三相电源与单相电源

1、电除尘器用三相高压电源与单相高压电源原理及性能特点一、前言工业电除尘技术自七十年代开始发展以来，作为一种技术成熟、 制作相对简单、维护费用低的工业烟气净化设备，长期以来在大气污 染治理行业得到最普遍、最广泛的推广和应用。作为电除尘的控制核 心-高压供电装置，其设备的供电能力和原理特性在很大程度上决定 了除尘器的效率和能耗指标。单相电源作为一种性价比很高的电除尘高压装置，被广泛使用， 现占市场的绝大份额。但其因原理上的缺陷已越来越满足不了当今 50mg/Nm3环保排放标准要求和节能降耗产业政策的要求。近年来，三相工频高压电源的推广应用，为提高电除尘器除尘效 率、降低电除尘器能耗标准，提供了新的可

2、能和新的选择。本文从电 除尘器单相高压电源引题，较客观地介绍单相高压电源、三相高压电 源技术特点，从而阐述以高效节能型三相电源替代传统单相电源的必 要性。二、常规单相可控硅整流电源基本原理及缺陷如图，基本原理：单相380VAC/50HZ-10工频交流信号，经过 可控硅移相调压、变压器升压和整流后的波形为100HZ脉动信号，。 这个技术已经是相当成熟的，90年代得到普遍推广。但随着排放标 准的提高和节能降耗产业政策的要求，常规单相电源自身原理性的技术缺陷也突现出来。VI图一1）波形脉动大，输出平均电压低，除尘效率低单相电源的输出电压加到ESP所产生的峰值电压比平均电压高 出25%-35%，造成火

3、花放电提前。而且线性度差，当系统阻抗不匹配 和在高浓度粉尘的工况下极易产生火花击穿，容易出现高电压低电流 或低电压大电流的不正常状态，输入电场的功率降低，整体的除尘效 率难以进一步提高。2）功率因数低，电能转换效率低单相供电，初级输入电流大，电网功率因数低，功率因数W.7, 电能转换效率理论计算只有70%，实际为65%左右。超过30%的电能 无法做有用功，不利于节能降耗。也不利于设计制造超大功率整流电 源，难以满足大型发电机组、干法旋窑水泥生产线、钢铁大型烧结机 生产线中电除尘器的要求。一3）不平衡供电单相电源输入为380VAC/50HZ,其中两相工作，另一相处于空载。 在非三电场的电除尘器应

4、用中，相序无法匹配，存在着严重的缺相损 耗。电除尘器选用的电源规格越大，不平衡问题就越严重，无法保障 供电电网的功率因数指标和电网安全运行。列如：对于一台 1000MA/72KV的设备就有271A的电流无法平衡。在四电场或五电场 实际应用中，至少其中一个电场的单相高压电源，无法进行相序组合。三、三相高压硅整流电源三相高压硅整流电源：用三相制，在三相电压对称的条件下，采 用三相380V交流输入，通过三路六只可控硅反并联调压，经三相变 压器升压，三相桥式整流，并联成一路直流高压信号加到电除尘器。 输入具有科学合理的电能应用模式，高的电能转换效率，优越的性价 比。三相电源各相电压、电流、磁通的大小相

5、等，相位上依次相差 120度。如图所示为三相高压电源控制原理图。立立&度若号1、三相高压硅整流电源优点1）功率因数高，电能转换效率高，节能效果好三相高压电源的原理设计决定了其具备更高功率因素和更高的 电源转换效率，因为采用完全的三相调压，三相升压，三相整流，功 率因数M0.95，电源转换效率，87%。电网损耗最小，具有大幅度节 能（30%50% ）的优势。它能有效克服当前单相电除尘高压电源功 率因数低M0.7、单相电源电能转换效率理论计算只有70%,实际为 65%左右的缺点。在输出百流功率相同的情况下，三相电源输入的有 功功率和无功功率都比单相电源小。对于相同输出容量的变压器而 言，三相电源能

