電除塵高效電源選型設(shè)計(jì)方法

謝友金

（廈門綠洋電氣有限公司，福建 廈門 361101）

電除塵高效電源選型設(shè)計(jì)方法

謝友金

（廈門綠洋電氣有限公司，福建 廈門 361101）

電除塵高效電源種類現(xiàn)主要是三相電源、高頻電源和脈沖電源。高效電源較常規(guī)單相電源，具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率、除塵效率以及更好的節(jié)能效率。根據(jù)高效電源電除塵提效機(jī)理，分析并闡述了三種高效電源在電除塵容性負(fù)載狀態(tài)下的負(fù)載響應(yīng)特性，介紹了三種高效電源的選型設(shè)計(jì)方法，以提高高效電源的選型和應(yīng)用水平。

高效電源；單相電源；高頻電源；三相電源；脈沖電源

1 前言

隨著《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）和《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014～2020年）》的正式實(shí)施。人們除了關(guān)注以低低溫電除塵和濕法電除塵本體技術(shù)外，以高效電源為核心的電除塵器提效改造技術(shù)方案，已成為“超低排放”煙氣協(xié)同治理中，電除塵器提效改造的主流招投標(biāo)方案，得到普遍關(guān)注，并在多個(gè)提效改造案例中效果顯著，得到了五大電力集團(tuán)公司的普遍認(rèn)可，高效電源也成為招投標(biāo)的關(guān)鍵詞。但在大規(guī)模高效電源提效改造案例中，完全滿足提效改造要求，且長(zhǎng)期穩(wěn)定高效運(yùn)行案例占比并不高，這很大程度是因?yàn)閺V大業(yè)主對(duì)高效電源的技術(shù)性能特點(diǎn)不夠熟悉，存在明顯的選型偏差所造成的。

目前，電除塵高效電源種類主要有：高頻電源、三相電源和脈沖電源三種。顧名思義，高效電源比常規(guī)單相電源，具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率、更高的除塵效率以及更好的節(jié)能效率。這三者中，能量轉(zhuǎn)換效率基本是由電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定的，三種高效電源都是采用三相交流平衡輸入，能量轉(zhuǎn)換效率≥90%，這是區(qū)別于單相電源的共同特征，也是定義高效電源的理論依據(jù)。最值得關(guān)注的是高效電源是否具有更高的除塵效率，以及更好的節(jié)能效率。

本文根據(jù)電除塵高效電源提效機(jī)理，以理論計(jì)算為依據(jù)，闡述了三種高效電源技術(shù)的性能特點(diǎn)，以及在電除塵容性負(fù)載狀態(tài)下的負(fù)載響應(yīng)特性，介紹了三種高效電源的選型設(shè)計(jì)方法，以提高業(yè)主對(duì)高效電源選型和應(yīng)用的水平，發(fā)揮高效電源在“超低排放”煙氣協(xié)同治理中的作用，推動(dòng)高效電源技術(shù)進(jìn)步。

2 高效電源的提效機(jī)理

電除塵提效機(jī)理，主要依據(jù)多依奇效率公式：

其中：

A — 電除塵集塵總面積；

Q — 處理煙氣量；

ω— 粉塵驅(qū)進(jìn)速度。

對(duì)于現(xiàn)役電除塵器提效達(dá)標(biāo)改造，在電除塵本體結(jié)構(gòu)和煙氣工況沒有改變的條件下，就意味著比集塵面積A/Q是個(gè)定值，所能提高除塵效率的因素，只有粉塵驅(qū)進(jìn)速度ω，因此，高效電源提效改造的理論依據(jù)就是有效提高粉塵驅(qū)進(jìn)速度ω。

