电除尘器整流变压器有关问题探讨
戴立业 马建生
（滦河发电厂）
摘要 本文阐述了硅整流变压器的结构特点，对整流变压器采用负直流输出以及采用高阻抗的原因进行了分析，分析了阻尼电阻的作用及故障原因，对阻尼电阻的安装及故障处理提出了自己的见解，用实例说明了整流变压器的故障诊断和检修方法。
主题词 电除尘 整流变压器 检修
高压硅整流变压器是高压静电除尘器用整流设备的主要部件之一，是一种专用变压器。由于电除尘器运行在频繁闪络、高次谐波含量极高的非正常工况下，与普通变压器相比，电除尘整流变压器在结构特点、设计要求及检修维护等各方面都有其特殊性。用户对整流变压器的了解不是十分广泛深刻。基于此，本文对电除尘器整流变压器进行粗浅探讨，以斟同行共酌。
1 高压硅整流变压器的结构
高压硅整流变压器由升压变压器，硅整流器，电流、电压取样电阻组成。升压变压器由铁芯和高、低压绕组组成，低压绕组在外，高压绕组在内。高压绕组装有骨架以提高机械强度，采用环氧玻璃丝布以提高绝缘水平。多数厂家把二次绕组分成四个绕组，分别通过整流桥串联输出，实现了在保证总输出电压不变的前提下降低了每个分绕组和整流桥的电压水平，既降低了成本，也提高了变压器的耐冲击能力。为了降低硅整流变压器的温升，高低压绕组导线的电流密度和铁芯的磁通密度都取得较低，绕组内还设置油道以利于散热。为了进一步提高抗冲击能力，在低压绕组外加设接地良好的静电屏以增大绕组的对地电容。
对于常规极距的电除尘器，所使用的变压器的额定电压分别为60kV，66kV和72kV，三个抽头设置在变压器的低压侧。根据标准JB5910——91《电除尘器技术条件》规定：同极距为300mm的电除尘器选用60kV或66kV的电压等级，同极距为400mm一般采用72kV电压等级。
电流、电压测量取样电阻放置在变压器里，取样电阻的参数配置取决于自动控制回路和显示回路的要求。滦河电厂六号炉电除尘器整流变压器测量电路取样电阻参数为：电流取样电阻为1千欧、2瓦的金属膜电阻，串联在整流桥输出端的正极（接地极）；电压取样电阻连接于整流桥输出端正负极之间，取样线从30千欧和56兆欧电阻之间引出，其中56兆欧的电压取样电阻由100个560千欧、2瓦的金属膜电阻串联而成。硅整流元件型号为2DLB、75千伏、1安培。
２ 电除尘器硅整流变压器输出采用负直流高压原因分析
在电除尘器的工业应用大都采用负电晕。这是因为负电晕能够获得比正电晕明显高的电压、电流和电场强度。这是对提高除尘效率十分有利的。我们可以把电除尘器的电场视为针——板的电场。电晕电离发生时，在电场强度最大的针尖附近必然聚集大量正的空间电荷，当针为负极性时，这些正的空间电荷削弱了朝向极板的电场强度而增强了尖端附近的电场强度，从而使整个电场分布显得均匀，此时负电晕被压缩在负尖端附近，而使以后的游离不易发展，从而使电场击穿需要较高的电压。当尖端为正极时，正空间电荷的作用相当于将正极延伸，这些正电荷削弱了正的针尖附近的电场强度而加强了向极板方向的电场强度，它们向负极板的运动相当于正极延伸，使电场在较低的电压下就被击穿。以上说明，采用负电晕能够获得比正电晕明显高的击穿电压，同时由于电场分布相对均匀，也可得到较高的电晕电流。
由于负电晕比正电晕产生的臭氧多，在一些以空气净化为优先考虑的情况下，则采用正电晕为宜。
3 电除尘器整流变压器采用高阻抗电压原因分析