6、够大大节约电能，以输入电压为AC380V，输出电流1.0A，输出电压72KV为例对于单项电源：输入电流：Iin = 1.0X72000Q.65/380R290A输入的功率为 Pin = 380X290= 110.2KVA对于三相电源：输入电流：Iin = 1.0X72000/）.85380八3 130A输入的功率为：Pin = 380X130 X 3 85KVA节约的能源比为：110.2KVA85KVA = 25.2KVA25.2KVA/110.2KVA=23%2）有效提高输出电压和电晕功率，能显著提高除尘效率在相同的场强下，三相电源相对于传统的单相高压电源，能有效 提高二次平均电压（15%-

7、25%）和有效二次电流，向电场输送更高的 有效电晕功率。单相高压电源U2/I2波形三相高压电源U2/I2波形通过上两图可看出单相的峰值电压比平均电压高25%-35%，而三相高压电源输出的u2/i2的纹波系数明显小于单相高压电源，其峰值 如上图，假设峰值电压与电场击穿电压都为69kV；单相电源二次 电压平均值（表头显示值）在51kV的时候，电场开始闪络，而三 相电源由于输出波形波动小，其电压平均值接近于峰值电压，为 68 kV，同时，其二次有效电流能得到大幅度的提高。从上图可清 楚得知三相电源输出电压的纹波特性使电场的U-I曲线得到有效 延伸，二次电压平均值与有效电晕电流都得到提高。根据多依奇

8、公式n =1-e-A/Vw （式子中的3为驱进速度，3邛vpvav，p为常数，vp二次 电压峰值，vav为二次电压平均值）可以得出结论：峰值电压乘平均电压 与除尘效率成正比。所以提高二次平均电压就可有效提高除尘效 率。单相电源峰值电压远大于平均电压，造成火花放电提前的缺 点。尤其在用单相电源且闪络点较低、二次电流输出很低的工况 条件下，用三相电源可以显著提高电压平均值和有效电流平均值。电压与平均电压比接近M5%。几乎接近纯直流信号。3）三相供电完全平衡，有利于电网的安全运行因为单相电源在使用中，始终用两相，空一相，在大型电除尘器 中不平衡电流可达到500A以上。而三相电源各相电压、电流、磁通

9、的大小相等，相位上依次相差120度。任何时候电网都是平衡的，是 最科学合理的用电模式，有利于电网的安全运行4）减小除尘变容量及一次电缆线径，节约成本。对于同等容量高压设备而言，由于三相电源的一次电流值比单相 电源一次电流值小50%，所以三相电源的一次电缆的线径显著减小， 对用户而言大大的节约了投资成本以常规一台300MW发电机组为例，配二台双室4电场电除尘器（16 套高压电源设备），电源选用1.2A/72kV规格。技术参数单相电源三相电源单台一次电流IL325A155A单台一次电压VL380V380V单台输入功率S1123KVA100KVA设备数量N161616台输入总功率S总1968KVA1

10、600KVA16台输入总电流IL3128A2431A16台输出总功率S出1392KW1392KW动力变实际功率S入2059KVA1600KVA动力变选型规格2500KVA2000KVA从上表可以看出，对于新上项目，其总除尘变的选型可以降一个规格， 电缆选型也可以降一个规格，可以为用户创造直接、明显的经济效益四、三相和单相电源的性能比较技术指标单相电源三相电源简明比较结论控制系统控制系统1功率因数0.70.95三相功率因数大大高于单相2电能转换小于66%大于87%三相电能转换效率大大效率高于单相3输出波形大于 25%-35%小于5%三相二次波形接近直流纹波系数信号4 输入一次高（以1.0/72为低（以1.0/72为例，I为129A）可减少50%以上额定电流例，I 为 284A）5 输出二次低高可提高15%以上平均电压6 节能效果低高30%-50%7除尘效率低高出口绝对排放量下降20-40%8 性价比低高1.5-3年可收回改造成本单相电疆口1皿三相电疆DHEPTPtDHEPTStDHEPTStDHEPTStDHEP 下阵DHEPTPtDHEP 提高 DHEP 提高40%30%30%9.4%47%25%24%21%五、结论三相高压电源经过近年来的推广应用，以其：输出的平均电压高， 提高除尘效率；三相平衡供电；电能转换效率高（大于等于87%