粉塵驅(qū)進(jìn)速度（ω≈d×Ea×Ep)與電場(chǎng)平均場(chǎng)強(qiáng)和峰值場(chǎng)強(qiáng)的乘積成正比。換言之，通過有效提高二次輸出峰值電壓和平均電壓，是高效電源提高粉塵驅(qū)進(jìn)速度的技術(shù)手段，判斷高效電源改造后的提效效果，可直接通過改造后的二次峰值電壓和平均電壓的提高幅度來評(píng)估。要想高效電源改造后大幅提高二次輸出峰值電壓和平均電壓，就應(yīng)以單相電源選型經(jīng)驗(yàn)為基準(zhǔn)，從理論上分析高效電源的技術(shù)性能特點(diǎn)，以及在電除塵容性負(fù)載響應(yīng)特性，由此來推導(dǎo)高效電源額定電壓選型規(guī)格，再通過高效電源改造案例的實(shí)際運(yùn)行電壓提高幅度來評(píng)估。如果改造后的實(shí)際運(yùn)行電壓沒有明顯提高，就不能證明其具有提效改造的效果。

3 高效電源的額定電壓選型基準(zhǔn)

過去幾十年，只有一種單相高壓電源，因而在選型時(shí)，采用平均電壓（應(yīng)是有效值）的選型習(xí)慣一直延續(xù)至今?，F(xiàn)在出現(xiàn)了高頻電源、三相電源和脈沖電源，若仍然以平均電壓作為選型依據(jù)，顯然是不科學(xué)的。因?yàn)楦咝щ娫摧敵龅碾妷翰ㄐ魏凸ぷ黝l率發(fā)生了根本性的變化，施加到電除塵容性負(fù)載時(shí)，負(fù)載響應(yīng)的特性差異很大，平均電壓與峰值電壓的紋波系數(shù)完全不一樣，如果仍然按照平均電壓選型，容易造成選型偏差，若出現(xiàn)額定電壓選型偏低，將會(huì)直接影響煙氣粉塵荷電效率，直接影響粉塵驅(qū)進(jìn)速度提效幅度，最終會(huì)導(dǎo)致改造后滿足不了達(dá)標(biāo)排放的要求。

為了便于計(jì)算和分析，本文以某電場(chǎng)集塵面積2500m2，電場(chǎng)同極距400mm，電流密度0.4mA/m2為例。根據(jù)傳統(tǒng)單相電源選型原則，高壓電源選型規(guī)格應(yīng)為1.0A/72kV。交流正弦波有效值與峰值之間比例為，額定電壓的有效值72kV，對(duì)應(yīng)的峰值。而平均值是指一個(gè)正弦周期內(nèi)積分總和的平均值，與有效值沒有直接關(guān)系。正弦波平均電壓值與峰值電壓之間比例為0.637，如果72kV定義為電壓平均值，真正的峰值電壓應(yīng)該為113kV。所以傳統(tǒng)的額定電壓選型應(yīng)是有效值，而不是平均值，因而平均值的說法有誤，應(yīng)更正。

當(dāng)1.0A/72kV高壓電源進(jìn)行空載試驗(yàn)升壓時(shí)，當(dāng)高壓控制柜二次電流表頭指示額定值1.0A時(shí)，二次電壓表頭指示的電壓值一般≤65kV，這個(gè)值就是二次平均電壓值。由此得出一個(gè)結(jié)論，高壓電源高壓控制柜的一次表頭指示值為有效值，二次表頭指示值為平均值，而變壓器銘牌的額定輸出電壓是有效值。當(dāng)1.0A/72kV高壓電源空載升壓后，二次電流達(dá)到額定值1.0A，而二次電壓≤65kV的原因，并不是設(shè)備制造的設(shè)計(jì)參數(shù)有問題，而是因?yàn)檎髯儔浩縻懪茀?shù)是有效值，而高壓柜二次表頭的指示值則是平均值。

整流變壓器的二次電壓是有效值，是因?yàn)檎髯儔浩鞯乃休斎胼敵鲞x型設(shè)計(jì)參數(shù)都是按有效值計(jì)算的，計(jì)算結(jié)果不可能產(chǎn)生平均值?？蛰d試驗(yàn)電壓≤65kV也證明了銘牌上的額定輸出電壓72kV是有效值。

