摘要：本成果通过我厂电除尘在使用福建龙净公司生产的MVC196-K型高压控制器系统设备时存在的问题以及高频电源谐振电容器经常爆裂、燃烧问题的分析，应用大量的图片以及数据分析，说明了高频电源谐振电容器在全波整流电路中和一般谐振电容器耐压值的选择关系，为电除尘系统在330MW火力发电机组节能实施上提供经验，对其它新建发电厂和其它系统的电除尘安装、调试以及现场监督等共性问题有一定的借鉴作用。
关键词：“电除尘”；“谐振电容器”；“ 耐压值的选择”；“ 电容器爆裂” ；“电容器燃烧”
The cause of the high frequency electric power resonant capacitor frequent breakdown analysis
Gao Zhenping
Datang Baoji thermal power plant, Shaanxi Baoji 721300
Abstract: This paper analyzes MVC196-K type high pressure controller system equipment factory production electric dust in Fujian Longjing company's problems and the high frequency power resonant capacitor often burst, combustion problems, application of a large number of pictures and data analysis, the relationship of high frequency power resonant capacitor in full wave rectifier circuit and general resonant capacitor pressure value, for the electric dust removal system in energy saving 330MW thermal power generating units provide experience and reference for other common problems in new power plants and other system ESP installation, testing and on-site supervision and other common problems
Key words："Electric"; "Resonant capacitor"; "Pressure value choice"; "The capacitor burst"; "Capacitor burn".
1 概述
我厂一、二号炉配套电除尘器为福建龙净公司设备，一台双室四电场电除尘器，一、二、三电场电源为K型1.0A/66kV设备，四电场为K型0.8A/72kV设备，阳极采用机械振打，阴极采用电磁锤振打。2013年，将原有高压控制柜主控器MVC-196-K型程序进行升级，2014年9月，将原有一、二号炉电除尘器的一、二电场，高压控制柜、硅整流变全部拆除，更换为北京信实德电气设备有限公司生产的自动节能控制系统和高频整流变压器。2015年4月，将原有一、二号炉电除尘器三、四电场，高压控制柜、硅整流变全部拆除，更换为采用脉冲电源式混合供电模式。
由于设计原因，改造后电除尘顶部高压控制柜内谐振电容器曾多次爆裂并起火，造成内部控制系统排线、电流互感器、高压整流模块、冷却风扇及其他仪表损坏。
2 现场检查情况
2.1.高压控制柜内部有两套冷却系统，一套是为柜内母线、开关、谐振电容器及母排散热，另一套是为功率模块散热，两套散热系统及控制柜内部污染严重。
2.2.我厂电除尘谐振电容器使用的是江苏无锡生产的RMJ-PS高频薄膜电容器，容量0.8uF±5%,额定电压为交流1500伏，正常工作温度为-40℃～85℃，最高工作温度为105℃，按理论上是符合设计要求的。由于谐振电容器的寿命与电容器长期工作的环境温度有直接关系，（薄膜电容器的寿命试验是在其最高工作温度下，施加2倍额定电压，2×560=1120伏）温度越高，电容器的寿命越短。
2.3.从2014年5月电除尘改造到2015年月以来，由于脉冲电源使用的谐振电容器经常发生爆裂燃烧，造成内部散热风扇、电流互感器、IGBT全桥逆变模块等元件损坏，电除尘电场停运故障8次以上。
2.4.2015年4月，更换后的八台整流变已经有四台由于总烃（tin）（标准为100×10-6）和乙炔含量超标（标准为50×10-6）等现象相继更换，一台整流柜烧毁。
