新能源發(fā)電場SVG通風防塵、防潮除濕系統(tǒng)解決方案

　　01

　　SVG灰塵和潮濕問題概況

　　1.1灰塵積累嚴重性

　　早期的新能源發(fā)電場，如風力發(fā)電場、光伏發(fā)電場，都配置了風冷的SVG裝置，該裝置能夠快速連續(xù)地提供容性和感性無功功率，實現(xiàn)適當?shù)碾妷汉蜔o功功率控制，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)地運行來。

　　SVG裝在室內(nèi)或集裝箱內(nèi)（以下簡稱SVG室）運行中持續(xù)發(fā)熱，因此空氣會持續(xù)在SVG柜內(nèi)外循環(huán)，運行一段時間，會大量灰塵積累到SVG內(nèi)部裝置上，見圖1.1_1，清理后，運行一段時間會再次大量積累。

　　圖1.1_1SVG內(nèi)部灰塵嚴重積

　　1.2SVG內(nèi)潮氣

　　1.2.1潮氣成因

　　1）運行時設備潮濕凝露問題

　　SVG運行中持續(xù)發(fā)熱，因此空氣會持續(xù)在SVG柜內(nèi)外循環(huán)，在空氣流通時因為當?shù)貧夂颦h(huán)境會有大量潮氣進入嚴重危害設備安全性；

　　2）停運時設備潮濕凝露問題

　　在停運后，潮濕凝露現(xiàn)象更加突出，主要原因：

　　2.1）溫差快速下降，形成凝露

　　停運時，SVG內(nèi)溫度快速下降，濕度隨著溫度下降而快速上升，達到一定程度，在SVG設備上就形成明顯凝露，對SVG設備造成極大危害，影響開機時間及運行時的設備安全。

　　1.2.2凝露危害

　　凝露與電路板或功率模塊上積累的灰塵混合在一起，形成潮泥，會造成：

　　1）電氣間隙和距離減少；

　　2）降低絕緣性能；

　　3）SVG模塊損壞，甚至炸毀；

　　4）控制電路故障。

　　1.3灰塵積累和潮氣混合的后果

　　1）灰塵積累，導致散熱效率降低，熱量持續(xù)積累，從而故障甚至燒毀；

　　2）潮泥破壞電氣性能，形成SVG功率單元故障，如放電、跳閘、甚至放炮；

　　2）控制單元故障：灰塵積累，電路板散熱不良，同時灰塵會產(chǎn)生靜電，造成控制單元故障；

　　3）維護困難：清理內(nèi)部灰塵，需要將內(nèi)部裝置拆卸下來清塵，工作量大、效率低，影響生產(chǎn)和設備安全，見圖1.3_1。

　　圖1.3_1SVG內(nèi)部灰塵嚴重積

　　02

　　SVG防塵和除潮方案

　　2.1方案重點解決的問題

　　解決風冷SVG發(fā)熱和潮氣造成的問題，對應方案需要解決的重點：

　　1）通風散熱有保障，同時須完好防塵

　　2）運行時和停運時的除潮方案，以解決潮氣的影響

　　2.1）SVG運行時，采用進風界面處除潮

　　智能風扇控制器會根據(jù)進風的濕度，自動控制位于進風界面的室外型加熱器，將進風通過升溫以降低濕度的方式進行除濕。

　　界面除潮依據(jù)：雨、霧、雪等高潮濕天氣時，通常溫度≦24℃，這樣通過界面溫升3~5℃，使進風濕度降低到≦70%，既能除濕，也不影響SVG散熱需求；

　　2.2）SVG停機時，采用室內(nèi)對SVG的3個單元的專門露點控制除濕系統(tǒng)及界面除濕系統(tǒng)雙方案智能除濕

　　專門針對SVG的3個單元配置露點控制除濕系統(tǒng)，解決SVG停機時的潮濕問題；智能風扇控制器會根據(jù)進風的濕度，自動控制位于進風界面室外型加熱器，將進風通過升溫以降低濕度的方式進行除濕。