高壓控制柜二次表頭指示值是平均值，是因?yàn)殡姵龎m的負(fù)載是一個(gè)典型的容性負(fù)載，升壓過程就是積分過程，從負(fù)載取樣的二次電壓值，在直流表頭的指示值必然是平均電壓值。

為了提高高壓電源選型的科學(xué)性、合理性，必須先準(zhǔn)確判斷煙氣工況粉塵的最大閃絡(luò)擊穿點(diǎn)，這個(gè)值就是電源選型的峰值電壓。由于極配和工況因素影響，常規(guī)單相電源在實(shí)際負(fù)載的運(yùn)行電壓一般為50k～55kV，較理想的工況，末級(jí)電場(chǎng)運(yùn)行平均電壓接近60kV，由此可以推導(dǎo)出在帶載條件下，煙氣粉塵介質(zhì)的最大閃絡(luò)擊穿峰值電壓=60/0.637=94.2kV。本文設(shè)定峰值電壓95kV作為高效電源額定電壓的選型依據(jù)，對(duì)應(yīng)單相電源額定輸出電壓，相當(dāng)于66kV檔。國(guó)際上通行的額定電壓選型方法都是根據(jù)峰值電壓的。

4 三相電源的額定電壓選型

三相電源采用三相交流同步輸入，三相同步移相調(diào)壓，三相同步升壓整流后，加到放電極。各相電壓、電流完全平衡，相位相差120度。三相電源等效于A、B、C三個(gè)單相電源交替疊加輸出，三相電源的平均電壓等于常規(guī)單相1.5倍，與三相峰值電壓比例為0.955，電能最大轉(zhuǎn)換效率達(dá)到95%，是典型的高效電源。三相電源屬于工頻范疇，本文采用正弦波形模擬仿真計(jì)算A、B、C三個(gè)單相電源通過交替疊加輸出的平均電壓值，該值就是三相電源的平均電壓值。

現(xiàn)以峰值電壓95kV為基準(zhǔn)，輸入工頻50Hz正弦波sinA、sinB、sinC和角頻率ω，建立2個(gè)完整周期的三相正弦整流波形模擬仿真表，如表1所示。

表1 50Hz正弦波sinA、sinB、sinC仿真表

注：1）理論上，單相正弦波最大電壓平均值=95×0.637=60.5kV。與仿真表中A、B、C各相統(tǒng)計(jì)平均值基本相符。2）理論上，三相最大電壓平均值=峰值× 0.955=90.725kV,與仿真表統(tǒng)計(jì)值基本相符。

由上述三相正弦波模擬仿真表自動(dòng)生成的波形如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 三相交流輸出波形圖

圖2 三相整流波形圖

圖3 三相整流疊加輸出波形圖

根據(jù)上述仿真圖表可知：

脈動(dòng)幅度=〔（峰值電壓 - 平均電壓）/ 峰值電壓〕× 100% = 36.3%。

三相電源整流輸出最大平均電壓為90.725kV，有效值 = 67.185×1.35 = 90.699kV。

脈動(dòng)幅度 =〔（峰值電壓-平均電壓）/ 峰值電壓〕× 100% = 4.5%。

由此得出，400mm極距電場(chǎng)，峰值電壓為95kV時(shí)，采用50Hz工頻正弦波sinA、sinB、sinC三個(gè)單相仿真時(shí)，直接得到的三相電源平均電壓和有效值電壓均＞90kV，由此可確定：當(dāng)單相電源額定電壓66kV時(shí)，對(duì)應(yīng)的三相電源額定電壓應(yīng)為90kV，三相電源的本質(zhì)由A、B、C三臺(tái)單相電源交替疊加構(gòu)成（如表2）。一些招標(biāo)文件中指定三相電源額定電壓為72kV、80kV甚至85kV，都是缺乏科學(xué)依據(jù)的，明顯偏低。