2.5.保温箱内阴极振打接地线开焊，阴极吊架（悬挂）积灰严重，阴极线变形断裂。
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3 原因分析
3.1.电除尘高频整流电源，是将380伏交流电源经过整流、滤波后形成560伏的直流电源，由于（复合全控型电压驱动式功率模块）逆变模块和谐振电容振荡产生出20KHZ的交流电流，再经过高频整流变压器转化为高压脉动直流送入电除尘。由于高频电源整流后，是在纯直流供电方式下运行，所以对周围的灰尘产生电离现象，使灰尘容易吸附在谐振电容器及母排上，造成谐振电容器及母排散热不良。
3.2.再由于IGBT（复合全控型电压驱动式功率模块）的开关速度已小于1μs，而且有很高重复率的峰值电流冲击，所以，流过谐振电容器的谐振电流为流过晶闸管电流的5到10倍，会出现电容上电压虽然还没有达到击穿电压，但由于流过较大的谐振电流而损坏的现象。而且，电容容量过小，会使谐振频率升高，也会使谐振电压越高。
3.3.高压控制柜内部功率模块的散热系统是由下部冷却风机直接供给，风机的进风口滤网比功率模块散热器孔径大，所以，灰尘中的杂质和异物就会直接进入功率模块散热器，是造成功率模块散热不良的另一个原因。
3.4.谐振电容器的安装位置、排列方式存在严重问题。我厂原谐振电容器为纵向排列，每个电容器间距为5毫米，电容器的冷却风扇为横向进风，无法对电容器进行有效的散热冷却，尤其是尾部电容器基本上无法得到有效的冷却，致使电容器过热烧毁。
3.5.根据电容器的耐压计算公式：
薄膜电容器的寿命试验是在其最高工作温度下，施加2倍额定电压，2×560=1120伏，按理论上额定电压为1500伏的谐振电容器是符合设计要求的。但是，根据全波整流的直流峰值电压计算，全波整流其直流峰值为:2×U×1.41。
由于我厂高频整流电源，是将380伏交流电源经过整流、滤波后形成560伏的直流电源，所以，谐振电容器的直流峰值电压应该为:
2×U×1.41
=2×560×1.41
=1579.2伏
所以，原来使用的谐振电容器耐压还没有达到额定电压值。
4 处理经过
由于高压控制柜内谐振电容器及全桥整流模块全部工作在高频电源回路，容易电离和吸附周围灰尘，控制柜内污染严重，所以，在控制柜门上加装密封条、定期清理高压控制柜卫生、疏通功率模块散热风道入口（如果，对冷却系统进行改造，将原来的冷却系统拆除，改用仪用压缩空气进行冷却，效果会更好）。
2015年6月份，在后期改造中将原来RMJ-PS型，容量为0.8uF，耐压为交流1500伏的电除尘谐振电容器，更换为MKPH-R，容量为0.5uF±5%,额定电压为直流4000伏，有效电流为100安，正常工作温度为-40℃～85℃，最高工作温度为105℃，高频薄膜电容器。
5 结论
5.1.由于一般电容的耐压值至少要比直流电源的实际输出电压高出20%～50% ，输出电流越大要求电容的容量也就越大，在设计上电
容器的额定电压和击穿电压之间必须留有一个安全系数，所以，我厂电除尘谐振电容器的耐压选择上存在严重失误，这也是谐振电容器爆裂、着火的主要原因。
5.2.IGBT（复合全控型电压驱动式功率模块）和谐振电容器都工作在纯直流供电方式下，对周围的灰尘会产生电离现象，使灰尘容易吸附在谐振电容器及母排上，造成谐振电容器及母排散热不良，是造成谐振电容器爆裂、着火的另一个原因。
6 现在运行情况
目前我厂已经对两台机组的电除尘系统进行了改造，而且运行正常，电除尘控制部分节能改造，不仅解决了电除尘节能问题，同时在新的系统中实现电场内部火花监测、判断及控制，对振打器的频率和加热器的电压进行自动调节，有效的克服了细微粉尘在极板上吸附形成反电晕，提高了吸尘效率，实现了根据工况（锅炉负荷、烟气温度等信号）的变化自动选择电除尘高压柜各运行参数，在保证除尘效率的条件下最大限度的降低电除尘的耗电量，同时自动化的控制系统可以大大减少人为因素对电除尘运行的影响，使得电除尘的运行更加可靠、经济，为企业的节能减排和环保做出巨大的贡献。
参考文献
[1]《电除尘器性能测试方法》(GB/T13931-2002).
[2]《燃煤电厂电除尘器运行维护导则》（DL/T 461-2004）.
[3]《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）.
作者简介
高振平，1965年2月出生，西北电业职工大学毕业，高级工程师，现在大唐宝鸡热电厂检修公司主管，主要从事电气设备的检修与维护工作。
论文作者:高振平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
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