　　3）智能自動化需求，如自動通風、自動除濕、自動清灰、智能濾材更換提示等

　　4）保證通風窗濾材清潔灰塵和潮氣不積累，確保通風散熱

　　5）改造和運行成本低

　　6）運維便利

　　2.2灰塵進入的原因

　　1）現(xiàn)所配的通風濾塵裝置防塵級別低

　　SVG集裝箱進風口防塵等級低，目前防塵等級≦IP5X，這是灰塵進入的主要原因。

　　IP5X防塵級別，不適用于強迫風冷的空氣散熱和防塵；

　　強迫空氣對流散熱的防塵，則需要SVG集裝箱的進風口防塵級別達到IP6X。

　　附IP5X和IP6X防塵標準定義:

　　依據(jù)標準：GB/T4208-2017/IEC:2013外殼防護等級（IP代碼）

　　防護等級IP5X：外殼內(nèi)壓力與周圍大氣壓力相同時，無灰塵進入，簡稱靜態(tài)防塵即柜體內(nèi)外無空氣循環(huán)時，防塵，但有內(nèi)外壓差而空氣內(nèi)外對流時，不能防塵

　　防護等級IP6X：設備正常工作周期殼內(nèi)的氣壓低于周圍大氣壓力,例如熱循環(huán)效應引起，在壓差≦2KPa時，應無灰塵進入，簡稱動態(tài)防塵或塵密，該測試標準針對柜體內(nèi)外存在強迫空氣循環(huán)時，也須是防塵的

　　根據(jù)標準，在電氣設備內(nèi)外風壓≦2Kpa的情況下，應采用IP6X防護等級通風濾塵裝置，而不應采用IP5X通風濾塵裝置。

　　2）灰塵飽和的濾材會喪失防塵功能

　　濾材上的灰塵飽和后，在變流器的離心風機大風壓作用下還會持續(xù)進風，此時在積累在濾材上的灰塵就會在風壓的拉力下，會不斷的進入到變流柜中，這就是濾材透塵的原因，灰塵在濾材積累以使濾材變黑變形（如圖2）。

　　圖2

　　3）柜門密封條不嚴

　　3.1）密封條寬度不夠使密封條與柜門有多處沒有咬合；

　　3.2）密封條厚度小與柜門咬合面積小，沒彈性導致密封不嚴。

　　2.3SVG通風防塵、除潮總體方案

　　2.3.1SVG在高沙塵低濕熱地區(qū)通風、防塵和除潮方案

　　配置智能通風防塵環(huán)控系統(tǒng)，為SVG的進風界面提供防塵、除潮方案，該系統(tǒng)由智能風扇控制器、IP65過濾風扇、室外型加熱器、中控室顯示控制箱和現(xiàn)場控制箱組成，具體性能如下：

　　1）SVG進風窗提升至IP6X防塵且通風良好：配置IP65防塵級別的過濾風扇及風窗，適用于強迫通風且需要防塵的場合，將SVG進風窗的防塵等級提高到IP6X防塵級別，徹底杜絕灰塵進入SVG內(nèi)；

　　2）SVG進風窗提升至IPX5防水：配置IP65防塵級別的過濾風扇及風窗，防水級別提升至IPX5。

　　3）長期內(nèi)保障通風充足、濾材不堵塞和智能更換提示，從根本解決散熱問題：

　　該系統(tǒng)有自清灰功能，能根據(jù)溫度和灰塵濃度，自動控制IP65過濾風扇清除被濾材擋住的灰塵，確保濾材不堵塞，以保障通風散量充足，散熱效果良好，智能更換濾材提示延長濾材使用的期限，降低維護更換間隔和成本，根本解決發(fā)熱問題；

　　4）自動控制：自動啟停過濾風扇，以通風散熱及自清灰；自動控制室外型加熱器，以進風界面除濕防潮；

　　5）滿足散熱要求的通風量：自動清灰功能使濾材不會積累灰塵，解決通風不暢、散熱不好的問題；

　　6）界面除濕降低進入SVG內(nèi)空氣濕度達到除潮目的：所配置的智能風扇控制器會根據(jù)進風的濕度，自動控制位于進風界面室外型加熱器，將進風通過升溫以降低濕度的方式進行除濕。