表2 單/三相電源輸出電壓對(duì)應(yīng)值

5 高頻電源的額定電壓選型

高頻電源在電路拓?fù)渖喜捎媒?直-交-直的變換方式，逆變開關(guān)和高頻變壓器都采用單相方式，本質(zhì)上屬于單相電源的屬性，是一種頻率壓縮版的單相電源。主要技術(shù)特點(diǎn)：1）逆變頻率從50Hz提高到20kHz；2）電能轉(zhuǎn)換效率從70%提高到90%以上；3）具有靈活的間歇脈沖節(jié)能控制特性。

由于高頻電源工作頻率高，輸出負(fù)載特性與電場(chǎng)等效電容大小密切相關(guān)。因?yàn)殡姵龎m負(fù)載由極板極線構(gòu)成，是一個(gè)典型的容性負(fù)載。根據(jù)實(shí)測(cè)和理論計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，電除塵電場(chǎng)每平米的集塵面積等效電容約為30pF，假設(shè)某電場(chǎng)的集塵面積為2500m2，對(duì)應(yīng)等效電容值= 2500×30=75nF，電流密度0.4mA/m2，額定輸出電流= 500×0.4=1000mA，設(shè)定峰值電壓95kV，根據(jù)上一節(jié)單相正弦波形模擬仿真得出的單相電源平均電壓值 = 60kV。

據(jù)此，可采用容性負(fù)載充電計(jì)算公式計(jì)算高頻電源在電除塵電容負(fù)載狀態(tài)下的瞬時(shí)輸出電壓值，即負(fù)載響應(yīng)特性。為了便于對(duì)比，本文同時(shí)列舉了單相電源、三相電源和高頻電源三種的容性負(fù)載響應(yīng)特性。計(jì)算公式為：負(fù)載瞬時(shí)電壓值 = 平均電壓值 + 脈動(dòng)電壓的負(fù)載充電值。

三種電源的運(yùn)算參數(shù)和計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 三種電源電容性負(fù)載響應(yīng)特性

將負(fù)載等效電容作為變量，不同等效電容負(fù)載計(jì)算的結(jié)果如表4、圖4所示。

表4 三種電源不同電容性負(fù)載變化趨勢(shì)

圖4 三種電源不同電容性負(fù)載變化趨勢(shì)

由表4和圖4的結(jié)果，并結(jié)合正弦波模擬仿真值可知，當(dāng)峰值電壓為95kV時(shí)，三種電源二次電壓脈動(dòng)范圍為：?jiǎn)蜗嚯娫?0k～91.2kV，三相電源82k～93.2kV，高頻電源60k～60.9kV。由此得出三種電源電容性負(fù)載脈動(dòng)波形圖，如圖5所示。

根據(jù)上述分析可知，三相電源對(duì)電除塵容性負(fù)載的適應(yīng)性最好，滿載瞬時(shí)電壓達(dá)到額定峰值電壓的98.15%，輕載或開路時(shí)等于峰值電壓。

高頻電源在輕載或者開路狀態(tài)下，負(fù)載瞬時(shí)電壓接近峰值電壓，滿載瞬時(shí)電壓接近單相電源的平均輸出電壓，幾乎是純平均直流電壓，沒有峰值電壓特性。

圖5 三種電源電容性負(fù)載脈動(dòng)波形圖

該結(jié)論表明：高頻電源在輕載或開路狀態(tài)下，與單相電源特性基本一致，但在電除塵等效容性負(fù)載狀態(tài)下，高頻電源所施加到電場(chǎng)的電壓波形99.5%被負(fù)載電容濾波，脈動(dòng)幅度只有0.4%，輸出電壓波形幾乎為純直流平均電壓（只有單相電源瞬時(shí)響應(yīng)電壓值的2/3）。

目前，高頻電源變壓器銘牌額定輸出電壓一般為72kV或者80kV，換算成開路峰值電壓分別為101.8kV和113kV，帶電除塵負(fù)載時(shí)的實(shí)際輸出電壓為65kV和72kV，與常規(guī)單相電源相比較，峰值電壓下降26kV，比三相電源峰值電壓相比較下降28kV。即便將高頻電源用于一、二電場(chǎng)，改造后的除塵效率也很難得到明顯提高，近幾年眾多改造應(yīng)用案例也契合了這個(gè)結(jié)論。

