第十五章 电除尘的电气设备
第一节 概述
现代大型燃煤机组，锅炉燃烧时烟气含有大量的煤粉灰尘和有害气体。如直接向空气中排放，将对环境造成严重污染，也将造成风机负荷增加，叶片磨损甚至断裂。采用高效的电除尘器可以解决上述情况的发生。
电除尘的基本原理是将直流电压施加于放电极和接地的收尘极之间，产生很大的电场强度，足以使放电极周围发生电晕，由电晕放电产生的气体离子，在高强度电场作用下，迅速向收尘极运行，当含尘气体通过电极时，带电离子把电荷传给尘粉，在电场作用下带电尘粉向收尘极漂移，并沉积在收尘极形成灰尘层，再采用振打电极的方法，使灰尘离开电极降落到除尘器灰斗。
电除尘器的效率主要取决于放电极和收尘极之间的电压。但是其最佳的电压值受进入电除尘器粉尘成分，温度，湿度，比电阻浓度以及电极间距，电极型式，电压波形，电极上积尘情况等因素的影响。所以，大多数电除尘器的最佳工作电压时常会有很大的波动，需要加以控制。高压硅整流器控制设备这一自动装置，可以根据最佳火花频率或近似无火花状态下工作，使电除尘的输出功率保持在最大值。
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第二节 静电除尘器
为了收集锅炉烟气中的尘粒，每台炉配置若干台静电除尘设备，它安装于空气预热器与吸风机、烟囱之间，由几个串联电场组成，每个电场都有一套高压设备，其二次直流输出的额定电流一般为1.2A，额定电压为60—72KV。
静电除尘包括外壳、内部件、电气设备三个主要部分组成。 一、外壳
电除尘外围部分，一般类似与正方体结构。起闭封、固接、保护内部设备之作用。
二、内部件
电场的放电极型式有芒刺线和星形线等，所有的放电极都固定焊接与框架中，集电极排好在放电极的对面，这些电极都是由特殊的金属板轧制成，具有很好的抗振动能力。它们的外形具有许多凹槽，用来释放收集的粉尘，用落锤敲打机构以清除集电极粉尘，而且每个区域都是独立的振打机构，放电极尘粒的清除由每个电场用两个振打机构完成，彼此独立。
三、电气设备
静电除尘装置由高压控制装置，硅整流变压器，高压隔离开关、高压电缆和低压控制装置及电机等组成。
高压控制装置用来保证达到最佳除尘效率。
开机启动时，在装置起动上升回路的加速作用下，电场电压快速上升。当电场发生第一次闪络后，起动上升回路自动退出，一次闪络后上升回路投入，电场电压的上升速率按闪络频率的给定量上升。
由于前级电场收尘量较大，电场闪络频繁。因此该电场电压的控制主要根据闪络的强度和次数来进行。后级电场收尘量小，极板不易积灰，一般不易发生闪络，且电场电压较高。中间级电场的运行工况介于上述两者之间，其电压控制特性也介于两者之间。
若电场由于积灰过多，电晕线断裂等引起电场短路，导致电场电压低于低压检测回路的门坎值，经检测判断并延时后可恢复到正常工况或低电压保护动作，跳开电源开关。下节将主要讨论。
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第三节 电除尘的电气设备
一、电除尘高压供电装置
高压供电系统设备由高阻抗整流变压器、隔离开关和控制柜等三个部分组成。其工作原理是交流380V电源经刀闸保险、电缆进入控制柜，经控制柜内可控硅调压，再送入高压整流变压器，整流变输出经高压隔离开关向除尘器电场输出脉动直流负高压，并由控制柜在控制室里施行控制。高压控制柜的主要作用是将两相380V、50Hz的工频电压，经过一组由电压自动调整器控制的晶闸管调压，为整流变提供可调节的输入电压。
二、GGAJ02D2－1.2/60型高压硅整流设备 1. 系统特点
1）系统采用电流电压闭环控制方式，具有良好的火花跟踪特性，并能及时有效地控制和抑制负载开路时的过电压和负载短路时的过电流。