电除尘器的烟气条件比较复杂，不免总是出现火花、闪络、拉弧等现象，这就意味着电场局部击穿或短路，使得变压器初、次级电流猛增，将使变压器铁损增加，温升提高，同时，谐波分量经升压整流后，其峰值电压很高，这是变压器正常运行所不允许的；另一方面，由于整流变压器是通过改变可控硅导通角的移相调压方式来控制输入的电压电流，在可控硅导通的瞬间，其波形前峰很陡，存在很多高次谐波，其峰值可达基波分量的数倍，其峰值电压远高于平均电压。导致变压器绝缘损坏，也可能造成电场频繁闪络。
为使硅整流变压器长期可靠运行，除了在电除尘器电气控制系统中采取措施对火花、闪络等现象迅速处理外，对整流变压器的设计也作特殊考虑。设计为高阻抗变压器（或采用低阻抗变压器串联一个电抗器），这样可以提高回路的阻抗电压，平滑波形，抑制谐波。
高阻抗整流变压器的整体性较好，但要求工作电流与变压器的额定电流接近，而且铜耗较大，温升较高，阻抗电压受到一定限制，一般高阻抗整流变压器的的阻抗电压不超过40%。采用低阻抗整流变压器阻抗调节比较容易，但需要配接电抗器。现在有的厂家把电抗器线圈放置于低阻抗整流变压器内，解决了设备分散的缺点，在现场应用比较理想。
4 阻尼电阻的匹配、安装及故障分析
为了有效吸收整流变压器二次回路的高次谐波成分，防止输出回路出现谐振，有效保护整流变压器，在整流变压器输出端必须设置阻尼电阻。在任何情况下，绝对不允许将整流变压器输出不经阻尼电阻直接与电场相连。
电除尘器整流变压器匹配阻尼电阻的参数大小，目前国家还没有统一标准。阻尼电阻的额定功率一定要大于其阻值和二次额定电流平方的乘积，并且要留有一定的安全余量。
目前，在现场安装的阻尼电阻，有的安装在整流变压器输出端与高压隔离开关之间，也有的安装在高压隔离开关与电场的高压引入之间。从理论上讲，这两种接法都可以。但作者认为，考虑到检修、更换阻尼电阻的方便和安全，阻尼电阻接在整流变压器输出与高压隔离开关之间为好，当某一台整流变压器输出端的阻尼电阻需检修或更换时，只要将该电场停电后隔离开关置于“接地”位置，就可以保证阻尼电阻可靠屏蔽，保证人身安全，其余相临电场可继续运行。因为电除尘器常常是几个电场串联运行，如果把阻尼电阻接于隔离开关和电场高压引入之间，该电场停电后即使隔离开关置于“接地”位置，相临运行电场产生的带电离子仍可串到该阻尼电阻上。在现场曾遇到过这种情况，结果烧毁了检修人员用的万用表。
众所周知，阻尼电阻彻底断开将导致“输出开路”，电场将掉闸，这种情况十分明显，很好判断。但有一种情况很容易让我们产生错觉，当阻尼电阻末端或中间某处脱落，电阻丝末端接近“地”时，从该处对地产生电晕放电，表计反映结果与电场正常运行十分类似。检查设备时要仔细听放电声，如果在阻尼电阻处有放电现象，要及时处理。
5 整流变压器故障诊断、检修实例
2001年4月，滦河电厂6号炉大修中，对电除尘器的6台整流变压器进行了常规检查。整流变压器的规范为：0.8A/72kV，电抗器与之配套，一次电流236A，一次电压380V，功率89.6kW；二次侧额定电流0.8A，电压72kV，功率57.6kW。检查中发现有一台整流变压器高、低压绕组直流电阻及对地绝缘都正常，高压直流输出对地绝缘为150兆欧，这是不正常的。因为整流变压器电压取样回路接于直流输出的正、负极之间，输出对地绝缘实际包括了整流桥和电压取样回路，电压取样回路与整流桥并联，输出端的对地绝缘不应超过电压取样回路的总阻值60兆欧。而实际测量结果为150兆欧，说明电压取样回路有断路可能。变压器油取样做色谱分析，总烃41.5，未超过100的注意值。但乙炔含量为37.2，超过注意值7倍多（注意值为5）。