由此推導(dǎo)，400mm同極距電場(chǎng)，單相電源空載火花擊穿電壓為95kV。理論上高頻電源的額定電壓也應(yīng)選擇95kV，但此時(shí)負(fù)載開路時(shí)的峰值電壓≥134kV，過電壓保護(hù)難度大，因此建議高頻電源額定電壓的選型應(yīng)≥90kV，否則很難體現(xiàn)提效優(yōu)勢(shì)。這個(gè)結(jié)論同時(shí)也說明，電除塵高壓電源并非頻率越高越好，現(xiàn)有的高頻電源沒有提效優(yōu)勢(shì)。

單相、三相、高頻三種直流高壓電源額定輸出電壓選型值如表5所示。

表5 三種高壓電源額定電壓選型表（單位：kV）

6 脈沖電源的選型設(shè)計(jì)方法

脈沖電源選型分為基礎(chǔ)電壓和脈沖電壓，基礎(chǔ)電壓部分額定電流可直接參照三相電源選型。脈沖電壓部分應(yīng)滿足等效電容在100μs內(nèi)快速充電值選型。丹麥?zhǔn)访芩构镜谒拇}沖電源是業(yè)界標(biāo)桿產(chǎn)品，基礎(chǔ)最大電壓60kV，脈沖最大電壓80kV，脈沖寬度75μs，疊加組合后最大電壓140kV，大幅超過了400mm電場(chǎng)閃絡(luò)擊穿電壓值。

脈沖電源為了在電除塵負(fù)載獲得真正微秒級(jí)脈沖電壓波形，必須根據(jù)負(fù)載等效電容，具備足夠大的瞬態(tài)脈沖輸出功率。為此，史密斯公司脈沖電源分為基礎(chǔ)部分和脈沖部分，脈沖部分采用兩級(jí)升壓的技術(shù)方案：第一級(jí)從380V升到2.5kV，第二級(jí)從2.5kV升到80kV，脈沖逆變開關(guān)選用1200A/3300V頂級(jí)IGBT模塊并聯(lián)使用，脈沖輸出平均電流超過30A，按脈沖平均重復(fù)頻率500Hz（2ms）計(jì)算，脈沖瞬態(tài)峰值電流應(yīng)達(dá)600A，瞬態(tài)最大輸出功率達(dá)4800kW。

脈沖電源之所以可能比高頻電源或三相電源具有更高的提效幅度，是因?yàn)槲⒚爰?jí)脈沖電壓波形，脈沖電壓瞬間超越電場(chǎng)直流電壓所能接受的閃絡(luò)擊穿電壓值，且不會(huì)發(fā)生閃絡(luò)放電。如果脈沖電壓無法超過直流電源閃絡(luò)擊穿放電電壓值，或者輸出的脈沖電壓波形被負(fù)載電容濾波無法獲得脈沖電壓波形，就無法證明脈沖電源具有更好的提效性能。

據(jù)韓國(guó)某公司資料，基礎(chǔ)最大電壓35kV，脈沖最大電壓65kV，疊加后最大電壓100kV，脈沖寬度20～1000μs，輸出平均電流為400/200mA，脈沖重復(fù)頻率30～1000Hz，取500Hz，脈沖瞬態(tài)峰值電流為8A（具體參數(shù)見表6）。但這種脈沖電源有兩點(diǎn)質(zhì)疑：一是脈沖寬度20～1000μs，因?yàn)椋?）在電場(chǎng)內(nèi)煙氣粉塵在陰極附近被荷電后，遷移到陽(yáng)極板所需的最大時(shí)間為150μs，如果脈沖寬度≥150μs，就必然會(huì)發(fā)生閃絡(luò)擊穿放電，從技術(shù)上無法超越直流電源最大閃絡(luò)擊穿峰值電壓，就無法體現(xiàn)脈沖電源的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；2）輸出電流只有400/200mA，在帶載情況下，根本無法滿足135/57.5nF負(fù)載電容快速充電要求，無法產(chǎn)生有效的脈沖電壓輸出波形。

