電除塵電源控制器設(shè)備運行故障原因分析及優(yōu)化調(diào)整

唐恒達

(酒鋼集團能源中心,甘肅嘉峪關(guān) 735100)

1 概述

電除塵電源設(shè)備是電除塵系統(tǒng)必不可少的設(shè)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(qū)動速度，而驅(qū)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(jù)靜電原理，將直流高壓加到陰極框架和極板之間產(chǎn)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(jié)構(gòu)控制原理分別見圖1、圖2。

圖1 工頻電源結(jié)構(gòu)原理圖

圖2 高頻電源結(jié)構(gòu)原理圖

甘肅某電廠一期2×125 MW 機組電除塵系統(tǒng)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(tǒng)是由阿爾斯通高頻電源控制器相結(jié)合的運行方式，該工況自動跟蹤供電比控制方式，即根據(jù)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(jié)約用電。

由于該運行方式在甘肅省內(nèi)屬于首次應(yīng)用，亦沒有同類型機組成熟的技術(shù)應(yīng)用作為參考，在機組實際運行過程中，頻繁出現(xiàn)電場故障跳閘、升壓變燒損故障，導(dǎo)致鍋爐粉塵排放波動較大，環(huán)保參數(shù)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(yōu)化攻關(guān)小組，通過優(yōu)化電除塵設(shè)備參數(shù)及運行工況對比分析，降低除塵器電場內(nèi)的較大壓降，避免火花閃絡(luò)，保證平穩(wěn)的除塵電壓，增強設(shè)備運行可靠性，提高機組除塵效率，降低設(shè)備故障與成本。

2 高頻電源設(shè)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(shù)

（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(shù)為20%后選擇modula?tion test為on。

（3）調(diào)整modulation參數(shù)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(shù)復(fù)位

2.1.6 高頻電源高壓輸出連接電場，短路試驗結(jié)束

2.2 實驗結(jié)論

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

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

3 工頻設(shè)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(fā)現(xiàn)原#1爐2臺整流變電壓采樣阻值不符合原有的設(shè)計值6.3 kΩ，其中1 臺整流變電流采樣電阻因接線不牢導(dǎo)致阻值很大達到20 Ω（正常應(yīng)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(shè)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(yīng)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(shù)據(jù)見表1 所列數(shù)據(jù)（電流、電壓采樣電阻調(diào)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)一，無法區(qū)分電流、電壓二次線，有些接線只是簡單的繞接在相應(yīng)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(dǎo)致采樣回路出現(xiàn)故障，二次電流或者電壓沒有反饋等情況發(fā)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(dǎo)致在EPIC III 控制器二次采樣板上調(diào)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(fā)現(xiàn)現(xiàn)有變壓器的一側(cè)線包絕緣值不能達到廠家設(shè)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(shè)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(diào)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(fā)現(xiàn)#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(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)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(nèi)上下兩組可控硅的G、K 兩極之間的阻值進行測量，發(fā)現(xiàn)只有#1爐6#高壓柜內(nèi)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(shù)據(jù)的準確性。

鑒于以上情況，如果在后期的運行過程中發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(lián)一個阻容吸收器來吸收浪涌脈沖。

檢查發(fā)現(xiàn)只有#1 爐6#高壓柜內(nèi)可控硅兩側(cè)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(xiàn)象，導(dǎo)致對電壓波動狀況下抗干擾能力降低，影響采樣數(shù)據(jù)的準確性。經(jīng)過控制柜內(nèi)阻容吸收回路接線整改及元件恢復(fù)后，電壓穩(wěn)定性明顯上升。

3.5 采樣及觸發(fā)回路檢查

工頻電源柜內(nèi)部分采樣板和觸發(fā)板無固定或者固定不牢，可控硅G、K 兩極接線應(yīng)該雙絞并做好固定。經(jīng)檢查柜內(nèi)采樣板和觸發(fā)板多數(shù)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(shù)值問題。

采取措施：對工頻電源柜內(nèi)的采樣板、觸發(fā)板按照標準重新固定，并對柜內(nèi)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(fā)回路，并增加耐高溫套管用于保護G、K接線。

4 結(jié)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(tǒng)一，采樣回路接線混亂，整流變?nèi)萘啃吞柌煌瑱z查發(fā)現(xiàn)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(nèi)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(chǎn)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。