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摘 要 环保领域电除尘器所使用的高压供电电源大都采用工频相控电源，跟不上环保标准不断提高和节能降耗、可持续发展的客观要求。针对南屯电厂实际，论证综合利用电厂高频电源使用的可行性和必要性，高频电源工作频率是高频，能减少功率变压器和滤波电感器电容器的体积，节约耗材，节省空间，并能显著提高除尘效率。
关键词 高频电源；节能；降耗
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0138-01
1 现状分析
山东华聚能源南屯电厂3#炉配有单室三电场的电除尘设备，其高压供电装置采用的是大连电子研究所生产的GGAJO2-WFb 0.3A/72kV型常规单相工频电源。现电除尘工频电源运行正常，但运行参数普遍较低，影响除尘效率；除尘器低压电控系统中的阳极振打时序采用的是较传统的振打模式，即同一通道中，阳极振打同时振打的机率高，可能形成“二次飞扬”机率较大；建议用户将阳极振打时序修改成模块式振打模式，确保电除尘同一时刻、同一通道只有一个阳打在振打，最大程度减小“二次飞扬”的机率；另外在粉煤灰比电阻特性发生变化以及电除尘器电场内发生反电晕的情况下，除尘效率有待进一步提高。
2 高频电源应用的必要性
由于燃煤中灰分大等特性的原因，燃烧后烟气中粉尘量增高，导致荷电粉尘在前级电场中互相阻碍彼此受到电场作用力，减缓了荷电粉尘趋向极线、极板的速度，从而使电场的电晕电流降低；而大量粉尘进入电场后，必然导致电场击穿电压降低，火花闪络频繁，从而又降低了电晕电压平均值Vav。然而当前单相工频电源由于控制理念与控制技术的局限性，使之受供电的影响很大，如图1。
峰值电压来临时，可能引起电场火花闪络，而谷值电压来临时，又降低了电场的平均电晕电压。总之，无论是电场火花闪络，还是碰遇谷值电压，都会降低电场的平均电晕电压，降低电场作用力，降低除尘效率，可见单相工频电源不适合在此种工况下运行。
而高频电源采用三相供电，先将工频电源整流，然后采用纯直流电源给IGBT供电，依靠先进的PWM脉宽调制技术，不仅可以输出的更高的电晕电压，而且波形还非常平稳，可以有效杜绝单相工频电源由正弦波波峰、波谷带来的影响，由于伏安特性好，所以相同的工况下，高频电源还可以输出更大的电晕电流，更多的供荷电用电子，使电场拥有更大的出力，从而大大提高了除尘效率。
3 总体解决方案
3.1 设计原则
1）通过电除尘器电控系统技术改造提高电除尘器除尘效率。
2）通过电除尘器电控系统技术改造增加电除尘器电控系统运行的稳定性、可靠性。
3.2 具体内容
3.2.1 高频电源的应用
1）高频电源供电电源取处：新增高频电源的供电电源由用户指定取处（新增高频电源的额定电压为380VAC，额定电流为52 A，额定功率34 kW）；然后从此电源处的空开出线端敷设一根VV-1KV 3×35 mm2电力电缆至高频电源布置处，作为新增高频电源的供电电源动力电缆。
2）高频电源与高压隔离开关柜的连接：新增高频电源高压输出端与新增隔离开关柜接口高度、尺寸及型式不变；为保证连接可靠，连接方式采用压扣型式。变压器轮距及型式不变。
3）高频电源的通讯：为确保高频电源与上位机可靠稳定通讯，每台高频电源内部增加一台RS485中继器，且从每台电除尘顶部敷设一根4芯带屏蔽层、屏蔽网的通讯电缆，至电除尘控制室上位机处；上位机处新增一块MODBUS TCP网桥模块。
3.2.2 低压程控系统改造
1）增加降压振打功能：振打效果不佳会引起收尘极板严重积灰、除尘效率下降。
为提高振打系统的清灰效果，增加降压振打功能，当某电场振打时，高压硅整流设备接受对应电场阳极振打发来的振打信号，根据预定的降压策略，自动降低该高压系统的运行参数或停掉电场，使极板对粉尘的吸附力下降，便于清灰。
2）升级低压程控系统程序，将原阳极振打时序升级成更为科学、合理的模块式振打模式；总所周知，阳极振打时序不合理，将会造成粉尘的“二次飞扬”，降低除尘效率；一个科学、合理的振打时序将会有效的减轻“二次飞扬”，振打程序升级后，将保证同一时刻同一个通道只有一个阳极振打在振打。
