【干货】低低温和湿式电除尘器的绝缘优化设计及应用

目前低低温、湿式电除尘技术已成为燃煤电厂实现烟气 “超低排放”的主流技术。低低温、湿式电除尘器的绝缘水平在很大程度是由绝缘子的表面状况，即表面电荷的积聚、带电微粒的运动以及表面覆盖物(酸露和水膜等介质)的影响程度和场强所决定。本文较为深入的研究和探讨了影响高压电场绝缘性能的因素，提出了低低温和湿式电除尘器绝缘性能优化方法，并介绍了低低温电除尘器绝缘改造实例。
关键词：低低温电除尘器;湿式电除尘器;表面爬电;绝缘优化;防露型绝缘子
0 引言
“节能减排”是目前我国发展经济的一项基本国策，也是“十二五”工作计划的重中之重。燃煤电厂为了实现煤耗下降8克标准煤/ kW•h的目标，在锅炉烟道设置热交换器，将烟气中的热量置换出来，进行二次利用，以节约能耗。
随着燃煤电厂烟气“超低排放”呼声的越演越烈，人们对实现“超低排放”技术的关注度也越来越高。为了实现“超低排放”要求，可利用SO3具有团聚微小粉尘和容易荷电的特性来提高除尘效率，低低温(90℃以下)电除尘器便应运而生。此外，还可采用湿式电除尘技术。目前低低温、湿式电除尘技术已成为燃煤电厂实现烟气“超低排放”的主流技术。
在电除尘器中工作的直流绝缘子与交流绝缘子不同，应重点考虑绝缘子表面的沿面放电，即表面爬电问题。根据电除尘器多年的运行经验，其80%的故障是电气故障，电气故障的90%是绝缘故障，而绝缘故障绝大部分原因是绝缘子表面爬电引起的，这是电除尘绝缘子不可避免的核心问题，而低低温电除尘器入口烟气温度在酸露点以下，湿式电除尘器工作在饱和湿烟气环境中，尤其需引起高度重视。
1 影响直流高压电场绝缘性能的主要因素
1.1 表面电荷积聚影响绝缘子沿面放电
由于在绝缘子的表面存在电场的法向分量，当施加一定时间(数分钟至数天)的直流电压后，绝缘子表面积聚的电荷使原电场发生了畸变，将可能发生沿面放电[1]。
图1为日本三菱公司K.Nakanishi, A.Yoshioka[2]等人对中间实心的圆桶形绝缘子模型施加一系列直流电压后，得到的绝缘子表面击穿电压随电荷密度的关系

绝缘子长时间处于直流电场中时，其表面电荷的积聚会使沿面放电电压下降。例如，在0.44MPa的SF6气体压力下能承受600kV电压的绝缘子经几小时直流电压作用后，其放电电压降低到300kV[3]。可以看出，绝缘子表面电荷积聚是影响直流绝缘性能的一个重要因素。
1.2自由导电微粒影响直流绝缘性能
粉尘中导电微粒附着于绝缘子表面时，将直接成为绝缘子的闪络路径，缩短了沿面放电的距离，极大地降低了绝缘子的闪络电压。附着在绝缘子表面的这些导电微粒形状多样，尺寸不一，有几至几十微米的粉末，也有几毫米团粒。试验研究证实，这些导电微粒对绝缘子的闪络电压的影响与颗粒大小、形状以及在绝缘子上的位置有关。位于支撑绝缘子的中间位置时，当微粒由3mm长增加至6mm时，闪络电压下降约25%[4];在绝缘子表面相同的位置上，若微粒长度轴向与同轴电场方向一致，则绝缘水平明显下降;若两者相互垂直，其闪络电压不受影响[5]。当进入电除尘器的烟气温度较高(如以往燃煤电厂的烟气温度一般都控制在120℃以上)，这些导电微粒都呈孤立、分散的状态，通过运动附着于绝缘子表面时，呈随机的杂乱无章分布，则绝缘水平下降不明显;如果烟气温度下降至接近或低于酸露点温度，SO3会冷凝并吸附在绝缘子表面，形成爬电通道。同样，在湿式电除尘器中，如果绝缘子表面被水膜覆盖，也会形成爬电通道。
由此可见，当直流电场中的导电物质附着于绝缘子表面时，将成为影响直流电场高压绝缘性能的另一重大因素。

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