　　智能風扇控制器會在室內(nèi)溫度高時，停止界面處的室外型加熱器，避免室內(nèi)過溫。

　　界面除潮依據(jù)：雨、霧、雪等高潮濕天氣時，通常溫度≦24℃，這樣通過界面溫升3~5℃，使進風濕度降低到≦70%，既能除濕，也不影響SVG散熱需求。

　　在SVG運行和停機時，如果雨、霧和雪天氣期間，室內(nèi)只防止冷凝除濕設備，是不能除濕的，因為有空氣出、入通道，大氣所攜帶的水蒸氣量很大很大，配置多少冷凝除濕設備，往往都很難達到預期效果。

　　2.3.2SVG在低沙塵高濕熱地區(qū)通風、除潮和防塵方案

　　配置智能通風防塵環(huán)控系統(tǒng)，為SVG的進風界面提供防塵、除潮方案，該系統(tǒng)由智能風扇控制器、IP65過濾風扇、室外型加熱器、環(huán)境控制器、工業(yè)加熱器、中控室顯示控制箱和現(xiàn)場控制箱組成，具體性能如下：

　　1）SVG運行時，采用進風界面處除潮

　　所配置的智能風扇控制器會根據(jù)進風的濕度，自動控制位于進風界面室外型加熱器，將進風通過升溫以降低濕度的方式進行除濕。

　　智能風扇控制器會在室內(nèi)溫度高時，停止界面處的室外型加熱器，避免室內(nèi)過溫。

　　界面除潮依據(jù)：雨、霧、雪等高潮濕天氣時，通常溫度≦24℃，這樣通過界面溫升3~5℃，使進風濕度降低到≦70%，既能除濕，也不影響SVG散熱需求。

　　在SVG運行和停機時，如果雨、霧和雪天氣期間，室內(nèi)只防止冷凝除濕設備，是不能除濕的，因為有空氣出、入通道，大氣所攜帶的水蒸氣量很大很大，配置多少冷凝除濕設備，往往都很難達到預期效果。

　　2）SVG停機時，采用露點控制和進風界面雙方案除潮

　　SVG運行時，在雨、霧、雪天氣狀況下，由于界面除濕已將濕度降到≦70%，再加上SVG自身運行的發(fā)熱，周圍溫升能達到≧10℃，根據(jù)凝露曲線，濕度通常會降低到60%以下，這樣SVG設備是不會產(chǎn)生潮濕凝露狀況的。

　　但是SVG停機時，其設備本身溫度下降，從而濕度上升而凝露，因此這時需要采用凝露點控制除濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一只控制器、三只感應執(zhí)行模塊和幾個接觸器組成。

　　該系統(tǒng)通過根據(jù)室內(nèi)凝露溫度，自動控制工業(yè)風扇加熱器除濕；根據(jù)濕度情況，自動開啟界面處過濾風扇往外排潮氣，使室內(nèi)的凝露點逐漸穩(wěn)定在不凝露狀態(tài)而防止在SVG設備凝露。

　　凝露點控制除濕系統(tǒng)能檢測溫度、濕度和煙霧濃度，在檢測到煙霧時，會自動停止工業(yè)風扇加熱器，保障安全。

　　露點控制除濕機理：依據(jù)實時凝露溫度，即露點溫度(溫、濕度二元關系得出)，控制加熱器使設備溫環(huán)境達不到凝露溫度而有效除濕，彌補僅靠濕度控制除濕不符合凝露規(guī)律的除濕方案；

　　3）雙方案除濕防凝露更有效：兩種除濕方式，根據(jù)控制器自動啟動過濾風扇上加熱器以防潮氣進入；同時根據(jù)環(huán)境感應執(zhí)行模塊自動啟動加熱器解決設備在不運行和密封不嚴而進入的潮氣。

　　4）SVG進風窗提升至IP6X防塵且通風良好：配置IP65防塵級別的過濾風扇及風窗，適用于強迫通風且需要防塵的場合，將SVG進風窗的防塵等級提高到IP6X防塵級別，徹底杜絕灰塵進入SVG內(nèi)；