3.2.3 上位机系统改造
1）重新编写上位机组态画面，增加对高频电源监视控制的功能支持。
2）增加上位机降压振打功能控制画面，便于操作员在远方开启、关闭降压振打功能。
3）增加上位机对阳极振打的模块化的控制，操作员可以一键修改一个通道的振打时序，方便、快捷。
4 效益分析
4.1 社會效益
电除尘高频电源系统的使用，提高了南屯电厂的除尘效率，减少了对大气的粉尘污染，增强了电厂履行社会责任的能力，提升了电厂的社会形象。
4.2 环境效益
高频电源系统提高了电除尘电场内部的可流通、供荷电的电子数量，电晕电流由120 mA提高至180 mA，更多的电子数量与粉尘碰撞荷电；平均电晕电压由50 kV提高至75 kV，增强了电场作用力，使电除尘电场出力增加，有效的提升了除尘效率。在环保工作考核标准越来越高的情况下，为电厂烟气的达标排放做出了贡献。
4.3 经济效益
4.3.1 节电产生的经济效益
一次侧功率平均降低了2 kW，按照南屯电厂2012年锅炉平均运行小时数6572 h计算，每年可节约电力成本2kW*6572h*0.65元/kWh=0.85万元，创造了一定的经济效益。
4.3.2 减排产生的经济效益
按照南屯电厂2012年锅炉平均运行小时数6572 h计算，年减排烟尘量40*50000*6572*10-9=13.1t，年可节约排污费13.1t*0.056万元/t=0.73万元。
4.3.3 减少电厂因排放指标不合格而降负荷运行的时间带来的经济效益
每年因除尘器故障造成锅炉降负荷运行的平均时间约在300 h，影响电厂发电量1000*300=30万kWh，可减少效益损失30万kWh*0.65元/kWh=19.5万元。
综上可以看出取得了可观的经济效益。
5 结论
通过高频电源的研究和应用，极大地提高了电除尘的除尘效率，节能降耗，满足了环保要求，为南屯电厂建设“安全高效型、本质安全型”电厂提供了可靠的保障，同时也为同类型综合利用电厂可靠性建设、提高自动化水平提供了积极的示范和带头作用。
参考文献
[1]王兆安，黄俊.电力电子技术（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2]胡学林.可编程控制器应用技术[M].北京：高等教育出版社，2001.
关键词 高频电源；节能；降耗
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0138-01
1 现状分析
山东华聚能源南屯电厂3#炉配有单室三电场的电除尘设备，其高压供电装置采用的是大连电子研究所生产的GGAJO2-WFb 0.3A/72kV型常规单相工频电源。现电除尘工频电源运行正常，但运行参数普遍较低，影响除尘效率；除尘器低压电控系统中的阳极振打时序采用的是较传统的振打模式，即同一通道中，阳极振打同时振打的机率高，可能形成“二次飞扬”机率较大；建议用户将阳极振打时序修改成模块式振打模式，确保电除尘同一时刻、同一通道只有一个阳打在振打，最大程度减小“二次飞扬”的机率；另外在粉煤灰比电阻特性发生变化以及电除尘器电场内发生反电晕的情况下，除尘效率有待进一步提高。
2 高频电源应用的必要性
由于燃煤中灰分大等特性的原因，燃烧后烟气中粉尘量增高，导致荷电粉尘在前级电场中互相阻碍彼此受到电场作用力，减缓了荷电粉尘趋向极线、极板的速度，从而使电场的电晕电流降低；而大量粉尘进入电场后，必然导致电场击穿电压降低，火花闪络频繁，从而又降低了电晕电压平均值Vav。然而当前单相工频电源由于控制理念与控制技术的局限性，使之受供电的影响很大，如图1。
峰值电压来临时，可能引起电场火花闪络，而谷值电压来临时，又降低了电场的平均电晕电压。总之，无论是电场火花闪络，还是碰遇谷值电压，都会降低电场的平均电晕电压，降低电场作用力，降低除尘效率，可见单相工频电源不适合在此种工况下运行。
而高频电源采用三相供电，先将工频电源整流，然后采用纯直流电源给IGBT供电，依靠先进的PWM脉宽调制技术，不仅可以输出的更高的电晕电压，而且波形还非常平稳，可以有效杜绝单相工频电源由正弦波波峰、波谷带来的影响，由于伏安特性好，所以相同的工况下，高频电源还可以输出更大的电晕电流，更多的供荷电用电子，使电场拥有更大的出力，从而大大提高了除尘效率。
