01
SVG灰尘和潮湿问题概况
1.1 灰尘积累严重性
早期的新能源发电场,如风力发电场、光伏发电场,都配置了风冷的SVG装置,该装置能够快速连续地提供容性和感性无功功率,实现适当的电压和无功功率控制,保障电力系统稳定、高效、优质地运行来。
SVG装在室内或集装箱内(以下简称SVG室)运行中持续发热,因此空气会持续在SVG柜内外循环,运行一段时间,会大量灰尘积累到SVG内部装置上,见图1.1_1,清理后,运行一段时间会再次大量积累。
图1.1_1 SVG内部灰尘严重积
1.2 SVG内潮气
1.2.1 潮气成因
1)运行时设备潮湿凝露问题
SVG运行中持续发热,因此空气会持续在SVG柜内外循环,在空气流通时因为当地气候环境会有大量潮气进入严重危害设备安全性;
2)停运时设备潮湿凝露问题
在停运后,潮湿凝露现象更加突出,主要原因:
2.1)温差快速下降,形成凝露
停运时,SVG内温度快速下降,湿度随着温度下降而快速上升,达到一定程度,在SVG设备上就形成明显凝露,对SVG设备造成极大危害,影响开机时间及运行时的设备安全。
1.2.2 凝露危害
凝露与电路板或功率模块上积累的灰尘混合在一起,形成潮泥,会造成:
1)电气间隙和距离减少;
2)降低绝缘性能;
3)SVG模块损坏,甚至炸毁;
4)控制电路故障。
1.3 灰尘积累和潮气混合的后果
1)灰尘积累,导致散热效率降低,热量持续积累,从而故障甚至烧毁;
2)潮泥破坏电气性能,形成SVG功率单元故障,如放电、跳闸、甚至放炮;
2)控制单元故障:灰尘积累,电路板散热不良,同时灰尘会产生静电,造成控制单元故障;
3)维护困难:清理内部灰尘,需要将内部装置拆卸下来清尘,工作量大、效率低,影响生产和设备安全,见图1.3_1。
图1.3_1 SVG内部灰尘严重积
图2
3) 柜门密封条不严
3.1)密封条宽度不够使密封条与柜门有多处没有咬合;
3.2)密封条厚度小与柜门咬合面积小,没弹性导致密封不严。
2.3 SVG通风防尘、除潮总体方案
2.3.1 SVG在高沙尘低湿热地区通风、防尘和除潮方案
配置智能通风防尘环控系统,为SVG的进风界面提供防尘、除潮方案,该系统由智能风扇控制器、IP65过滤风扇、室外型加热器、中控室显示控制箱和现场控制箱组成,具体性能如下:
1) SVG进风窗提升至IP6X 防尘且通风良好:配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,适用于强迫通风且需要防尘的场合,将SVG进风窗的防尘等级提高到IP6X防尘级别,彻底杜绝灰尘进入SVG内;
2)SVG进风窗提升至IPX5防水:配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,防水级别提升至IPX5。
3) 长期内保障通风充足、滤材不堵塞和智能更换提示,从根本解决散热问题:
该系统有自清灰功能,能根据温度和灰尘浓度,自动控制IP65过滤风扇清除被滤材挡住的灰尘,确保滤材不堵塞,以保障通风散量充足,散热效果良好,智能更换滤材提示延长滤材使用的期限,降低维护更换间隔和成本,根本解决发热问题;
4)自动控制:自动启停过滤风扇,以通风散热及自清灰;自动控制室外型加热器,以进风界面除湿防潮;
5)满足散热要求的通风量:自动清灰功能使滤材不会积累灰尘,解决通风不畅、散热不好的问题;
6)界面除湿降低进入SVG内空气湿度达到除潮目的:所配置的智能风扇控制器会根据进风的湿度,自动控制位于进风界面室外型加热器,将进风通过升温以降低湿度的方式进行除湿。
智能风扇控制器会在室内温度高时,停止界面处的室外型加热器,避免室内过温。
界面除潮依据:雨、雾、雪等高潮湿天气时,通常温度≦24℃,这样通过界面温升3~5℃,使进风湿度降低到≦70%,既能除湿,也不影响SVG散热需求。
在SVG运行和停机时,如果雨、雾和雪天气期间,室内只防止冷凝除湿设备,是不能除湿的,因为有空气出、入通道,大气所携带的水蒸气量很大很大,配置多少冷凝除湿设备,往往都很难达到预期效果。
2.3.2 SVG在低沙尘高湿热地区通风、除潮和防尘方案
配置智能通风防尘环控系统,为SVG的进风界面提供防尘、除潮方案,该系统由智能风扇控制器、IP65过滤风扇、室外型加热器、环境控制器、工业加热器、中控室显示控制箱和现场控制箱组成,具体性能如下:
1) SVG运行时,采用进风界面处除潮
所配置的智能风扇控制器会根据进风的湿度,自动控制位于进风界面室外型加热器,将进风通过升温以降低湿度的方式进行除湿。
智能风扇控制器会在室内温度高时,停止界面处的室外型加热器,避免室内过温。
界面除潮依据:雨、雾、雪等高潮湿天气时,通常温度≦24℃,这样通过界面温升3~5℃,使进风湿度降低到≦70%,既能除湿,也不影响SVG散热需求。
在SVG运行和停机时,如果雨、雾和雪天气期间,室内只防止冷凝除湿设备,是不能除湿的,因为有空气出、入通道,大气所携带的水蒸气量很大很大,配置多少冷凝除湿设备,往往都很难达到预期效果。