这说明可能发生 过油中放电，结合整流变压器输出对地绝缘的测量结果，初步判断为电压取样电阻有烧毁的可能。吊芯检查发现，电压取样回路一个560千欧、2瓦的金属膜电阻烧毁。 又做了变压器油的可溶性酸PH值为3.8，超过了允许值（变压器油的可溶性酸PH值要求不小于4），现场也能闻到酸味。分析其原因，变压器油经长时间运行，在热和电的作用下，逐渐老化和分解，降低了绝缘性能；被烧毁的电阻位于固定板的最边缘，距离接地极最近，产生了对地放电，导致电阻烧毁，同时，放电引起变压器油产生过量的乙炔气体。将变压器油全部放掉，彻底清洗箱体、绝缘部件等，所有连接部位都进行细致检查、紧固，更换了烧毁的电阻，换了新油。回装后测直流输出对地绝缘为60兆欧。投运后运行十分正常。
6 对整流变压器运行维护的几点体会
6.1 电场运行参数设定要科学合理，运行参数设置在临界闪络点为宜，最理想的是将参数控制在最大值而无闪络状态。这样就可以获得最佳除尘功率，延长整流变压器运行寿命。
6.2 定期进行油样的化验分析是判断整流变压器内部故障的有效手段。油样的定期化验分析，除了常规电气试验外，油样的物理、化学分析也是十分重要的。在色谱分析中我们注意到，在对总烃值分析的同时，对乙炔的分析判断尤为关键。除了要注意乙炔的含量，还要注意观察其变化规律，根据其变化情况可以十分准确地判断故障性质。
6.3 高压直流输出对地绝缘电阻的测试值要与上次测试结果进行认真比较，会同油样试验结果进行综合分析，有利于准确判断整流变压器故障。
6.4 加强对阻尼电阻、电抗器的维护，保证其正常发挥功能，是保证整流变压器正常运行的条件之一。
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GGAj02（DSP-I）系列电除尘器微机自动控制中文液晶显示高压控制柜的研制是在科研人员大量的现场测试，实践经验的总结以及全面分析电场闪络放电而导致二次电压电流波形产生变化的特性基础上，结合目前多任务工业控制领域最先进的美国德州仪器公司（TI）TMS320系列32位数字信号处理器快速、稳定可靠的优点而开发成功的，从而使产品的技术先进性和可靠性都能得到充分的保证。
通过微机控制软件高速分析动态电场电压、电流波形变化，结合我公司引进吸收国外先进技术的动态检测大小火花的技术关键，采用能级（闪络波形的的幅度、宽度）理论，对电场内闪络进行准确的判断，采用可控硅导通角能级动态控制，起点幅度高，恢复速度快（介质强度恢复曲线速率值大），前置处理根本抑制二次冲击电流的处理方法，向电场提供最大的有效电晕电流，确保除尘效率。
GGAj02（DSP-I）系列电除尘器微机自动控制中文液晶显示高压控制柜有以下特点：
1、针对电场风速高、粉尘浓度大比电阻高、介质击穿强度不稳定的恶劣工况，DSP系列高压控制系统能自动调节并提高电晕功率，通过增加电场火花频率的方式，向电场释放大量的离子，迫使粉尘荷电增加，并有效克服反电晕现象的发生，使其运行电压总是维持在逼近击穿电压的极限，从而保证了在任何工况条件下都能维持较高的电场强度，提高电场有效电晕功率和除尘效率。
2、具备独创的介质强度恢复曲线跟踪方式（二折分段式跟踪方式和台阶式跟踪方式），供计算机根据不同的闪络和控制运行方式采用。
3、完善的电流极限控制和稳流特性