目前，國(guó)內(nèi)脈沖電源的技術(shù)參數(shù)和韓國(guó)產(chǎn)品相類似?，F(xiàn)場(chǎng)考察國(guó)內(nèi)某企業(yè)的脈沖電源，交流輸入電流14A，交流輸入功率9.2kVA，輸出平均電流200mA，輸出電壓60k～80kV，假設(shè)脈沖重復(fù)頻率500Hz，脈沖瞬態(tài)最大峰值電流4A。根據(jù)脈沖電源理論，不足10kVA的脈沖發(fā)生器，是不可能瞬間把脈沖電壓施加到電場(chǎng)，并產(chǎn)生高強(qiáng)度粉塵荷電效應(yīng)的。

表6 韓國(guó)某公司脈沖電源技術(shù)參數(shù)

為了證明上述結(jié)論，模擬仿真電除塵等效電容充電理論，以證明脈沖電源的負(fù)載響應(yīng)特性。

根據(jù)實(shí)測(cè)和理論計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，電除塵電場(chǎng)每平米集塵面積的等效電容為30pF，假設(shè)某電場(chǎng)集塵面積為2500m2，對(duì)應(yīng)等效電容值= 2500×30 = 75nF。

脈沖電源負(fù)載瞬時(shí)電壓值 = 基礎(chǔ)額定電壓值 + 脈沖額定電壓瞬態(tài)充電值，計(jì)算公式如下：

表7、表8分別列出了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有三種脈沖電源的技術(shù)參數(shù)和計(jì)算結(jié)果。

表7 國(guó)內(nèi)外三種脈沖電源技術(shù)性能分析

表8 三種脈沖電源不同電容負(fù)載響應(yīng)特性趨勢(shì)

三種脈沖電源不同等效電容負(fù)載特性，自動(dòng)生成的負(fù)載響應(yīng)特性如圖6所示。

圖6 三種脈沖電源不同電容負(fù)載響應(yīng)趨勢(shì)

上述計(jì)算結(jié)果表明，丹麥?zhǔn)访芩构镜拿}沖電源在75μs內(nèi)，負(fù)載脈沖電壓波形上沖幅度達(dá)到99.95%。而韓國(guó)和國(guó)內(nèi)脈沖電源在100μs內(nèi)，上沖幅度分別只有15.13%和7.88%，幾乎沒有產(chǎn)生脈沖效應(yīng)，瞬時(shí)電壓疊加值只有44kV，明顯低于單相電源91kV和三相電源峰值電壓93kV，因而不能證明此類脈沖電源能取得比直流電源更好的除塵效果。

由此可知，脈沖電源技術(shù)的性能差異很大，用戶需慎重評(píng)估和選用。

7 高效電源的額定電流選型

三相電源和高頻電源采用三相制交流輸入，理論上額定電流可比單相電源增大倍；在容性負(fù)載狀態(tài)下，單相電源脈動(dòng)幅度32.3%，三相電源脈動(dòng)幅度為2.65%，高頻電源脈動(dòng)幅度為0.4%，輸出電壓幾乎是純直流，由此推算，實(shí)際允許的額定輸出電流應(yīng)≥倍。該結(jié)果表明，三相電源和高頻電源與單相電源相比較，在相同負(fù)載條件下，額定電流幾乎可以翻倍，但在實(shí)際應(yīng)用中是沒有必要的。因?yàn)?，三相電源和高頻電源為了獲得更高的提效效果，額定電壓選型應(yīng)≥90kV，才能滿足電除塵容性負(fù)載臨界擊穿閃絡(luò)運(yùn)行條件。由于額定電壓從72kV提高到90kV以上的提高幅度達(dá)25%，等效于設(shè)備輸出容量增大了25%，對(duì)提效改造已經(jīng)提供了有效保障。因此，額定電流選型不必要完全按照理論推算，根據(jù)筆者工作單位的多年選型應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，一般建議電流密度可由單相電源的0.4mA/m2提高到0.5mA/m2左右。