2) SVG停机时,采用露点控制和进风界面双方案除潮
SVG运行时,在雨、雾、雪天气状况下,由于界面除湿已将湿度降到≦70%,再加上SVG自身运行的发热,周围温升能达到≧10℃,根据凝露曲线,湿度通常会降低到60%以下,这样SVG设备是不会产生潮湿凝露状况的。
但是SVG停机时,其设备本身温度下降,从而湿度上升而凝露,因此这时需要采用凝露点控制除湿系统,该系统由一只控制器、三只感应执行模块和几个接触器组成。
该系统通过根据室内凝露温度,自动控制工业风扇加热器除湿;根据湿度情况,自动开启界面处过滤风扇往外排潮气,使室内的凝露点逐渐稳定在不凝露状态而防止在SVG设备凝露。
凝露点控制除湿系统能检测温度、湿度和烟雾浓度,在检测到烟雾时,会自动停止工业风扇加热器,保障安全。
露点控制除湿机理:依据实时凝露温度,即露点温度(温、湿度二元关系得出),控制加热器使设备温环境达不到凝露温度而有效除湿,弥补仅靠湿度控制除湿不符合凝露规律的除湿方案;
3)双方案除湿防凝露更有效:两种除湿方式,根据控制器自动启动过滤风扇上加热器以防潮气进入;同时根据环境感应执行模块自动启动加热器解决设备在不运行和密封不严而进入的潮气。
4) SVG进风窗提升至IP6X 防尘且通风良好:配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,适用于强迫通风且需要防尘的场合,将SVG进风窗的防尘等级提高到IP6X防尘级别,彻底杜绝灰尘进入SVG内;
5)SVG进风窗提升至IPX5防水:配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,防水级别提升至IPX5。
6) 长期内保证通风充足、滤材不堵塞智能更换提示,从根本解决散热问题:该系统有自清灰功能,能根据温度和灰尘浓度,自动控制IP65过滤风扇清除被滤材挡住的灰尘,确保滤材不堵塞,以保障通风散量充足,散热效果良好,智能更换滤材提示延长滤材使用的期限,降低维护更换间隔和成本,根本解决发热问题;
7)自动控制:自动启停过滤风扇,以通风散热及自清灰;自动控制室外型加热器,以进风界面除湿防潮;
8)满足散热要求的通风量:自动清灰功能使滤材不会积累灰尘,解决通风不畅、散热不好的问题;
2.3.3 所有地区SVG智能运维方案:
1)智能检测及控制:SVG室内多点环境温度、湿度和灰尘浓度检测;根据数据控制过滤风扇启停、自清加热器启停等;
2)滤材更换管理功能:该系统自动根据室内温度和灰尘浓度,提示滤材更换的需求信息(可在柜门安装更换指示灯),更加智能运维和更好保障SVG室运行环境良好;
3)中控室监控:配置中控室监控箱,实现中控室对SVG室内的环境数据监视,也可以实现远程手动操作,如雪天时,可远程手动控制滤材外表面清雪等。
4)节约成本:
4.1)节约人工成:节约人工清理成本、时间,使现场工作人员省时、省力、省心;
4.2) 节约运维成本:从根本解决SVG因环境问题的损坏,节约更换电子设备成本;提高SVG效率从而创造更高效益。
Q:冷却所需风量
60000m3/h,考虑裕量,有效风量按照70000 m3/h计
图2.5.3.1_1 显示控制箱
图2.5.3.2_1 智能风扇控制器
图2.5.3.3_1 现场控制箱
图2.5.3.4_1 IP65过滤风扇及风窗
国家认可试验室IP65防尘防水实测
图3.1_1 开门式支架
3.2 智能风扇控制器安装
图3.2_1 智能风扇控制箱安装
现场控制箱放置于SVG低压室内,用于执行智能风扇控制器的控制执行部件和与远程通信的部件,主电源取自SVG低压室(如负荷满足)或取自场站低压配电室输出回路(在SVG室低压负荷不够的情况下),安装参加图2.5.3.3_1。
显示控制屏及通信器件,安装在显示控制箱中,该控制箱通常壁挂在场站监控室等位置,参见图2.5.3.1_1。
风电场,以某风电场为例介绍。
6)中控显示控制箱。
图4.3.2 SVG进风窗内侧
同时滤材上无明显灰尘积累和堵塞,也无需人工维护清理滤材上和SVG内的灰尘。
图5.1 通风防尘防潮方案与空调方案的年度费用分析
本SVG智能通风防尘、防潮系统运行后,运行成本(约)与空调方案的对比,见图5.1通风防尘防潮方案与空调方案的年度费用分析。
从图5.1中,看出10兆乏的SVG年度费用通常小于1.45万,空调方案的年度费用却20万元以上,60兆乏的SVG,空调方案的年度费用高达132万元,而智能通风防尘、防潮方案却约5万元。
5.2 改造费用与场站因环境问题增加的额外费用对比(以10兆乏为例)
SVG因微环境而经常发生意外的故障,因此每年维护的额外费用约20~30万元,甚至更多,主要分为3部分:
1)损坏的SVG模块或装置更换的费用
2)故障停运时,电网考核产生的费用
3)人工清灰的费用
而耐斯普特智能通风防尘除湿环控系统初次安装费用低、每年维护费用更低,会给用户每年节省20万左右的维护费用。