电除尘器在实际运行中，击穿电压是由极间距及粉尘特性等所限定的。使用者首先希望得到最高的运行电压，然后再追求最佳的电晕电流。除尘器的阻抗随不同工况，不同极距配合，不同使用年限而异。所以要求自控高压整流设备，在自动搜索最高运行电压时其电流不能超过容量，在负载短路时亦如此，这就意味着应具有电流极限控制特性。设备在预先设定的电流下运行时，如除尘器阻抗变化，只允许电压随之变化，不应使电流偏离设定值，这才能保证设备运行稳定。
4、K3型高压供电装置提供以下几种供电方式：
低闪频供电方式；
间歇供电方式；
脉冲供电方式；
闪频跟踪供电方式；
普通跟踪供电方式；
峰值跟踪供电方式；
5、控制器面板采用中文液晶显示，可显示一次电流、一次电压、二次电流、二次电压、火花率等运行参数,并可设定各种参数。参数设定具有记忆功能,设定的参数断电后无需重新设定。输出电压及电流参数0-量程范围内无级可调。
当系统上电时执行自检程序，对主要芯片进行自检，如在运行过程中遇强干扰而引起程序的不正常运行或中止，能自动重新启动运行，恢复系统正常工作，系统抗干扰设计应用国际最新技术，确保设备优质运行。如出现故障，控制器能及时显示故障的类型、性质。
6、具备以下故障保护功能：
短路保护、开路保护、过流保护、冲击保护、偏励磁保护、欠压保ぁ⑶嶂赝咚埂⒂臀鲁薇；ぜ吧獗ň取?BR>7、留有串行RS485标准远程通讯接口可与上位机进行数据通讯，向主机传送运行的参数和状态设定，可通过主机设定各种工作方式，能远程启动，远程停机，在主机停机情况下，可自动转为独立运行，并直接接受操作人员的参数设定。
8、控制柜（GGD）的表面采用静电喷塑工艺，外形美观大方，柜面平整光滑，所有钢结构在喷漆(塑)前均先进行表面防锈处理，制造柜体钢板厚度满足刚度和寿命的要求，户内防护等级IP32。柜门及开口预加密封条，考虑控制柜内散发出的热量超过部件允许温度，柜内采用机械通风措施。
9、根据需要，可增设二次电压、二次电流变送器输出，输出为与设备容量对应的DC4-20mA标准信号。
对于电除尘是锅炉最大的辅机,也是电厂(火电)一个重要组成部分,其升压/除尘及整个系统,我在这里作一个比较详细的解说,请大家讨论看看对不对.(有厂家资料和个人看法)
如上图:
一.中阻抗型:整流变压器采用芯式铁芯结构,低压绕组并联连接,高压绕组分组绕制,分装在两个芯柱上,各高压绕组串联连接,在低压侧串联一平波电抗器,升压变压器/整流器同装于一个油箱内,交流电压由变压器升压后经桥式整流器整流为直流输出.
1.阻抗调整方便,由于整个主回路的电感量不设计在变压器内部,对不同负载所需的电感量,可通过电抗器来调节,因此可适用于负载变化大的场所,运行可靠性高.
2.体积大/成本高
二.高阻抗型:把主回路的电感量设计在变压器内部,不必配备一个电抗器.
1.阻抗电压高,阻流能力强,抗冲击.
2.安装方便,由于把电感量设计在变压器内部,不必配电抗器,故省去了电抗器的安装.
3.体积相对较小,缺点是由于电感量不可调节,在偏离工作状态下工作时,二次电流波形不理想.
三.型号GGAj02--00/00--00
1.第一个G意思为半导体元件为硅
2.第二个G意思为高压整流用
3.Aj为油侵自冷式
4.00/00 为额定直流输出电流A/额定直流输出电压KV
5.最后00为使用环境(HW为户外式,HN为户内式)
四．使用及安装/调试注意事项(个人看法,请大家有经验的也说说自己的)
1.整流变压器不应有剧烈振动和冲击,垂直倾斜度不超过5%
2.变压器接地端子可靠,接地电阻值小于2欧姆(电除尘本体接地电阻也应小于此值)
3.二次电压/二次电流取样线,油温取样线应用屏蔽线
4.安装吸湿器时,应把吸湿器下部的罩取下,并注入一半油后在将罩拧紧.
