1、電除塵器用三相高壓電源與單相高壓電源原理及性能特點一、前言工業電除塵技術自七十年代開始發展以來，作為一種技術成熟、 制作相對簡單、維護費用低的工業煙氣凈化設備，長期以來在大氣污 染治理行業得到最普遍、最廣泛的推廣和應用。作為電除塵的控制核 心-高壓供電裝置，其設備的供電能力和原理特性在很大程度上決定 了除塵器的效率和能耗指標。單相電源作為一種性價比很高的電除塵高壓裝置，被廣泛使用， 現占市場的絕大份額。但其因原理上的缺陷已越來越滿足不了當今 50mg/Nm3環保排放標準要求和節能降耗產業政策的要求。近年來，三相工頻高壓電源的推廣應用，為提高電除塵器除塵效 率、降低電除塵器能耗標準，提供了新的可

2、能和新的選擇。本文從電 除塵器單相高壓電源引題，較客觀地介紹單相高壓電源、三相高壓電 源技術特點，從而闡述以高效節能型三相電源替代傳統單相電源的必 要性。二、常規單相可控硅整流電源基本原理及缺陷如圖，基本原理：單相380VAC/50HZ-10工頻交流信號，經過 可控硅移相調壓、變壓器升壓和整流后的波形為100HZ脈動信號，。 這個技術已經是相當成熟的，90年代得到普遍推廣。但隨著排放標 準的提高和節能降耗產業政策的要求，常規單相電源自身原理性的技術缺陷也突現出來。VI圖一1）波形脈動大，輸出平均電壓低，除塵效率低單相電源的輸出電壓加到ESP所產生的峰值電壓比平均電壓高 出25%-35%，造成火

3、花放電提前。而且線性度差，當系統阻抗不匹配 和在高濃度粉塵的工況下極易產生火花擊穿，容易出現高電壓低電流 或低電壓大電流的不正常狀態，輸入電場的功率降低，整體的除塵效 率難以進一步提高。2）功率因數低，電能轉換效率低單相供電，初級輸入電流大，電網功率因數低，功率因數W.7, 電能轉換效率理論計算只有70%，實際為65%左右。超過30%的電能 無法做有用功，不利于節能降耗。也不利于設計制造超大功率整流電 源，難以滿足大型發電機組、干法旋窯水泥生產線、鋼鐵大型燒結機 生產線中電除塵器的要求。一3）不平衡供電單相電源輸入為380VAC/50HZ,其中兩相工作，另一相處于空載。 在非三電場的電除塵器應

4、用中，相序無法匹配，存在著嚴重的缺相損 耗。電除塵器選用的電源規格越大，不平衡問題就越嚴重，無法保障 供電電網的功率因數指標和電網安全運行。列如：對于一臺 1000MA/72KV的設備就有271A的電流無法平衡。在四電場或五電場 實際應用中，至少其中一個電場的單相高壓電源，無法進行相序組合。三、三相高壓硅整流電源三相高壓硅整流電源：用三相制，在三相電壓對稱的條件下，采 用三相380V交流輸入，通過三路六只可控硅反并聯調壓，經三相變 壓器升壓，三相橋式整流，并聯成一路直流高壓信號加到電除塵器。 輸入具有科學合理的電能應用模式，高的電能轉換效率，優越的性價 比。三相電源各相電壓、電流、磁通的大小相

5、等，相位上依次相差 120度。如圖所示為三相高壓電源控制原理圖。立立&度若號1、三相高壓硅整流電源優點1）功率因數高，電能轉換效率高，節能效果好三相高壓電源的原理設計決定了其具備更高功率因素和更高的 電源轉換效率，因為采用完全的三相調壓，三相升壓，三相整流，功 率因數M0.95，電源轉換效率，87%。電網損耗最小，具有大幅度節 能（30%50% ）的優勢。它能有效克服當前單相電除塵高壓電源功 率因數低M0.7、單相電源電能轉換效率理論計算只有70%,實際為 65%左右的缺點。在輸出百流功率相同的情況下，三相電源輸入的有 功功率和無功功率都比單相電源小。對于相同輸出容量的變壓器而 言，三相電源能