　　5）SVG進風窗提升至IPX5防水：配置IP65防塵級別的過濾風扇及風窗，防水級別提升至IPX5。

　　6）長期內(nèi)保證通風充足、濾材不堵塞智能更換提示，從根本解決散熱問題：該系統(tǒng)有自清灰功能，能根據(jù)溫度和灰塵濃度，自動控制IP65過濾風扇清除被濾材擋住的灰塵，確保濾材不堵塞，以保障通風散量充足，散熱效果良好，智能更換濾材提示延長濾材使用的期限，降低維護更換間隔和成本，根本解決發(fā)熱問題；

　　7）自動控制：自動啟停過濾風扇，以通風散熱及自清灰；自動控制室外型加熱器，以進風界面除濕防潮；

　　8）滿足散熱要求的通風量：自動清灰功能使濾材不會積累灰塵，解決通風不暢、散熱不好的問題；

　　2.3.3所有地區(qū)SVG智能運維方案：

　　1）智能檢測及控制：SVG室內(nèi)多點環(huán)境溫度、濕度和灰塵濃度檢測；根據(jù)數(shù)據(jù)控制過濾風扇啟停、自清加熱器啟停等；

　　2）濾材更換管理功能：該系統(tǒng)自動根據(jù)室內(nèi)溫度和灰塵濃度，提示濾材更換的需求信息（可在柜門安裝更換指示燈），更加智能運維和更好保障SVG室運行環(huán)境良好；

　　3）中控室監(jiān)控：配置中控室監(jiān)控箱，實現(xiàn)中控室對SVG室內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)視，也可以實現(xiàn)遠程手動操作，如雪天時，可遠程手動控制濾材外表面清雪等。

　　4）節(jié)約成本：

　　4.1）節(jié)約人工成：節(jié)約人工清理成本、時間，使現(xiàn)場工作人員省時、省力、省心；

　　4.2）節(jié)約運維成本：從根本解決SVG因環(huán)境問題的損壞，節(jié)約更換電子設備成本；提高SVG效率從而創(chuàng)造更高效益。

　　2.4通風量計算

　　通常SVG模塊的效率≧99%，即每1Mvar的發(fā)熱量（功耗）約10KW，根據(jù)溫升與所需風量換算公式：

　　Q：冷卻所需風量

　　P：設備內(nèi)部散熱量（即設備消耗的電功率）

　　ΔTc：允許內(nèi)部溫升（攝氏度）

　　在此方案中，每1Mvar的發(fā)熱功率按照最大10KW計算，允許內(nèi)部溫升取10C（按照SVG集裝箱外的環(huán)境溫度≦35C，SVG內(nèi)部電子和電力元件裝置允許的溫度≦45C，因此允許內(nèi)部溫升取10C），

　　每1Mvar所需風量Q為≧50m/Min，折合每小時風量≧3000m/h

　　10Mvar的SVG集裝箱所需風量：

　　m/h，考慮裕量，有效風量按照m/h計

　　20Mvar的SVG集裝箱所需風量：

　　m/h，考慮裕量，有效風量按照m/h計

　　2.5監(jiān)測和控制配置

　　2.5.1電氣配置

　　顯示控制箱1臺、現(xiàn)場控制箱1臺，智能風扇控制器3~4只，若干臺過濾風扇。

　　2.5.2控制邏輯

　　1）分三或四路控制，每一路配置1只智能風扇控制器，分別對應的一路過濾風扇組。

　　2）自動啟停過濾風扇：每一路根據(jù)所在位置的溫度，自動啟停過濾風扇，用來進風（出風利用SVG原風機）），用以通風散熱。

　　說明：過濾風扇在停止時，由于在SVG原配置抽風機的風壓下，也會有大量風量從過濾風扇的進入，通常能保障有效散熱，此時處于微功耗待機狀態(tài)。

　　3）自動清灰：每一路會在對應智能風扇控制器的控制下，自動控制相應的過濾風扇清除積累在濾材外表面的灰塵，；三或四路自清灰功能，依次輪流自動清灰，在自清灰的同時，也保障通風散熱良好。

