1、1电除尘整流装置总进线断路器的容量选择关恒祝 刘正魁（中冶北方工程技术有限公司，辽宁 鞍山 114009）摘要：对于烧结厂电除尘器高压整流装置的总进线断路器的容量选择，工程上均采用需要系数法。只要系数选择得当，一般不会出现问题。假如在调试或试运行阶段频繁出现断路器跳闸情况，根据不同的接线形式，采用电路中的复数理论分析方法，会使问题得到有效地解决。关键词：电除尘；整流装置；进线断路器；不对称负荷中图分类号： 文献标识码： A 文章编号：1671-8550（2010）04-0000-000 引言 目前，烧结厂电除尘器高压整流装置部分的设计大都以厂家成套为主，而工厂设计的任务就是将其厂家提供的高压整
2、流及相关低压配电装置供以电源。成套低压配电装置向电除尘器本体上的阴、阳极振打，除尘器室保温和加热等负荷供电，其负荷进线断路器的容量，按照正常负荷计算选取，一般不会出现问题，而高压整流柜的进线断路器选择不当，不仅会影响工程的施工进度，而且会给工程带来不必要的经济损失。因此，在做施工图设计时应引起高度重视。由于电除尘负荷的特殊性，决定了它既不同于电动机负荷，也不同于其他整流负荷，因而有必要对其进线断路器的选择及相关问题进行讨论，以达到正确选择开关设备的目的。1 电除尘负荷的特点及对策 电除尘器是将通过电除尘器室内电场含有粉尘的烟气进行分离，以期达到最佳除尘效果的设备。当无烟尘通过时为空载运行，其电
3、场中的电压和电流均可达到最大，即为额定值；而当有烟尘通过时电流会降低。在烧结厂的具体条件下，烟气的温度越高、含尘浓度越大，其电除尘器的供电电压和电流就越低。这是在设计电除尘器高压整流柜进线断路器时必须要考虑的主要因素之一。另外，每台单相 380V 整流柜均对应于一个电场。每个除尘器室可安装 35 个电场，这会使运行负载变得极不对称，给电气计算和设备选择增加了较大难度。根据上述负荷特点，设计进线断路器时，对运行状态、供电及接线方式均需考虑。依据成套厂家提供的电除尘资料，供电方式可分为：1）单相供电方式。一台高压整流柜对应于一个进线断路器，其容量按照单台高压整流柜一次电流选择即可；2）多台整流柜（
4、一室多电场）共用一个进线断路器，该方式如何选择？可通过工程实例加以说明。2 工程实例与分析计算对某烧结厂电除尘器供配电设计进行分析。基本数据：电除尘器共分为左、右两室，每室 4 个电场（一组） ，每个电场由一台高压整流柜供电，另加一台低压动力柜。每台整流柜一次侧视在功率 159kVA， （注：整流柜二次侧直流数据，在采用需要系数法时可用，本文未列出。 ）低压柜 2负荷 73kW。图 1 低压配电系统图从图 1 可以看出，并列安装的 6 台柜子由厂家成套供货，虚线框内的每个断路器由厂家选择，而我们的任务是给这组柜子送一路电源，并正确选择电源进线断路器 QF 的容量。为便于分析，首先把图 1 改为
5、图 2 接线形式。当前 3 台整流柜首尾连接后，正好组成三角形接线。增加第四台整流柜后，负载就不对称了。图中 Z 为复数阻抗， A、 B、 C 为复数线电流, AB、 BC、 CA 为复数相电流。 根据电除尘负荷的特点，计算时必须考虑最大运行工况，即每台都在满负载运行状态，4 台整流柜全部投入运行情况下选择进线断路器。综上所述，最大运行状态是出现在空载时，而空载往往在设备调试阶段最为凸显（与电动机负荷不一样） 。调试过程顺序为：先投入一台整流柜，当这台运行正常后再投入下一台，以此类推。由于整流负载均为单相交流负荷，所以不能简单地用代数求和方法来计算，更不能直接套用需要系数法来确定（当采用需要系
6、数法时，应将单相负荷换算为等效三相负荷） 。下面可按照现场可能发生的不同组合及接线情况进行分析讨论。3.1 两台单相负载连接情况3.1.1 两台相同单相负载连接 当第一和第四台整流柜连接时，即两个 AB 单相阻抗连接。图 2 四台整流柜连接单线图图 3 两台相同单相负载连接方式已知：Ux=Up=380V(线电压等于相电压),Sp=159kVA(单相视在功率)，则Ip=Sp/Up=418A(单相电流)。设 AB=4180A,则 A= AB= B =4180 3A， A= B=2 AB=8360A。本接线最大线电流为 836A。 结论为连接相同两相负载时， 未连接相的电流为零，其余两相电流相等，都