6、夠大大節約電能，以輸入電壓為AC380V，輸出電流1.0A，輸出電壓72KV為例對于單項電源：輸入電流：Iin = 1.0X72000Q.65/380R290A輸入的功率為 Pin = 380X290= 110.2KVA對于三相電源：輸入電流：Iin = 1.0X72000/）.85380八3 130A輸入的功率為：Pin = 380X130 X 3 85KVA節約的能源比為：110.2KVA85KVA = 25.2KVA25.2KVA/110.2KVA=23%2）有效提高輸出電壓和電暈功率，能顯著提高除塵效率在相同的場強下，三相電源相對于傳統的單相高壓電源，能有效 提高二次平均電壓（15%-

7、25%）和有效二次電流，向電場輸送更高的 有效電暈功率。單相高壓電源U2/I2波形三相高壓電源U2/I2波形通過上兩圖可看出單相的峰值電壓比平均電壓高25%-35%，而三相高壓電源輸出的u2/i2的紋波系數明顯小于單相高壓電源，其峰值 如上圖，假設峰值電壓與電場擊穿電壓都為69kV；單相電源二次 電壓平均值（表頭顯示值）在51kV的時候，電場開始閃絡，而三 相電源由于輸出波形波動小，其電壓平均值接近于峰值電壓，為 68 kV，同時，其二次有效電流能得到大幅度的提高。從上圖可清 楚得知三相電源輸出電壓的紋波特性使電場的U-I曲線得到有效 延伸，二次電壓平均值與有效電暈電流都得到提高。根據多依奇

8、公式n =1-e-A/Vw （式子中的3為驅進速度，3邛vpvav，p為常數，vp二次 電壓峰值，vav為二次電壓平均值）可以得出結論：峰值電壓乘平均電壓 與除塵效率成正比。所以提高二次平均電壓就可有效提高除塵效 率。單相電源峰值電壓遠大于平均電壓，造成火花放電提前的缺 點。尤其在用單相電源且閃絡點較低、二次電流輸出很低的工況 條件下，用三相電源可以顯著提高電壓平均值和有效電流平均值。電壓與平均電壓比接近M5%。幾乎接近純直流信號。3）三相供電完全平衡，有利于電網的安全運行因為單相電源在使用中，始終用兩相，空一相，在大型電除塵器 中不平衡電流可達到500A以上。而三相電源各相電壓、電流、磁通

9、的大小相等，相位上依次相差120度。任何時候電網都是平衡的，是 最科學合理的用電模式，有利于電網的安全運行4）減小除塵變容量及一次電纜線徑，節約成本。對于同等容量高壓設備而言，由于三相電源的一次電流值比單相 電源一次電流值小50%，所以三相電源的一次電纜的線徑顯著減小， 對用戶而言大大的節約了投資成本以常規一臺300MW發電機組為例，配二臺雙室4電場電除塵器（16 套高壓電源設備），電源選用1.2A/72kV規格。技術參數單相電源三相電源單臺一次電流IL325A155A單臺一次電壓VL380V380V單臺輸入功率S1123KVA100KVA設備數量N161616臺輸入總功率S總1968KVA1

10、600KVA16臺輸入總電流IL3128A2431A16臺輸出總功率S出1392KW1392KW動力變實際功率S入2059KVA1600KVA動力變選型規格2500KVA2000KVA從上表可以看出，對于新上項目，其總除塵變的選型可以降一個規格， 電纜選型也可以降一個規格，可以為用戶創造直接、明顯的經濟效益四、三相和單相電源的性能比較技術指標單相電源三相電源簡明比較結論控制系統控制系統1功率因數0.70.95三相功率因數大大高于單相2電能轉換小于66%大于87%三相電能轉換效率大大效率高于單相3輸出波形大于 25%-35%小于5%三相二次波形接近直流紋波系數信號4 輸入一次高（以1.0/72為低（以1.0/72為例，I為129A）可減少50%以上額定電流例，I 為 284A）5 輸出二次低高可提高15%以上平均電壓6 節能效果低高30%-50%7除塵效率低高出口絕對排放量下降20-40%8 性價比低高1.5-3年可收回改造成本單相電疆口1皿三相電疆DHEPTPtDHEPTStDHEPTStDHEPTStDHEP 下陣DHEPTPtDHEP 提高 DHEP 提高40%30%30%9.4%47%25%24%21%五、結論三相高壓電源經過近年來的推廣應用，以其：輸出的平均電壓高， 提高除塵效率；三相平衡供電；電能轉換效率高（大于等于87%