5气体继电器应检查内部是否存在气体,否则应打开其放气孔进行放气.
6.在变压器高压出线处应尽量避免把阻尼电阻直接装在高压瓷瓶上.
7.变压器可靠接地,特别注意应把箱盖上的接地端子与油箱侧面下部的接地座有连线连接(大于4mm平方).
8.对于输出额定电压为72KV的高压硅整流变压器,当电场工作电压小于6OKV时,高压硅整流变压器输入电源应接60KV档;当电场工作电压大于60KV,小于66KV时,高压硅整流变压器输入电源应接66KV档;当电场工作电压大于66KV时,输入接72KV档.
9.户外式高压硅整流变压器吊芯前应先打开箱盖观察孔上的盖板,用扳手拆开油中高压瓷瓶与硅整流器白色螺旋线.
前几天碰到一个奇怪的问题，由于粗心，一直困惑了几天。但是后来不甘心，终于知道为什么人不怕不会，就怕懒了。
事情是这样的，有几天不在厂里，回来老远看到烟囱里面烟挺大，我想：怎么，到底是点炉还是节省厂用电呀，怎么电除尘没有开全呢，或者不会是仓泵又坏掉了吧。
到了一问，说是都正常投用，奇怪？反正不太关我的事情，想想还是看看他们运行调整吧！
过了一天，还是那样！心里不舒服，就跑去看看。两个炉子的一电场高低压电压都高，但是电流都小，只有额定的百分之十左右。导通角60度左右。看看振打控制柜，自动投的挺好，一会儿这个运行，一会儿那个运行。然后询问，运行人员说两个小时检查一次，振打都正常。看看都没有什么问题。然后，想到是不是煤质有问题呢，问问说煤没有什么变化。还是原来烧的那个煤。后来又跑去看看，排烟温度也不低。既然两个炉子的一电场都一样，应该是运行调整的问题吧！
就说了说，没管它了。
几天过去了，情况没有好转。
不服气，自己上去看看吧，这一看，乖乖，一台炉子的电除尘一电场阳打电机在本体上的电源跳了，然后，把电源合上，让运行的将阳打电机投入，过了一会儿，烟囱里面的烟就小多了。
无言………………
那么，另外的一台炉子怎么回事呢，跑去看看，一电场阳打电机转的挺好，仔细听听，虽然阳打电机转，但是本体里面没有振打声音传出来，记得前段时间也是这个电机轴断了，后来焊了一下，估计又断了。还是没有振打的原因！
呵呵，事情就这样了，想想刚开始找这个原因，那个原因，又是什么高压回路断线啦，又是阻尼电阻坏啦，又是反电晕啦。简直愚昧，原来就是这么简单的问题！
根据我的经验，电压低检查一次回路，电流低检查振打系统，一般如此。
我们厂电除尘时有一、二次电压偏低但在正常范围(相比较而言)，而一次、二次电流很小几乎不起表，请各位谈谈。（14楼的问题应该是烟气浓度太大，烟气流速太大（漏风））
原先我是电建公司的现场调试人员，多个电厂工程中发现，在相同的环境温度，相同的负荷率下，同型号的干式变压器，电除尘电源变压器的温度总是比其他变压器的温度高许多，如其他变压器在70％额定容量负载下运行的温度为60℃，除尘变温度为90℃；个人认为与电除尘高压控制柜及整流变反馈的谐波有很大的关系（高压程控柜通过可控硅调节占空比控制整流变压器的高压侧输出直流电压），请各位高手发表高见，并讨论解决方法。
电除尘配电柜为可控硅调节，类似于变频器，可能有较大的谐波存在，导致变压器铁心产生较大涡流损耗，导致温度升高
我个人认为是由于谐波造成的温升较高，可控整流要产生谐波，除尘变低压负荷常为整流单元，所以温升较其它便要高