基于絕緣瓷套異常引起電場絕緣偏低的分析

曾興文，何 剛，王 偉，牟高富，譚 全，楊杰欽

(貴州省習水鼎泰能源開發(fā)有限責任公司，貴州 遵義 564611)

當前，國家對燃煤電廠污染物排放濃度控制提出更高標準，靜電除塵器因能耗低、處理煙氣量大、阻力小、布風均勻、除塵效果好、效率高等優(yōu)點，被廣泛應用于燃煤電廠中[1-3]，其工作原理是：對電除塵極板提供一定電壓等級的電源，形成高壓靜電場，煙氣中攜帶的粉塵顆粒流經(jīng)電除塵煙道時，被高壓電場電離成正、負塵粒，在電場力的作用下向異性極板移動并吸附于異性極板上，通過極板振打裝置定期振打使極板上的塵粒落入電除塵灰斗，達到脫除煙氣中粉塵的目的[4-5]。因煙氣露點高、具有強腐蝕性；絕緣子室密封不嚴，冷空氣或雨水進入絕緣子室，極易造成絕緣瓷套表面結露，對此在絕緣件附件均設有加熱器，以防止絕緣件結露引起爬電現(xiàn)象[6-7]。實際工程應用中，高壓絕緣件處存在密封不嚴，易受冷空氣和雨水侵蝕導致絕緣瓷套結露，產(chǎn)生爬電現(xiàn)象[8-10]；文獻[9]還闡述了絕緣瓷套表面積灰導致絕緣瓷套爬電的現(xiàn)象。有研究表明[11]：70%以上靜電除塵器故障是絕緣件絕緣不良導致爬電引起。

文中以某2×660 MW燃煤電廠1#機組靜電除塵器為研究對象，針對一室四電場運行中出現(xiàn)閃頻的現(xiàn)象，利用機組臨停機會，對其進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣瓷套破裂是產(chǎn)生此問題的根本之源。

1 概 述

該燃煤電廠1#、2#機組均配置有一套JWD型臥式靜電除塵器，采用雙室四電場布局，單臺爐配置2臺靜電除塵器，并列運行，其設計技術規(guī)范參數(shù)如表1所示。電除塵器結構包括電氣部分和機械部分，電氣部分由高壓直流電源和低壓控制系統(tǒng)組成，采用型號為JHGP-2.0A/72KV HW型高壓電源；機械部分從結構上可分為內部構件、外殼和附屬部件，內部構件包括陽極系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、陽極振打、陰極振打，外殼包括進、出口封頭、屋頂、殼體、底梁和灰斗；附屬部件包括走梯平臺、支撐、保溫結構、接地等。

表1 設計技術規(guī)范參數(shù)

2 異?，F(xiàn)象

2021年2月，1#機組電除塵系統(tǒng)一室四電場運行中頻繁出現(xiàn)閃頻現(xiàn)象，嚴重時閃頻跳閘，經(jīng)檢查、采取降低二次電流運行等措施，問題未得到解決，決定停用一室四電場，待停機后檢查處理。在4月初，1#機組調停，對所有電場進行檢查時發(fā)現(xiàn)：一室四電場絕緣值較一室一、二、三電場絕緣值偏低，且與上一次測得數(shù)據(jù)對比偏差較多，所測絕緣值數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 1#爐電除塵一室各電場絕緣值對比 MΩ

從表2中可以看出,一室四電場絕緣值嚴重低于其他電場絕緣值。初步判斷一室四電場內部存在短路現(xiàn)象。

3 短路分析及處理

3.1 短路分析

3.1.1 陰極線斷線

電除塵陰極線基本為螺旋結構，陰極線由于制造質量問題、安裝時施工不規(guī)范、運行時間長，發(fā)生老化、運行中出現(xiàn)擺動等情況下會發(fā)生斷線。當陰極線斷線發(fā)生電場中上部位置時，會因自身重量傾倒至陽極板，形成內部級間短路；陰極線斷線發(fā)生在電場中下部時，斷線的陰極線在電場運行時受電場力的作用與陽極板發(fā)生短路。