　　4）濾材更換：每一路根據(jù)所在位置的溫度和灰塵濃度，自動提示是否需要更換所在回路的濾材。

　　5）遠程監(jiān)控：具有中控制顯示運行狀態(tài)功能，同時中控室可遠程設置參數(shù)和手動啟停過濾風扇和手動自清灰（手動自清灰，可用于手動清積累在濾材外面的雪）。

　　2.5.3主要部件

　　2.5.3.1顯示控制箱

　　圖2.5.3.1_1顯示控制箱

　　顯示控制箱的性能和功能：

　　1）配置主要部件，如：觸摸屏、控制處理電路板和無線通信模塊；

　　2）顯示SVG集裝箱內(nèi)各路的溫度、濕度和灰塵濃度等數(shù)據(jù)值；

　　3）顯示各路過濾風扇及智能風扇控制器的運行狀態(tài)及管理信息；

　　4）統(tǒng)一設置和調(diào)整各路過濾風扇及智能風扇控制器運行參數(shù)；

　　5）中文顯示和設置界面；

　　6）中控室壁掛式安裝。

　　2.5.3.2智能風扇控制器

　　圖2.5.3.2_1智能風扇控制器

　　智能風扇控制器，其性能和功能：

　　1）SVG集裝箱（室）內(nèi)的溫度、濕度檢測和灰塵濃度檢測；

　　2）過濾風扇通風的啟、?？刂疲贿^濾風扇濾材的自清灰控制；

　　3）過濾風扇的濾材更換提示；

　　4）配置通信接口RS485，便于遠傳信號。

　　5）外形尺寸WxDxH(mm)：108x66x95mm，安裝在SVG室內(nèi)。

　　2.5.3.3現(xiàn)場控制箱

　　現(xiàn)場控制箱，參見圖2.5.3.3_1現(xiàn)場控制箱，其配置和功能：

　　圖2.5.3.3_1現(xiàn)場控制箱

　　1）配置斷路器、接觸器、無線通信模塊和其它元件，用以線路通斷控制和線路保護；

　　2）根據(jù)智能風扇的控制命令，直接控制各路過濾風扇的啟停、自清灰；

　　3）與顯示控制箱進行數(shù)據(jù)交互；

　　4）現(xiàn)場安裝，具體尺寸，依據(jù)施工要求而定。

　　2.5.3.4過濾風扇

　　采用型號NFS6626.330-F.230的過濾風扇，參見圖2.5.3.4_1，其參數(shù)：

　　圖2.5.3.4_1IP65過濾風扇及風窗

　　1）防護等級IP65，通過國家CNAS試驗室防護等級型式試驗，如果試驗報告，可聯(lián)系耐斯普特；；

　　2）通風效率高，且濾塵級別≧F5(1um灰塵顆粒)

　　3）工作電壓230VAC，支持自清灰；

　　4）根據(jù)現(xiàn)場控制箱接觸器的通斷，進行運行或停止

　　

　　國家認可試驗室IP65防塵防水實測

　　03

　　安裝

　　3.1過濾風扇安裝

　　1）金屬支架功能與安裝：

　　根據(jù)每個SVG室或集裝箱的進風窗情況，設計支架，用于安裝IP65過濾風扇和高防護等級加熱器。

　　金屬支架安裝在SVG室的進風窗上，固定后，采用發(fā)泡膠、密封膠等材料將周邊縫隙封嚴實，達到IP65級別。

　　現(xiàn)場一共16個進風窗，每個進風窗配置10個過濾風窗，其過濾風窗布局示意圖參見圖3.1_2。

　　支架根據(jù)現(xiàn)場狀況，設計成易維護型，如果現(xiàn)場進風窗可拆卸，則設計成固定支架，參見圖4.3.1，如果現(xiàn)場進風窗不可拆卸，則設計成可打開式的門結構，參見圖3.1_1。

