当电收尘器直流高压电缆用架空线代替的实践与

电收尘器直流高压电缆用架空线代替的实践与理论探讨

1 引言

在电除尘技术中,一般都用单芯直流高压滤尘电缆给电场供电,由于绝缘强度要求高,不但安装与使用维修存在一定难度,而且电缆、电缆头等经常出现因电场内部闪络引起的瞬变高压造成的放电和击穿现象,影响其正常使用。我厂经过几年摸索实践,于1990年在2号窑尾SHWB-60m2电收尘器改造工程中用架空线取代了原ZLQC-75型高压滤尘电缆。投运两年多来,运行可靠,免却了繁杂的校验检修,而且连经常烧坏电场端阻尼电阻的弊病也得到根除。

2 使用情况

我厂2号窑尾电收尘器改造前,就已有在原1号窑尾电收尘器和3号水泥磨电收尘器上用架空线代替高压电缆成功运行的试验。在此基础上,2号窑尾60m2电收尘器改造修复时,我们综合考虑了气候、安全、绝缘等诸因素,采用图1所示方案用架空导线取代原高压电缆。

图1 电收尘器用架空线供电示意图

图1中整流室内导体用Φ25mm的镀锌钢管,采用这种型式的主要原因是钢管容易依需要弯曲成型及有较好的机械强度;其次是有意加大导体的曲率半径,以降低导体表面电场强度,减少大气中固体粒子的荷电吸附。因电收尘器正常工作电流小于2A,故室外导体仅需从机械强度考虑,一般用截面大于16mm2的铝绞线即可。我厂使用的是25mm2多胶塑料绝缘铝线。电收尘顶部引至电场的部分导体也采用Φ25mm镀锌管。整流室及电收尘顶部引至电场的导体需用支柱瓷瓶绝缘和支撑,支柱瓷瓶用ZA-35Y为宜,若无货,用ZA-10Y也能满足绝缘要求(我厂曾在3号水泥磨5m2电收尘上用单个X-4.5悬式瓷瓶吊8号铁丝代替高压电缆试用过半年,电压升至70kV也未出现闪络击穿现象)。电收尘顶上引至电场的导体和整流室引至室外的导体端均用1mm厚的铁板制做防雨罩罩住,且护罩及导体在端部均应做成防雨水倒灌结构。护罩截面做成拱门型较好,且需保证具有足够的强度,罩内高压导体距罩各点的垂直距离大于电收尘器异极间距100mm即可(我厂2号窑尾60m2电收尘器异极间距为150mm,而罩内最小距离为250mm)。另外护罩一定要和电收尘器本体一起可靠接地。

3 架空线取代电缆后消除闪络瞬变电压破坏的理论探讨

用架空线取代电收尘用高压电缆后,为工业领域提供高质量的交换、学习与合作的平台消除了电缆外皮对地放电和电缆、电缆头的放电击穿及频繁烧坏电场端阻尼电阻的一系列问题。究其原因,实际上是架空线的分布电容与电缆线相比甚小,故而在电场闪络击穿时因分布电容、电感的感应电压对电缆及其附件和阻尼电阻的冲击破坏较小。从图2所示的等效电路可知,在电收尘器正常工作时,虽然电缆横向分布电容上感应电压幅度与电场供电电不含铁等易加热变黄的杂质;压相等(约40～60kV),但分布电容中电压、电流变化随供电机组的脉动电压、电容变化的频率属低频性质,故不会出现破坏性的冲击。但当电场中发生闪络等瞬间短路时,电场电压的突变也迫使电缆横向分布电容瞬间放电;虽说各电收尘器的电缆长短、接地情况不尽相同,但由于电场闪络频率和其它电参数离散性很大,故满足分布电容、电感谐振条件的机率很高,因此必然会在电缆纵向分布电感上激起高幅度的高频感应电压,这种高频瞬变感应电压的叠加就是各种击穿故障的根源。

图2 电收尘器电缆供电时闪络瞬变过程的等效电路

从图2可看出,这种瞬变电压的放电回路有两条:a回路通过整流升压机组、R1限流电阻放电,对于目前典型的可控硅调压全波整流型供电机组而言,为保持电流平滑连续和抑制闪络瞬变电压对硅元件的冲击及提高电晕功率,机组特性要么是高阻抗的,要么是中、低阻抗串电抗器的,其等效阻抗均较大,因而对闪络瞬变电压冲击具有较强的阻尼作用。实际使用中也鲜见限流电阻R1的烧损现象,证明了此回路高阻抗特性的阻尼效果。故此回路不是闪络时瞬变电能冲击放电的主回路。而b回路仅通过阻尼电阻R2放电。由于对电缆击穿等故障认识的不尽相同,加上工艺上制作大功率RTI 155℃ UL黄卡认证对材料的高温性能和长时间热稳定性要求非常高小体积电阻的困难等原因,R2的阻值一般在1kΩ左右,功率亦在1kW左右,故b回路在闪络工况时的高频感抗较a回路小得多,所以闪络时的高频瞬变电压及能量主要由b回路泄放,从而使得R2 在闪络时工作环境急骤恶化进行成组式样的统计分析。造成R2的频繁损坏。特别是在烟气中粉尘比电阻高,闪络频繁的收尘工况,阻尼电阻的损坏机率就更大。

4 结束语

从我厂用架空导线代替电收尘用高压电缆的使用效果看,不但用于室外进行代替是可行的,对于那些电收尘器与整流室为楼上楼下布置和电收尘器、整流室均在室内的其它布置形式也同样适用。但须在工作时可能接触到的导体部分,加做牢靠的安全防护罩,且防护罩要同电收尘本体一起妥善接地。