《GB 13223—2011 火电厂大气污染物排放标 准》规定：“火力发电锅炉及燃气轮机组燃煤锅炉排 放的烟尘质量浓度不得超过30 mg/m³”^[1]。面对日趋 严格的大气污染物排放标准和严峻的节能减排形势，提高除尘设备的除尘效率和降低能耗已成为火 电企业节能减排工作重点。而高压静电除尘设备 是目前除尘效果较好且应用较广的除尘设备。本 文以某电厂600 MW机组采用的高压静电除尘设备 运行中频繁出现的整流变压器烧毁问题进行原因 分析及治理，为其他电厂该类问题的解决提供借 鉴。 1 电除尘设备控制系统工作原理

1.1 电除尘控制系统主回路

为了响应国家节能减排的号召，某火电厂将 600 MW机组电除尘设备改造为国内较为先进的由 福建龙净环保股份有限公司生产的GGAj02K型高 压静电除尘用整流控制设备，并将其中1个电场改 为高频电源电场。电除尘设备控制系统的主回路 （原理图如图 1所示）包括设备主回路、操作控制电 路和辅助电路（如冷却风机）等部分。交流380 V电 源经空气断路器（QFA）主触点由双向反并联可控硅 V1、V2调压后，送至整流变压器初级线圈，再经升 压、整流后输出直流负高压。R₉和R₇分别为直流高 压侧电流取样电阻和电压取样电阻。电流和电压 取样信号送至MVC-196控制器，由微处理机系统进 行运算处理后，输出信号控制晶闸管的导通角，形 成闭环的自动电压控制系统^[2]。

图 1(Figure 1)

图 1 GGAj02K型电除尘设备控制系统主回路原理示意图

电除尘设备高压控制柜通过对整流变压器一、 二次电压、电流进行取样、监测，同时对电场内部工 况进行跟踪监控，然后利用电除尘设备高压控制柜 中的控制触发脉冲调整可控硅导通角，进而控制整流变压器一次电压、电流的大小，实现对除尘器工 作状态的调整，达到高效率除尘效果。 1.2 取样信号板

MVC-196-04B高压电源取样信号板包括信号 取样元件、表计分流元件，其工作原理见图 2所示。 取样信号板上T3为取样变压器，可将整流变压器一 次电压（0~380 V）转换为0~10 V交流电压。取样信 号板上R₁₁为一次电流采样电阻，R_P3为二次电流取 样信号调整电位器^[3]。

图 2(Figure 2)

图 2 MVC-196-04B取样信号板工作原理图

某火电厂600 MW机组GGAj02K型高压静电除 尘用整流控制设备在投运初期正常运行时，锅炉排放的烟气中烟尘的质量浓度可控制在13~16 mg/m³。 但在设备投运半年后，接连出现整流变压器烧毁、 可控硅被击穿故障，并且故障发生日益频繁，导致 多个电场退出运行。经检查发现，每次电除尘设备 整流变压器烧毁时，电除尘设备高压控制柜中 MVC-196-04B 取样信号板上的稳压二极管V37、 V38也同时烧毁。

据运行数据统计，平均每有1个电场退出运行， 就会使烟尘质量浓度增加5~6 mg/m³，严重影响了设 备的除尘效率，进而影响脱硫系统的脱硫效率。因 此，需要对电除尘设备的故障情况进行分析，找出 故障原因。 3 整流变压器烧毁原因分析

根据电除尘设备控制系统工作原理可以看出， R₁₁作为一次电流取样电阻，由反向串联的稳压二 极管V37、V38对其进行限压。一次电流采样回路 正常工作时，通过V37、V38的限压、限幅作用，R₁₁会 采集到1个电压量，通过控制器模拟信号转换可以 反映一次电流的大小，进而通过运算逻辑对一次电 流、二次电压、二次电流进行自动调整，形成闭环自 动控制系统，以保证一定的输出功率。

经检查发现，稳压二极管V37、V38已经烧毁， 相当于V37、V38形成通路，将采样电阻R₁₁短接，如 图 3所示。此时R₁₁上没有电流通过，导致R₁₁采集不到电压量，即R₁₁上的电压为0。

图 3(Figure 3)

图 3 MVC-196-04B取样信号板V37、V38烧毁后的一次电流采样回路等效原理图

由此可以看出，此时即使可控硅导通，一次电 流真实值已经开始增大，而控制器上显示一次电流 为0，因此控制器会持续减小导通角，使得输出功率 增至最大，二次电流及二次电压维持较高值，导致 整流变压器一直满负荷、甚至超负荷运行，进而使 整流变压器整流硅堆超负荷或电容被击穿，最终造 成整流变压器烧毁。 4 优化改进措施

MVC-196-04B 取样信号板上的稳压二极管 V37、V38的型号为2CW132，其最大功率为3 W，额 定电压5.5~6.5 V，最大工作电流460 mA。但在实际 运行过程中，该2CW132型二极管已被烧毁，说明该 型号二极管的高温性能及其容量不能满足现场工 况要求。因此，根据二极管工作特性，即“工作电流 值高的二极管可代换工作电流值低的二极管，而工 作电流值低的二极管不能代换工作电流值高的二 极管，高耐压值（反向电压）的二极管可代换低耐压 值的二极管，而低耐压值的二极管不能代换高耐压 值的二极管”，同时考虑其反向重复峰值电压、反向 峰值电流、正向平均电流等参数，对各种型号的二 极管进行对比^{[5, 6]}，见表 1所示。

表 1(Table 1)

表 1 二极管特性参数对比

表 1 二极管特性参数对比

通过对各种型号的二极管对比可知，2ZP5A型 二极管的特性最符合目前实际工况，其反向重复峰 值电压、反向峰值电流、正向平均电流最为平衡。 该二极管外加正向电压时，能够通过大电流，具有 较低的电压降；若加相反的电压，则反向电流（反向 漏电流）很小，具有明显的单向导电性，且其击穿电 压高，反向漏电流小，高温性能良好。因此该电厂 选择2ZP5A型二极管替代原2CW132型二极管安装 在取样信号板上。 5 改进效果

更换完成后，在电除尘电场控制柜上进行了1 个月的试运行，该电场的整流变压器没有发生烧毁 情况，有效保证了电除尘设备的安全稳定运行，使 锅炉机组烟气中烟尘的质量浓度有效控制在11~14 mg/m³。随后将6号、7号机组电除尘设备控制柜中 取样信号板上的2CW132型二极管V37、V38全部更 换为2ZP5A型二极管，运行至今再未发生过因取样 信号板故障导致整流变压器烧毁的故障。 6 结语

某电厂结合现场实际情况对电除尘设备控制 系统稳压二极管进行了优化改进，在现场实际应用 中取得了良好的效果，有效消除了电除尘设备的安 全隐患，保证了发电厂除尘环保设备的安全稳定运 行，经验可为其他火电厂电除尘设备的选型和运行 维护提供参考。