如此電流密度選型也是有條件限制的，特別是后級(jí)電場(chǎng)，必須采用間歇節(jié)能供電技術(shù)。高頻電源具有靈活的間歇脈沖供電特性，除前級(jí)電場(chǎng)需要純直流供電外，后級(jí)電場(chǎng)一般建議采用間歇脈沖供電模式。三相電源必須要求具備間歇脈沖供電功能，否則，電流密度取0.5mA/m2是無法滿足后級(jí)電場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行要求的，因而三相電源間歇脈沖節(jié)能供電功能尤為重要。

特別強(qiáng)調(diào)高效電源間歇脈沖供電特性的另一個(gè)重要原因是鑒于對(duì)設(shè)備總能耗的考慮，因?yàn)榻^大部分改造工程項(xiàng)目對(duì)能耗都有考核。根據(jù)上述選型方法，額定電壓已提高25%，額定電流再提高10%～20%，兩者疊加后，設(shè)備的總動(dòng)力負(fù)荷將增加30%～40%。如果不采用間歇脈沖供電技術(shù)而完全按照純直流模式，整臺(tái)機(jī)組高壓電源的總能耗將大幅度增大，同時(shí)也可能造成振打清灰難等問題，不利于長(zhǎng)期達(dá)標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，三相電源第一電場(chǎng)建議采用全波連續(xù)供電（0.7），二電場(chǎng)采用1:2（0.5），三四電場(chǎng)選擇1:4（0.25），五電場(chǎng)選擇1:6（0.16）比較合適，五個(gè)電場(chǎng)合計(jì)平均功耗系數(shù)k = 0.372≤0.40，即便設(shè)備總動(dòng)力負(fù)荷增加40%，最終運(yùn)行負(fù)荷系數(shù)也只有0.56，略低于單相電源全波運(yùn)行功耗系數(shù)0.6，可為提效和能耗考核雙達(dá)標(biāo)提供保障。

8 結(jié)語(yǔ)

由于市場(chǎng)利益驅(qū)使，一些產(chǎn)品難免有些擴(kuò)大宣傳，高效電源能否在提效改造中真正滿足要求，用戶不能簡(jiǎn)單地任由商業(yè)誘導(dǎo)。

高頻電源在技術(shù)層面上的確具有提效和節(jié)能作用，但通過上述理論計(jì)算分析可知，高頻電源輸出的峰值電壓波形99.5%被負(fù)載等效電容濾波，施加到負(fù)載的運(yùn)行電壓幾乎為純直流平均電壓，只有單相電源峰值電壓的2/3，對(duì)粉塵荷電性能不但沒有提高，反而下降了。除了間歇脈沖節(jié)能模式外，幾乎沒有體現(xiàn)提高除塵效率的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，即便用于第一、二電場(chǎng)也沒有優(yōu)勢(shì)。要想發(fā)揮高頻電源性能優(yōu)勢(shì)，唯一的辦法是將額定輸出電壓提高到95kV以上，現(xiàn)有高頻電源額定電壓基本都是72kV和80kV，明顯低于允許選型額定輸出電壓值。一旦將高頻電源額定輸出電壓提高到95kV，負(fù)載開路電壓≥134kV，對(duì)高頻變壓器自身絕緣耐壓將是考驗(yàn)。因?yàn)楦哳l諧振高壓電源在負(fù)載開路狀態(tài)下，負(fù)載等效電容與逆變諧振電容可能不諧振，諧振電路失效，輸出波形亂碼，升壓變壓器變比失控，將會(huì)產(chǎn)生超高輸出電壓，直接威脅設(shè)備的自身安全。其次，大功率（≥1.8A）高頻電源低端（等效負(fù)載≤15%）線性度差，也容易失控。因此，高頻電源額定輸出電壓允許且需要提高，在開路或輕載狀態(tài)下，產(chǎn)品可靠性將受到嚴(yán)重考驗(yàn)。也說明為什么高頻電源額定輸出電壓，長(zhǎng)期沒有達(dá)到負(fù)載允許額定電壓選型值的真正原因。