7、等于单相电流的 2 倍。 43.1.2 两台不同单相负载连接 当第一和第二台整流柜连接时，即AB 相和 BC 相阻抗连接。 借用上面的已知条件则A= AB=4180A , BC=- C=418-120A 。所以根据基尔霍夫电流定律图 4 两台不同单相负载连接方式（KCL）i=0 得， B= BC AB =418-120 4180A =724 -150A， C=418-60A 。本接线最大线电流为 724A。 结论为连接不同两相负载时，其中最大一相线电流与连接不同三相对称负载时线电流值相等。 3.2 3 台单相负载连接情况 3.2.1 3 台不同单相负载连接 当第一至第三台不同相整流柜连接时，即
8、AB、BC、CA3 个单相阻抗连接。这是一种三相负载对称连接的情况。三相对称负载三角形连接存在着下述固定的关系，因为电源电压对称，负载复数阻抗对称，则相电流必对称，功率因数角相等，3 个相电流互隔 120并对称。线电流等于相电流的3 倍，图 5 3 台不同单相负载连接方式相位滞后相应的相电流 30。因此当有 AB=4180A 时 ， 则有 A=3X418-30 A=724-30A， B=724-150A， =724-90A。 3.2.2 两台同相与另一不同相负载连接当第一、第二及第四台整流柜连接时，即两个 AB 相和一个 BC 相阻抗连接。A=2 AB=2X4180=8360A, BC=- C
9、 = 418-120A ， C = 41860A， B = BC A= 418- 1208360=1106161 A。本接线最图 6 两台同相与另一不同相负载连接方式大线电流为 1106A。 结论为 3 台负载不对称连接时，其中最大一相线电流是对称三相负载时的 1.53 倍。需引起注意，因为在只有三相负载的时候，如果三相负载不能对称连接，5容易造成进线断路器调闸（此时断路器一般是按照三相对称选择） 。3.3 4 台单相负载连接情况3.3.1 4 台单相负载其中两台同相（正常情况）当 4 台整流柜按照正常接线时，会有如下关系，AB=BC=CA =418A，设AB=4180A，则 BC=418-1
10、20A, CA=418120A。因为 A=3AB- 30=724-30， B=724-150，C=724-90，则 A= A+ AB=724- 30+ 4180=1106-19A， B= B AB=724-150 4180=1106-161 A。本接线最大线电流为 1 106A。 结论为并接单相负载的两相线电流（ A 和B） ，其值可达到对称三相负载时的 1.53 倍，另外一相电流值不变。3.3.2 4 台单相负载其中两两并接（不正常情况）当 4 台整流柜按照左图方式连接时，属于一种错误接线，是工程当中必须避免的此种接线时的电流情况如下：AC= CA=418-60A， A=2 AB AC CA
11、 =836-0418-60 418图 7 4 台单相负载其中两两并接方式-120=1445-30A， B= 2 AB=8360A, C= CA A C=418-120418- 60=836120A。本接线最大线电流为 1445A。 结论为 4 台单相负载其中两两并接时，其中最大一相线电流是对称三相负载时的 2 倍，是 3.3.1 接线情况的 1.3 倍，所以必须引起注意。4 断路器的选择根据上述的讨论分析及断路器容量选择的原则，该工程示例 4 台整流柜正确接线时，A 相和 B 相线电流均为 1 106A，C 相线电流为 724A。按照最大电流 1 106A 考虑，再加上73kW 负荷的估算电流
12、 103A，所以进线断路器的额定电流1 209A。故可选择 MT16H1 型短路器，其额定电流为 1 600A，长延时整定为 1 280A，短延时整定为 6 400A，瞬时整定为16 000A。5 结语电除尘高压整流柜一次侧均为 380V 单相负载，当三相负载对称连接时即为完整的三角形接线，因此电压、电流及阻抗满足固定的关系式；各单相负载应按照 AB、BC、CA、AB的次序接线，应尽量避免负载并接情况的发生，以减小最大电流出现的可能性；6由于电除尘负荷均为单相交流负荷，单相负载数量不同，接线组合方式不同，因而不能简单地用代数求和的方式来计算，应采用复数（或向量方法）计算。当采用需要系数法时，应将单相负荷换算为等效三相负荷；电除尘器空载运行状况应作为额定运行来考虑，整流器柜成组进线断路器容量应按照全部连接时的最大负荷进行选择。收稿日期：2010-01-03 修回日期：2010-02-20作者简介：关恒祝（1957-）, 男（满族） ，辽宁辽阳人；中冶北方工程技术有限公司自动化室主任工程师，教授级高级工程师，从事工企供配电及电气自动化工程设计。
