新能源發電場SVG通風防塵、防潮除濕系統解決方案

　　01

　　SVG灰塵和潮濕問題概況

　　1.1灰塵積累嚴重性

　　早期的新能源發電場，如風力發電場、光伏發電場，都配置了風冷的SVG裝置，該裝置能夠快速連續地提供容性和感性無功功率，實現適當的電壓和無功功率控制，保障電力系統穩定、高效、優質地運行來。

　　SVG裝在室內或集裝箱內（以下簡稱SVG室）運行中持續發熱，因此空氣會持續在SVG柜內外循環，運行一段時間，會大量灰塵積累到SVG內部裝置上，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內部灰塵嚴重積

　　1.2SVG內潮氣

　　1.2.1潮氣成因

　　1）運行時設備潮濕凝露問題

　　SVG運行中持續發熱，因此空氣會持續在SVG柜內外循環，在空氣流通時因為當地氣候環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，同時灰塵會產生靜電，造成控制單元故障；

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

　　圖1.3_1SVG內部灰塵嚴重積

　　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：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，采用室內對SVG的3個單元的專門露點控制除濕系統及界面除濕系統雙方案智能除濕

　　專門針對SVG的3個單元配置露點控制除濕系統，解決SVG停機時的潮濕問題；智能風扇控制器會根據進風的濕度，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:

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

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

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

　　根據標準，在電氣設備內外風壓≦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通風、防塵和除潮方案

　　配置智能通風防塵環控系統，為SVG的進風界面提供防塵、除潮方案，該系統由智能風扇控制器、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；

　　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：

　　該系統有自清灰功能，能根據溫度和灰塵濃度，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內空氣濕度達到除潮目的：所配置的智能風扇控制器會根據進風的濕度，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溫度高時，停止界面處的室外型加熱器，避免室內過溫。

　　界面除潮依據：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通風、除潮和防塵方案

　　配置智能通風防塵環控系統，為SVG的進風界面提供防塵、除潮方案，該系統由智能風扇控制器、IP65過濾風扇、室外型加熱器、環境控制器、工業加熱器、中控室顯示控制箱和現場控制箱組成，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溫度高時，停止界面處的室外型加熱器，避免室內過溫。

　　界面除潮依據：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自身運行的發熱，周圍溫升能達到≧10℃，根據凝露曲線，濕度通常會降低到60%以下，這樣SVG設備是不會產生潮濕凝露狀況的。

　　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，該系統由一只控制器、三只感應執行模塊和幾個接觸器組成。

　　該系統通過根據室內凝露溫度，自動控制工業風扇加熱器除濕；根據濕度情況，自動開啟界面處過濾風扇往外排潮氣，使室內的凝露點逐漸穩定在不凝露狀態而防止在SVG設備凝露。

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

　　露點控制除濕機理：依據實時凝露溫度，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；同時根據環境感應執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；

　　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：該系統有自清灰功能，能根據溫度和灰塵濃度，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SVG智能運維方案：

　　1）智能檢測及控制：SVG室內多點環境溫度、濕度和灰塵濃度檢測；根據數據控制過濾風扇啟停、自清加熱器啟停等；

　　2）濾材更換管理功能：該系統自動根據室內溫度和灰塵濃度，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室運行環境良好；

　　3）中控室監控：配置中控室監控箱，實現中控室對SVG室內的環境數據監視，也可以實現遠程手動操作，如雪天時，可遠程手動控制濾材外表面清雪等。

　　4）節約成本：

　　4.1）節約人工成：節約人工清理成本、時間，使現場工作人員省時、省力、省心；

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

　　2.4通風量計算

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

　　Q：冷卻所需風量

　　P：設備內部散熱量（即設備消耗的電功率）

　　ΔTc：允許內部溫升（攝氏度）

　　在此方案中，每1Mvar的發熱功率按照最大10KW計算，允許內部溫升取10C（按照SVG集裝箱外的環境溫度≦35C，SVG內部電子和電力元件裝置允許的溫度≦45C，因此允許內部溫升取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監測和控制配置

　　2.5.1電氣配置

　　顯示控制箱1臺、現場控制箱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。

　　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）遠程監控：具有中控制顯示運行狀態功能，同時中控室可遠程設置參數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集裝箱內各路的溫度、濕度和灰塵濃度等數據值；

　　3）顯示各路過濾風扇及智能風扇控制器的運行狀態及管理信息；

　　4）統一設置和調整各路過濾風扇及智能風扇控制器運行參數；

　　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）內的溫度、濕度檢測和灰塵濃度檢測；

　　2）過濾風扇通風的啟、?？刂?；過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。

　　2.5.3.3現場控制箱

　　現場控制箱，參見圖2.5.3.3_1現場控制箱，其配置和功能：

　　圖2.5.3.3_1現場控制箱

　　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據交互；

　　4）現場安裝，具體尺寸，依據施工要求而定。

　　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：

　　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）根據現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，采用發泡膠、密封膠等材料將周邊縫隙封嚴實，達到IP65級別。

　　現場一共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。

　　支架根據現場狀況，設計成易維護型，如果現場進風窗可拆卸，則設計成固定支架，參見圖4.3.1，如果現場進風窗不可拆卸，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，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現場控制箱安裝

　　現場控制箱放置于SVG低壓室內，用于執行智能風扇控制器的控制執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控產品，改造某些風電場，以某風電場為例介紹。

　　4.1現場情況

　　現場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，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，多點監測環境、多路控制和自動清灰；

　　5）現場控制箱；

　　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內的灰塵。

　　05

　　經濟性分析

　　本SVG智能通風防塵、防潮系統方案，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，同時有很好經濟實用性。

　　5.1智能通風防塵環控方案與空調方案運行經濟性對比

　　圖5.1通風防塵防潮方案與空調方案的年度費用分析

　　本SVG智能通風防塵、防潮系統運行后，運行成本（約）與空調方案的對比，見圖5.1通風防塵防潮方案與空調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，空調方案的年度費用卻20萬元以上，60兆乏的SVG，空調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境問題增加的額外費用對比（以10兆乏為例）

　　SVG因微環境而經常發生意外的故障，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，電網考核產生的費用

　　3）人工清灰的費用

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

　　06

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