高压静电对环保系统造成的危害

高压静电对环保系统造成的危害

刘胜利

兰州石化动力厂电气三车间 兰州 730060

【摘要】催化剂共有5套相同结构及工作原理的环保装置，这些环保装置都是根据静电原理设计成的除尘系统，即湿式静电除尘系统。该系统主要有两部分组成：1电加热器；2高压静电发生器。自5套系统建成投运3年以来，其中4套运行较平稳，只有二套微球装置的环保系统频繁出现温度不受控、温升不正常、温度上不去等等现象，导致整个系统运行不稳定，除尘效果达不到国家标准，致使企业承受较大损失。

【关键字】电加热；温升；温控；高压静电；环保

0 引言

催化剂二套微球环保系统自建成3年以来，经常出现温度不达标，加热器不工作，温度不受控等现象，经过多次检查，故障原因都是由于加热管或固态继电器损坏造成的。据不完全统计，自该系统运行以来，加热管已更换了25根，固态继电器更换11台左右。而使用相同原理建造的另外4套环保系统出现的上述故障总共不超过10起，其中更换加热管占了9起，只有1起是固态继电器损坏造成的故障。由于二套微球装置环保系统故障率高，承受的罚金较大，因此曾多次联系制造产家来现场查看故障率高的原因，但给出的结论为该装置供电系统电压偏高造成设备损坏。但经过研究发现造成电加热管及固态继电器故障频发的原因与电压无关。本文主要介绍环保系统的工作原理，造成故障频发现象的原因分析及解决办法。

1 环保系统工作原理

其工作原理是通过直流高压发生器，将交流电变成直流电送至除尘器的阳极管束和阴极系统，在阳极管束（捕集极板）和阴极系统（管中放电线）之间形成强大的电场，使湿法除尘脱硫后烟气通过阳极管束时，其中的含湿粒子分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，这些电子及离子在电场力的作用下作定向运动，构成了捕集含湿粒子的媒介。上述带负电子微粒荷电，在高压电场力的作用下，定向运动抵达到捕集的阳极管束内面板上，荷电粒子在极板上释放电子，于是含湿粒子被集聚，在重力作用下流到或被冲洗至除尘器下方的循环液体系中，这样就达到了净化除尘除雾的目的。

2 环保系统故障原因分析

2．1系统过电压

在多次发生电加热管及固态继电器故障后认为是系统电压偏高造成，我们在故障排除后对电力系统电压进行跟踪监测，并将该装置系统电压值与另外4套装置进行对比，结果如下：

跟踪监测电压值时长达8天，从监测的数据可以看出，二套微球装置系统电压最低400V，最高425V，其余装置基本相同，未出现过压现象，并且电加热管的耐受电压单相可达250V，固态继电器三相耐受电压达到480V，系统电压远未达到能损坏配件的电压，因此系统电压原因可排除。

2.2 与产品质量差有关

进一步研究认为在相同工况，环境也无差别的情况下，只有二套微球装置频繁烧断电加热电阻丝，并将固态继电器击穿，与电加热管质量及固态继电器本身无关，同一批次产品用在其它装置环保系统中均未出现频繁击穿故障，因此可以排除产品质量问题。

2.3 电缆放电现象

再对现场及控制柜深入研究发现，当设备运行时控制柜内存在轻微异响，通过仔细寻找及观察发现，异响来源于电加热控制柜内未使用的剩余电缆存在对控制柜柜体放电现象，且为持续放电。通过查找电缆源头，这些电缆是由于电加热为单相工作电压，施工方敷设的电缆为5芯线，现场每组电加热只使用了2根相线及1根接地线，剩余的电缆线头一端存放在电加热接线盒内，一端存放在电加热控制柜内。

每套环保系统电加热共4套，每套为3组电加热管，因此共有24根剩余电缆存放于电加热柜中，由于施工方在建成该装置后未对剩余电缆两端进行绝缘包扎处理，电缆头铜线处于裸漏状态，控制柜内电缆头与柜体金属碰触或靠近都有放电现象，并伴随异响出现。

3.控制柜内静电产生原因 及后果

我们对其他4套环保系统检查后发现剩余电缆均有绝缘包扎处理。因此初步判定是由于静电放电造成设备过压，最终烧断电加热电阻丝和击穿固态继电器，导致环保系统故障频繁发生。

从现场观察分析得出，持续释放的静电来自于高压静电发生器产生的10万伏高压静电，该静电通过电加热管接线柱底座缝隙传入电加热管接线盒内，最后沿着电缆进入电加热控制柜内，最终造成设备电压升高，击穿设备。

4．静电对设备造成危害的原因分析

我们将单根电缆对柜体底板放电现象模型化，就是6mm的圆板形成的电容，该电容C=eS/d，e为介电常数，s为电容面积，d为极板间距；电缆是直径6mm的圆形电缆，与底板形成6mm的电容，两级间为空气，介电常数e=1；通过计算，S=2.8*10

^-5；d约为1毫米，那么C≈2.8*10^-2；对地电流计算I=3ωCU；ω为常数314，I≈0.9A，该电流与导线内阻形成较大电压，对设备造成过电压现象，持续一段时间后就会击穿设备。

5.静电对设备的损害形式

静电对设备的损害有以下几种形式：

1静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。

2静电放电破坏，使元件受损不能工作（完全破坏）。

3静电放电场或电流产生的热使元件受伤（潜在损伤）。

4静电放电产生的电磁场幅度很大，谱极宽，对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）。

6 结论

引起环保系统故障频发的最终原因是由于密封不严高压静电外泄，电缆未进行绝缘处理，形成静电磁场感应效应，导致设备长期处于过电压运行状态，形成每隔一段时间烧毁设备的现象。找到原因后我们对现场电加热管接线住处进行了密封处理，对剩余电缆裸漏处进行绝缘处理，并对控制柜内的所有电缆进行绝缘处理。经过近一年的跟踪观察，二套微球环保系统故障率明显下降，固态继电器故障未发生一次，加热管只更换过1根，这还是故障处理前加热管本身长期带病运行造成的故障。静电对设备的损害较明显，尤其是高压静电持续放电的情况下，对人体及设备具有极大隐患。

参考文献

1. 万遇良．机电一体化技术概览.北京工业大学出版社，1999年：85

［2］刘强、刘志强.静电及其在除尘系统中的应用[J].衡水学院学报.2011.13(1)105

［3］张成义. 电磁场与电磁波.机械工业出版社.2017.04,第15页

［4］静电场、电磁感应，百度百科

［5］徐金华.静电的产生与静电危害全解.百度文库