3.1.2 絕緣子積灰

有研究表明：煙氣中含有較多的SO2、SO3，具有較高露點溫度，當露點溫度在250 ℃時，粉塵顆粒具有較大的比電阻。一方面，陰極線排的支撐是依靠絕緣子傳遞力矩，在負高壓運行狀態(tài)時，粉塵極易沉積在絕緣子表面，隨著粉塵的聚集，產(chǎn)生爬電現(xiàn)象，導致絕緣子損壞；另一方面，絕緣子加熱器沿絕緣子一周分布不均，產(chǎn)生局部過熱，使得絕緣子表面受熱不均導致絕緣子損壞。上述兩方面原因均會誘發(fā)電場短路。

3.1.3 絕緣子室密封不良

絕緣子及瓷套都設計有一個小型保溫室，在保溫室內設置有電加熱器，部分電廠還設計有熱風吹掃系統(tǒng)。在特殊天氣條件下，若出現(xiàn)絕緣子室頂蓋不嚴、密封條老化變形、有焊縫的位置未滿焊等情況，絕緣子室氣密性較差，室內溫度較低，發(fā)生結露現(xiàn)象，當絕緣瓷套存在缺陷時引起短路現(xiàn)象。

3.1.4 瓷套破裂

從已有的案例分析，絕緣瓷套破裂的原因主要有以下幾方面：一是瓷套表面積灰嚴重，引起爬電導致其破裂；二是制造工藝差，本身存在缺陷；三是絕緣子室加熱器安裝不合理，加熱器投運時受熱膨脹發(fā)生位移，貼附于瓷套表面，產(chǎn)生局部受熱不均，溫度大導致破裂；四是絕緣子室潮濕，電除塵投運前未啟動加熱器或熱風吹掃系統(tǒng)導致瓷套破裂。

3.2 異常處理

進入電場內部檢查并未發(fā)現(xiàn)一室四電場存在陰極線斷線與陽極板發(fā)生短路的現(xiàn)象，檢查一室四電場陰級振打瓷軸時，發(fā)現(xiàn)瓷軸有積灰，如圖1所示，對其清灰處理。

圖1 陰極振打瓷軸積灰

檢查一室四電場3#絕緣子室發(fā)現(xiàn)其內部存在銹蝕現(xiàn)象，如圖2所示。初步判斷該絕緣子室密封不良，檢查密封蓋膠條時，發(fā)現(xiàn)密封蓋膠條已老化變形，更換了密封蓋膠條。

圖2 一室四電場3#絕緣子室

檢查一室四電場2#絕緣子室時，發(fā)現(xiàn)絕緣瓷套存在兩處不同程度的裂紋，如圖3所示。仔細檢查發(fā)現(xiàn)為瓷套破裂后瓷套內壁積灰返潮，灰水滲透痕跡如圖4所示。采取了更換絕緣瓷套的措施。

圖3 一室四電場2#絕緣瓷套

圖4 一室四電場2#絕緣瓷套痕跡

檢查一室四電場1#絕緣子室時，未發(fā)現(xiàn)絕緣子積灰、絕緣子室進水銹蝕、絕緣瓷套破損等異常現(xiàn)象。但恢復系統(tǒng)后對一室四電場測絕緣，絕緣不合格，絕緣值為0.3 MΩ。于是，對一室四電場1#絕緣子室重新檢查，仍然未發(fā)現(xiàn)任何異常，初步懷疑絕緣瓷套存在內部缺陷。通過采用絕緣墊使絕緣瓷套與陰極框架完全隔離的方法，如圖5所示，對一室四電場重新測絕緣，絕緣值為900 MΩ，絕緣合格，證明了該絕緣瓷套存在缺陷。更換該瓷套后再次測量一室四電場絕緣，絕緣值為925 MΩ，絕緣合格。

圖5 絕緣墊隔離圖

4 結 語

綜上所述，此次電除塵一室四電場絕緣偏低的主要原因為一室四電場2#絕緣子室絕緣瓷套破裂、一室四電場1#絕緣子室絕緣瓷套存在內部缺陷，次要原因為一室四電場3#絕緣子室密封蓋密封圈老化、一室四電場瓷軸積灰。通過更換絕緣瓷套、密封蓋密封圈、對積灰瓷軸清灰處理后，問題得以解決。