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                                    絕緣子

                                    當前位置:首頁 > 新聞動態 > 絕緣子

                                    優化電除塵器絕緣子的熱擊穿和老化問題

                                    發布時間:2016/10/11 15:53:24 閱讀次數:

                                      隨著經濟的快速發展,環境污染問題也日漸加重,尤其是化工、水泥、冶煉等行業的發展,在其生產過程中會帶來嚴重的顆粒煙塵,如果不能及時加以處理,將使環境質量急速下降。而電除塵器是清除煙塵的主要設備,但是受到高壓電場和高溫等因素影響,電除塵器中絕緣子發生熱擊穿和老化現象愈加嚴重,優化絕緣配合設計,以滿足電除塵高溫、高壓電場的絕緣要求具有重要意義。


                                      1、電除塵器絕緣子常見問題

                                      1.1 電除塵器絕緣子老化問題

                                      絕緣子出現老化是最為常見的問題之一,不僅降低了電除塵器的使用功能,同時絕緣子一旦老化嚴重失去其應有的絕緣性,將嚴重損害電除塵器。伴隨電除塵器的廣泛使用,絕緣子老化形式和表現出的類別也有所增多,但是無論絕緣子老化以何種形式出現,簡單來說就是受到諸多作用力的影響,使絕緣子絕緣組合結構中介質的電氣性能出現惡化。絕緣子老化問題主要表現為絕緣組合中的固體介質出現了凹坑,或者絕緣材料部分出現氣化,甚至遭受放電分解而形成樹枝狀痕跡等,并且樹枝狀痕跡直徑達到數毫米。

                                      1.2絕緣子被熱擊穿

                                      所謂擊穿,主要是指在固體介質出現放電情況,并且該種放電現象將對固定介質帶來破壞。破壞主要發生在分子結構之中,這樣將使本來具有絕緣性能的材料失去其絕緣性。電除塵器絕緣子出現擊穿,一般伴有電流增加,使固體介質遭受熱擊穿、電子擊穿,以及電場作用帶來的機核擊穿,因此絕緣子的熱擊穿問題往往不是單獨發生,而是彼此之間交替,甚至同時出現,但是熱擊穿問題在絕緣子擊穿中最為顯著。

                                      2、電除塵器絕緣子失效原因分析

                                      2.1 電除塵器絕緣子老化原因

                                      絕緣子出現局部放電,往往是絕緣老化失效的最主要原因,由于絕緣子的絕緣組合中心是固體介質,如果處理的煙氣中存在較多的耐電強度低的氣體,就會與絕緣子表面吸附的粉塵發生擊穿,出現局部放電,從而造成絕緣材料的老化現象。針對不同的絕緣材料,絕緣子出現老化的原因還存在一定的差異,現主要對陶瓷材料和高分子材料進行分析,具體分析電除塵器絕緣子材料的老化原因。

                                      陶瓷材料內部存在一定的氣孔,在高壓電場的作用下,內部氣孔會出現局部放電,由于局部放電會使起暈表面瞬間升溫,經過相關的調查研究表明,每次放電瞬間升溫最高時甚至到1000攝氏度,這無疑造成了氣孔內部與附近氣體形成溫度差異,受到氣孔內部熱膨脹力的影響,產生微裂紋。加之電除塵器在作業時會形成機械振動力,經過多重作用力的相互影響,微裂紋將不斷變大,最后失去其應有的絕緣功能。而對于高分子材料而言,由于局部放電使高分子主鏈分解,高分子材料形成了低分子,并與放電過程產生的其他物質和離子形成氧化反應,造成高分子材料的碳化,從而降低絕緣功能。

