。初步判斷該絕緣子室密封不良，檢查密封蓋膠條時，發現密封蓋膠條已老化變形，更換了密封蓋膠條。

圖2 一室四電場3#絕緣子室

檢查一室四電場2#絕緣子室時，發現絕緣瓷套存在兩處不同程度的裂紋，如圖3所示。仔細檢查發現為瓷套破裂后瓷套內壁積灰返潮，灰水滲透痕跡如圖4所示。采取了更換絕緣瓷套的措施。

圖3 一室四電場2#絕緣瓷套

圖4 一室四電場2#絕緣瓷套痕跡

檢查一室四電場1#絕緣子室時，未發現絕緣子積灰、絕緣子室進水銹蝕、絕緣瓷套破損等異常現象。但恢復系統后對一室四電場測絕緣，絕緣不合格，絕緣值為0.3 MΩ。于是，對一室四電場1#絕緣子室重新檢查，仍然未發現任何異常，初步懷疑絕緣瓷套存在內部缺陷。通過采用絕緣墊使絕緣瓷套與陰極框架完全隔離的方法，如圖5所示，對一室四電場重新測絕緣，絕緣值為900 MΩ，絕緣合格，證明了該絕緣瓷套存在缺陷。更換該瓷套后再次測量一室四電場絕緣，絕緣值為925 MΩ，絕緣合格。

圖5 絕緣墊隔離圖

4 結 語

綜上所述，此次電除塵一室四電場絕緣偏低的主要原因為一室四電場2#絕緣子室絕緣瓷套破裂、一室四電場1#絕緣子室絕緣瓷套存在內部缺陷，次要原因為一室四電場3#絕緣子室密封蓋密封圈老化、一室四電場瓷軸積灰。通過更換絕緣瓷套、密封蓋密封圈、對積灰瓷軸清灰處理后，問題得以解決。