线—板式脉冲电晕放电系统研究

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1、线—板式脉冲电晕放电系统研究　李国锋　吴彦　王宁会　　摘要　线—板式电晕放电系统被广泛应用于大型除尘器及烟气脱硫反应器上。通过改变收集极板间距、放电极邻距及脉冲成形电容值，研究这些参数变化对高压ns级脉冲波形的影响，为设计脉冲电晕脱硫反映器内部电极结构提供了实用性实验依据。　　关键词　线—板式　脉冲电晕　烟气脱硫ResearchonLine-plateModelPulseCoronaDischargeSystem　　Abstract　Theline-platemodelcoronadischargesystemiswidelyusedinel

2、ectrostaticprecipitatorandthereactorforSO2removalinfluegas.Bychangingtheplatedistance,dischargeelectrodedistanceandthevalueofpulseformingcapacitor,thepaperresearchestheinfluenceofthosechangesonnshighvoltagepulsewaveforms.Theresultsoftheexperimentprovidebasiaforthedesignofth

3、eelectrodeconfiguration.　　Keywords　line-platemodel　pulsedcorona　SO2removal　　引言　　一般认为影响脉冲电晕特性的因素主要有以下几点：1)脉冲上升前沿时间；2)脉冲电压峰值；3)脉冲宽度；4)气体成分［1］。快的脉冲上升前沿时间和高的脉冲电压峰值可以使电子在自由程内受到突发性强电场(>100kV/cm)的加速而得到足够的能量，它们与中性气体分子和原子进行非弹性碰撞，使这些中性粒子的激发、分解及电离更为强烈。脉冲宽度窄，可有效防止离子(其迁移率为电子的10－3)在电场中加速

4、而引起的能量浪费。　　本文实验在常压空气中进行，不研究气体成分的影响。放电回路参数确定后，研究不同烟气脱硫反应器的电极配置形式及脉冲成形电容对高压ns级脉冲波形的上升前沿时间、峰值及脉冲宽度的影响。　　1　实验装置及测量系统　　1.1　实验装置　　实验装置见图1，C为储能电容，硅碓和电感组成串连谐振电路。旋转火花隙G1导通时，G2断开，对脉冲成形电容CP充电；G1断开时，G2导通，对线—板式反应器放电。脉冲重复频率为40　Hz。图1　实验装置简图　　线—板式反应器的板间距可调，板面积为2000mm×1000mm；放电极为5mm×5mm星型线，

5、安装在一个线框上，放电极邻距d可调。整个线框悬挂在两块板中间，高压脉冲为正极性，由线框一端引入，高压分压器接在同一点上。　　1.2　测量系统　　脉冲电压波形用日本产阻容式分压器测量，阻抗为2000MΩ，电容为6pF。高压引线长0.5m接在高压脉冲输入点上。电流探头为TextronixAM503高带宽电流变换器，探头的闭合线圈卡在反应器的地线上，测量总的脉冲电晕电流。高压分压器及电流探头的输出信号由HP54503A四通道数字式示波器记录，带宽为500mHz，输入阻抗1MΩ，电容6pF。电容测量使用国产LCR数字式电容表。　　因线—板式反应器可看

6、作容性负载，其静态电容为几百个pF，实验中可忽略测量系统的影响。　　2　实验结果及分析　　图1中储能电容C，火花隙G1，硅堆及电感对脉冲成形电容CP充电并保护直流电源。CP、G2及反应器构成放电回路的等效电路见图2，L为回路总电感，R1为回路总电阻，包括火花隙电阻及接线电阻，CRE为反应器的静态电容，R2为起晕后反应器的等效非线性电阻。图2　脉冲电晕放电等效电路图　　在板距150mm，放电极邻距50mm，脉冲成形电容2nF的实验条件下，测得的脉冲电压波形见图3，它是一阻尼振荡波形。火花隙导通之后，LC振荡开始，在脉冲上升前沿时间tr内上升到最

7、大值Up。该振荡迅速衰减，在t=td时刻(td≈5μs)火花隙断开，此时衰减仅由图2中CRE和非线性电阻R2组成的网络决定。图3　反应器上的脉冲电压波形　　0≤t≤td时刻的阻尼振荡用下式表示［2］：其中，K为损失系数0.8≤K≤1；a=R1／2L，R1为回路总电阻，L为回路总电感；ω＝1／,C=CPCRE／（CP＋CRE)；UO为CP的充电电压。　　在t=td时刻，eat1，脉冲电压UD为：UD＝UR＋K（UO－UR)CP/(CP＋CRE)　　　　(2)　　t＞td时，火花隙已经断开，脉冲电压波形仅由CRE和非线性电阻R2组成的网络决定，

8、即：U(t)=UDe－t／τ　　　　　　　　(3)式中：τ＝CRER2。　　脉冲上升前沿可取阻尼振荡周期的一半即：　　2.1　板间距对高压ns级脉冲波形的影响　　脉