三相電源對(duì)于電除塵容性負(fù)載適應(yīng)性最好，脈動(dòng)幅度只有2.65%，對(duì)于400mm同極距電場(chǎng)，額定電壓選型90kV時(shí)，施加到電場(chǎng)的空載最大輸出電壓93.2kV，比單相電源91.2kV提高2kV。三相二次平均電壓達(dá)到90.725kV，比單相電源60.5kV提高30kV，提高幅度達(dá)1.5倍。在煙氣粉塵負(fù)載狀態(tài)下實(shí)際運(yùn)行電壓≥70kV，可比單相電源提高40%以上，理論與實(shí)踐完全匹配，符合多依奇電除塵效率公式提效機(jī)理。近幾年的眾多改造案例已充分證明了這個(gè)結(jié)論。但由于三相電源采用三相交流交替疊加輸入，對(duì)于三相可控硅同步觸發(fā)和快速火花控制技術(shù)要求較高，在同類產(chǎn)品中，技術(shù)性能參差不齊，存在較大差距。有些三相電源在電場(chǎng)發(fā)生火花閃絡(luò)時(shí)，火花控制特性差，二次表頭直接降到底，幾個(gè)周波后才能升上去，為了維持產(chǎn)品基本穩(wěn)定運(yùn)行，只能降壓運(yùn)行，甚至低于單相電源運(yùn)行電壓值，這類三相電源顯然沒有提效優(yōu)勢(shì)，改造效果難以滿足要求。

LYAVC-Ⅲ新一代三相高效節(jié)能電源，是業(yè)內(nèi)三相電源的標(biāo)桿產(chǎn)品，其微秒級(jí)快速火花控制技術(shù)和6.6ms間歇脈沖控制技術(shù)，技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)明顯，多個(gè)應(yīng)用案例效果顯著，產(chǎn)品的可靠性與單相電源完全一致。

綜上所述，高效電源具有潛在提效和節(jié)能優(yōu)勢(shì)，但高效電源技術(shù)門檻也相對(duì)提高，同類產(chǎn)品性能差異較大，一些缺乏自主開發(fā)能力，依賴外來技術(shù)的產(chǎn)品性能缺乏保障。建議廣大客戶在電除塵高效電源提效改造招投標(biāo)中，應(yīng)注重對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)性能評(píng)估，注重對(duì)投標(biāo)單位的產(chǎn)品技術(shù)來源和自主開發(fā)能力評(píng)估，注重對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用案例提效節(jié)能效果的測(cè)評(píng)，只有正確選用產(chǎn)品，才有可能滿足電除塵提效達(dá)標(biāo)改造要求，才有利于規(guī)范市場(chǎng)秩序，有利于推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和健康發(fā)展。

[1]第四代Coromax電除塵用脈沖電源，丹麥?zhǔn)访芩构綶G].第12屆國(guó)際電除塵學(xué)術(shù)論文集.

[2]韓國(guó)達(dá)文西斯脈沖電源產(chǎn)品宣傳資料[Z].

Designing Method for Type Selection of High Efficiency Electric Source of Electric Precipitation

XIE You-jin
(Xiamen Lvyang Electric Co., Ltd, Fujian Xiamen 361101, China)

In accordance with the efficiency-raising mechanism of electric precipitation of high efficiency electrical source, the paper analyzes and expounds the load response characteristic of three kinds of high-efficiency electrical source in capacity load state of electric precipitation; introduces the designing method for type selection of three kinds of high-efficiency electrical source.

high-efficiency electrical source; single-phase electrical source; high-frequency electrical source; three-phase electrical source; pulse electrical source

X701.2

：A

：1006-5377（2016）04-0049-08