　　圖3.1_1開門式支架

　　2）IP65過濾風扇安裝：

　　IP65過濾風扇安裝于根據(jù)于SVG室設計的支架上，并合理布線。

　　3.2智能風扇控制器安裝

　　智能風扇控制器安裝在SVG集裝箱內(nèi)，采用35mm導軌安裝，安裝箱合適位置，參見3.2_1。

　　圖3.2_1智能風扇控制箱安裝

　　3.3現(xiàn)場控制箱安裝

　　現(xiàn)場控制箱放置于SVG低壓室內(nèi)，用于執(zhí)行智能風扇控制器的控制執(zhí)行部件和與遠程通信的部件，主電源取自SVG低壓室（如負荷滿足）或取自場站低壓配電室輸出回路（在SVG室低壓負荷不夠的情況下），安裝參加圖2.5.3.3_1。

　　3.4顯示控制箱

　　顯示控制屏及通信器件，安裝在顯示控制箱中，該控制箱通常壁掛在場站監(jiān)控室等位置，參見圖2.5.3.1_1。

　　04

　　應用案例

　　采用智能通風防塵環(huán)控產(chǎn)品，改造某些風電場，以某風電場為例介紹。

　　4.1現(xiàn)場情況

　　現(xiàn)場SVG容量12.5Mvar，集裝箱安置，遇到的問題：

　　1）灰塵積累嚴重，灰塵清理極為不便

　　2）雨雪天氣，故障頻發(fā)，閃絡、跳閘和模塊放炮，嚴重影響SVG的正常運行。

　　4.2配置方案

　　方案組成：

　　1）IP65過濾風扇45臺；

　　2）風窗支架11臺套；

　　3）高防等級加熱器，45只（選配，如無潮濕問題，則不配置）；

　　4）智能風扇控制器3只，多點監(jiān)測環(huán)境、多路控制和自動清灰；

　　5）現(xiàn)場控制箱；

　　6）中控顯示控制箱。

　　4.3改造后的狀況

　　4.3.1改造后的安裝效果

　　改造后的安裝，見圖4.3.1、圖4.3.2和圖2.5.3.1_1。

　　圖4.3.1SVG進風窗外側

　　圖4.3.2SVG進風窗內(nèi)側

　　4.3.1改造后的運行效果

　　改造后，運行以來，無明顯灰塵進入，SVG沒有因為潮氣及雨雪天氣等惡劣天氣發(fā)生故障。

　　同時濾材上無明顯灰塵積累和堵塞，也無需人工維護清理濾材上和SVG內(nèi)的灰塵。

　　05

　　經(jīng)濟性分析

　　本SVG智能通風防塵、防潮系統(tǒng)方案，造價成本、人工成本低（運行后約3年無須更換濾材）、運行成本低（耗電量低）和自動化程度高，同時有很好經(jīng)濟實用性。

　　5.1智能通風防塵環(huán)控方案與空調(diào)方案運行經(jīng)濟性對比

　　圖5.1通風防塵防潮方案與空調(diào)方案的年度費用分析

　　本SVG智能通風防塵、防潮系統(tǒng)運行后，運行成本（約）與空調(diào)方案的對比，見圖5.1通風防塵防潮方案與空調(diào)方案的年度費用分析。

　　從圖5.1中，看出10兆乏的SVG年度費用通常小于1.45萬，空調(diào)方案的年度費用卻20萬元以上，60兆乏的SVG，空調(diào)方案的年度費用高達132萬元，而智能通風防塵、防潮方案卻約5萬元。

　　5.2改造費用與場站因環(huán)境問題增加的額外費用對比（以10兆乏為例）

　　SVG因微環(huán)境而經(jīng)常發(fā)生意外的故障，因此每年維護的額外費用約20~30萬元，甚至更多，主要分為3部分：

　　1）損壞的SVG模塊或裝置更換的費用

　　2）故障停運時，電網(wǎng)考核產(chǎn)生的費用

　　3）人工清灰的費用

　　而耐斯普特智能通風防塵除濕環(huán)控系統(tǒng)初次安裝費用低、每年維護費用更低，會給用戶每年節(jié)省20萬左右的維護費用。

　　06

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