3 总体解决方案
3.1 设计原则
1）通过电除尘器电控系统技术改造提高电除尘器除尘效率。
2）通过电除尘器电控系统技术改造增加电除尘器电控系统运行的稳定性、可靠性。
3.2 具体内容
3.2.1 高频电源的应用
1）高频电源供电电源取处：新增高频电源的供电电源由用户指定取处（新增高频电源的额定电压为380VAC，额定电流为52 A，额定功率34 kW）；然后从此电源处的空开出线端敷设一根VV-1KV 3×35 mm2电力电缆至高频电源布置处，作为新增高频电源的供电电源动力电缆。
2）高频电源与高压隔离开关柜的连接：新增高频电源高压输出端与新增隔离开关柜接口高度、尺寸及型式不变；为保证连接可靠，连接方式采用压扣型式。变压器轮距及型式不变。
3）高频电源的通讯：为确保高频电源与上位机可靠稳定通讯，每台高频电源内部增加一台RS485中继器，且从每台电除尘顶部敷设一根4芯带屏蔽层、屏蔽网的通讯电缆，至电除尘控制室上位机处；上位机处新增一块MODBUS TCP网桥模块。
3.2.2 低压程控系统改造
1）增加降压振打功能：振打效果不佳会引起收尘极板严重积灰、除尘效率下降。
为提高振打系统的清灰效果，增加降压振打功能，当某电场振打时，高压硅整流设备接受对应电场阳极振打发来的振打信号，根据预定的降压策略，自动降低该高压系统的运行参数或停掉电场，使极板对粉尘的吸附力下降，便于清灰。
2）升级低压程控系统程序，将原阳极振打时序升级成更为科学、合理的模块式振打模式；总所周知，阳极振打时序不合理，将会造成粉尘的“二次飞扬”，降低除尘效率；一个科学、合理的振打时序将会有效的减轻“二次飞扬”，振打程序升级后，将保证同一时刻同一个通道只有一个阳极振打在振打。
3.2.3 上位机系统改造
1）重新编写上位机组态画面，增加对高频电源监视控制的功能支持。
2）增加上位机降压振打功能控制画面，便于操作员在远方开启、关闭降压振打功能。
3）增加上位机对阳极振打的模块化的控制，操作员可以一键修改一个通道的振打时序，方便、快捷。
4 效益分析
4.1 社會效益
电除尘高频电源系统的使用，提高了南屯电厂的除尘效率，减少了对大气的粉尘污染，增强了电厂履行社会责任的能力，提升了电厂的社会形象。
4.2 环境效益
高频电源系统提高了电除尘电场内部的可流通、供荷电的电子数量，电晕电流由120 mA提高至180 mA，更多的电子数量与粉尘碰撞荷电；平均电晕电压由50 kV提高至75 kV，增强了电场作用力，使电除尘电场出力增加，有效的提升了除尘效率。在环保工作考核标准越来越高的情况下，为电厂烟气的达标排放做出了贡献。
4.3 经济效益
4.3.1 节电产生的经济效益
一次侧功率平均降低了2 kW，按照南屯电厂2012年锅炉平均运行小时数6572 h计算，每年可节约电力成本2kW*6572h*0.65元/kWh=0.85万元，创造了一定的经济效益。
4.3.2 减排产生的经济效益
按照南屯电厂2012年锅炉平均运行小时数6572 h计算，年减排烟尘量40*50000*6572*10-9=13.1t，年可节约排污费13.1t*0.056万元/t=0.73万元。
4.3.3 减少电厂因排放指标不合格而降负荷运行的时间带来的经济效益
每年因除尘器故障造成锅炉降负荷运行的平均时间约在300 h，影响电厂发电量1000*300=30万kWh，可减少效益损失30万kWh*0.65元/kWh=19.5万元。
综上可以看出取得了可观的经济效益。
5 结论
通过高频电源的研究和应用，极大地提高了电除尘的除尘效率，节能降耗，满足了环保要求，为南屯电厂建设“安全高效型、本质安全型”电厂提供了可靠的保障，同时也为同类型综合利用电厂可靠性建设、提高自动化水平提供了积极的示范和带头作用。
参考文献
[1]王兆安，黄俊.电力电子技术（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2]胡学林.可编程控制器应用技术[M].北京：高等教育出版社，2001.