                                      2.2絕緣子熱擊穿的原因

                                      絕緣子發生熱擊穿主要是受到電場和溫度等多種因素的復合作用,正是由于電場強度、固體介質的環境溫度,以及介質自身材質等各要素的變化。電除塵器在進行煙氣處理時,絕緣子介質的外電場強度增加,使固體介質中離子平衡遭到破壞,從而導致雪崩擊穿以及本征擊穿等現象。與此之外,受到電除塵器煙氣溫度影響,當介質的環境溫度過高并超過其承受的溫度時,離子的能量不僅有電場強度加給,同時溫度場也將加給一定的能量,這樣電子將發生由價帶到導帶的躍遷,由于進入導帶的電子數量劇增,絕緣結構介質中將出現劇增的電流,從而發生熱擊穿,同時電子在躍遷過程中受隧道效應影響容易發生齊納擊穿。無論電除塵器的絕緣子發生何種形式的熱擊穿,其主要影響因素大致相同。

                                      通過對多種材料的絕緣子進行試驗研究,并對照采取不同電場強度和環境溫度加以作用,總結出絕緣子發生熱擊穿的原因:首先,電場強度及環境溫度越高,絕緣子發生熱擊穿的概率越大,這也是電除塵器在進行煙氣處理時多發生熱擊穿的重要原因。其次,電壓作用時間對熱擊穿強度有著一定的影響,隨著電壓作用時間的加長,擊穿強度將下降,也就是發生擊穿的可能性增大。最后,絕緣子材料的自身特征對于熱擊穿發生也具有重要影響,當介質的導熱系數較小、高溫耐電性能較低、介質較厚散熱困難時,擊穿強度會明顯下降,也就是其臨界擊穿狀態較低極易達到,當前部分行業使用電除塵器進行煙氣處理時,某些絕緣子剛剛上機使用就發生了熱擊穿,究其根源主要是受絕緣子材料自身特性的影響。

                                      3、優化電除塵器絕緣子熱擊穿和老化的有效策略

                                      3.1 延緩絕緣子老化的措施

                                      絕緣子出現老化由局部放電造成,因此要想緩解老化問題,應杜絕或者減少局部放電的發生,而防止局部放電并非易事,應從如下幾個方面進行優化:(1)對于絕緣子結構進行優化設計,一方面,結構表面泄露距離應根據煙氣特點進行確定;另一方面,使電場均勻分布于防塵罩。(2)采用先進的絕緣子制造工藝和技術,減少絕緣子內部氣孔的數量,使局部放電概率盡可能的降低。(3)對絕緣子表面定期進行清理,減少表面附著的灰塵和污染物質。

                                      3.2 預防絕緣子熱擊穿的有效對策

                                      電除塵器絕緣子發生熱擊穿,主要受到電場強度、絕緣材質性能、環境溫度等多種要素影響,但是為了保證電除塵器對煙氣的處理效率,需要在高溫和高電場強度下進行作業,因此防止絕緣子熱擊穿的發生,最有效的方式是對絕緣子材料進行優化選擇。首先,絕緣子材料應具有高溫耐電性能,在電除塵器日常使用中,其固體介質中的離子不會或者較少發生躍遷。其次,進行絕緣子介質設計與制作時,要保證介質厚度適中,既能夠及時散熱,又可以起到良好的絕緣效果。最后,盡可能選擇導熱系數較高的絕緣子材料,電瓷材料的導熱系數越高,發生熱擊穿的概率則越小。經過多年的科學研究,氧化鋁瓷制造絕緣子具有很好的效果,該種材質不僅導熱系數較普通電瓷高,且其高溫耐電性能良好。

                                      4、結語

                                      綜上所述,絕緣子發生老化和熱擊穿問題,對電除塵器的煙氣處理功能帶來了很大制約,隨著電除塵器在各行業的廣泛使用,對電除塵器絕緣子進行優化具有十分重要的意義。結合電除塵器多年的使用經驗,以及對絕緣子進行各項試驗研究表明,絕緣子出現老化主要是受到局部放電的影響,因此對其進行優化時應對絕緣結構進行優化設計,采用先進的制造工藝減少內部氣孔,杜絕或者減少局部放電;而絕緣子出現熱擊穿則受到多種復合作用,為了保證電除塵器對煙氣的處理效率,電場強度與溫度難以改變,因此應對固體介質的材質加以優化,選擇具有高溫耐電性能的絕緣材料。
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