2）电场内的火花信号取自高压侧电压取样端，因而使火花检测具有很高的灵敏度和和较强的抗干扰能力。
3）采用高阻抗的变压器，能有效的抑制短路电流和利于波形的改善，变压器二次侧装有高压电抗器，用来抑制电场频繁闪络时的瞬态高频信号 。
4）控制系统具有检测负载开路，短路，电弧及油稳超限等故障功能并及时报警，自动对设备进行保护。
2. 电气参数
交流输入电压 50HZ 380±5%V 交流输入电流 270A 交流输入功率 103KVA 直流输出电压 60KV 直流输出电流 1.2A 直流输出功率 72KW 闪络封锁时间 20ms 电弧封锁时间 100ms 开路输出电压 ＜70KV 闪络频率 15～150次/分
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欠压整定值 15KV 欠压报警时间 10s 电压上升率调节范围 7～90s
输出电压调节范围 30～10%Un 3.控制单元工作原理 1）稳压电源 2）微机电路
计算机部分，接口电路 3）外围电路
三、高短路阻抗整流变压器 1. 整流变特点
1）高压整流变压器的特点：输出直流负高压
因为电除尘器电场在直流负高压作用下，其起晕功率较正高压低 ，而击穿电压又较正高压高，电场的电压动态范围比较宽。
2）输出电压高，输出电流小，电压须跟踪不断变化的电场击穿电压。 3）回路阻抗电压比较高。
4）温升比较低，这是由于其内部安装硅整流元件，以确保元件正常工况。 2. 结构原理
GGAJ02D2－1.2/60高压硅整流变压器是由升压变压器、高压硅堆、直流电抗器、高低压瓷套管、气囊、油箱、测量元件及保护元件等组成。其中升压变、高压硅堆、直流电抗器、气囊、低压套管、油箱盖测量保护元件联成一体。油箱和高压套管联成一体。
GGAJ02D2－1.2/60中前G：所用半导体材料为硅 后G：高压整流用 AJ：油浸自冷式 02：可控硅调压 D2：产品代号
1.2：额定直流输出电流1.2A（平均值）
60：额定直流输出电压60KV（平均值） 1）升压变压器
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升压变压器地原理与一般电力变压器相似。低压线圈有三个抽头，以便调压。使整流变的直流输出电压在额定负载下分别为60KV，54KV，48KV以适应不同电压下的电除尘器的伏安特性。初次级线圈之间设有静电隔离层并与铁芯一点接地。
2）高压硅堆
高压硅堆地作用是将升压变 输出的几万伏交流电压整流成高压直流电。接成桥式整流电路，每个桥臂上有250个高耐压二极管串联组成，每只二极管上并联一只均压电容以防止二极管分压不均造成击穿。
3）直流电抗器
直流电抗器有6 个相同匝数，相同直径的线圈串联而成，串联在高压直流输出端。抑制频繁闪络的高频瞬态信号，保护高压硅堆。
4）气囊
该式整流变采用气囊充气式负压结构以适应电压器油温变化时，变压器充满油的需要。
5）测量元件
包括电流测量元件和电压取样元件，将电阻接于高压整流变直流输出端，为避免电流测量电阻和电压取样电阻开路，造成过电压损坏电气元件，在电阻两端并联一只小型阀型避雷器。
6）保护元件
保护元件主要包括液位继电器，温度继电器，压力继电器，它们对高压硅整流变压器运行时的油位、温度异常和内部故障产生的气体压力剧增起报警和保护跳闸作用。
四、GN2－60A四点式直流隔离开关
GN2－60A四点式直流隔离开关是户内式手动操作的高压隔离开关。安装于收尘器与高压硅整流变之间，在无载的情况下用于电除尘高压直流回路的接通，联络和接地。
GN2－60A中G：高压隔离开关 N：户内式 2：设计序号
60：额定工作电压（KV） A：第一次设计
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