文/劉維斌 易偉 陳俊生 譚志輝

0 引言

隨著海上風(fēng)電場并網(wǎng)裝機容量逐年增加，為保持海上風(fēng)電場并網(wǎng)運行穩(wěn)定性，需配置無功補償裝置（SVG），改善電壓質(zhì)量，提高供電設(shè)備的功率因素，減少輸電線路損耗，實現(xiàn)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的要求，同時降低電網(wǎng)企業(yè)對海上風(fēng)電企業(yè)的經(jīng)濟考核，因此，保障SVG裝置的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。本文針對某海上風(fēng)電場35kV SVG裝置運行環(huán)境情況分析，提出了海島SVG裝置運行環(huán)境改造方案并予以實施取得良好成效，為海上風(fēng)電場同類設(shè)備運行環(huán)境改造提供借鑒。

1 裝置概況

某海上風(fēng)電場海島升壓站建設(shè)配置兩套35kV SVG裝置（以下簡稱樣本），分別接入35kV Ⅰ、Ⅱ段母線，調(diào)節(jié)容量分別為±23Mvar。35kV SVG裝置主要由電抗器、電阻、功率單元模塊、水冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成，安裝布置在海島升壓站無功補償室內(nèi)。電抗器、功率單元模塊、電阻器等部件敞開式安裝在無功補償室內(nèi)，無功補償室原設(shè)計有5個進風(fēng)百葉窗、7個軸流風(fēng)機通風(fēng)孔。該海上風(fēng)電場35kV SVG投運后，由于設(shè)備受濕度及鹽堿腐蝕環(huán)境影響，設(shè)備故障率高，經(jīng)停運組織廠家檢查發(fā)現(xiàn)電路板、柜體、連接銅牌等均銹蝕嚴(yán)重，完成維修更換后進一步對35kV SVG運行環(huán)境特點進行分析，并提出改造方案實施改造。

2 35kV SVG裝置運行環(huán)境改造前情況分析

2.1 無功補償室通風(fēng)環(huán)境

無功補償室原設(shè)計有5個通風(fēng)百葉窗、7個軸流風(fēng)機通風(fēng)孔，無功補償室內(nèi)設(shè)備散發(fā)的熱量通過百葉窗及軸流風(fēng)機與外界空氣交換，達到通風(fēng)散熱的目的。然而海島環(huán)境潮濕，特別是一到下雨天，百葉窗就會出現(xiàn)滲漏雨現(xiàn)象（見圖1）。而SVG裝置的核心部件為電子產(chǎn)品，對環(huán)境較為敏感，對環(huán)境濕度和潔凈度有較高要求。經(jīng)過一段時間的運行觀察，在無功補償室內(nèi)靠百葉窗的功率單元模塊設(shè)備容易受潮濕及腐蝕，沒有達到與外部潮濕空氣隔絕的要求，部分設(shè)備表面出現(xiàn)銅綠及鹽漬現(xiàn)象，導(dǎo)致35kV SVG裝置功率單元模塊易發(fā)生故障（見圖2）。

圖1 某海島升壓站無功補償室改造前的百葉窗狀況

圖2 某海島升壓站無功補償室改造前的軸流風(fēng)機狀況

2.2 缺陷統(tǒng)計分析

通過統(tǒng)計無功補償室環(huán)境改造前的缺陷類型，分析可知35kV SVG裝置缺陷主要為功率單元pcb板和通信故障，故障類型都為硬件故障，解決處理方法均為對故障部件進行更換。缺陷統(tǒng)計具體類型如圖3所示。

圖3 樣本35kV SVG裝置缺陷類型統(tǒng)計

2.3 35kV SVG裝置功率單元模塊pcb板故障

受無功補償室潮氣鹽霧影響，35kV SVG裝置功率單元pcb板內(nèi)部電子回路較脆弱，易發(fā)生短路故障，造成35kV SVG裝置故障停運，經(jīng)統(tǒng)計，樣本35kV SVG裝置已更換故障pcb板共計約4塊。

2.4 35kV SVG裝置功率單元模塊通信故障

35kV SVG裝置頻繁報功率單元模塊光纖斷故障，經(jīng)停運SVG全面檢查后，發(fā)現(xiàn)故障光纖處有明顯放電痕跡，經(jīng)分析判斷為無功補償室環(huán)境潮濕導(dǎo)致功率單元模塊通信光纖絕緣不夠引起爬電（見圖4），造成光纖損壞，以致SVG裝置出現(xiàn)故障停運。

圖4 樣本35kV SVG裝置內(nèi)光纖爬電引起的白點

3 35kV SVG裝置運行環(huán)境改造

3.1 無功補償室采取封閉式改造，隔絕外界潮濕、鹽霧空氣

由于海島環(huán)境潮濕、鹽霧重，為防止35kV SVG裝置受潮濕和鹽霧侵蝕影響，2019年6月，將無功補償室原設(shè)計5個進風(fēng)百葉窗采用2.7㎜厚鋁單板進行封堵，將7臺軸流風(fēng)機增加電動密閉閥并與對應(yīng)的風(fēng)機聯(lián)動開啟及停止運行。通過采取全封閉式的方式，可有效減少35kV SVG設(shè)備與外界潮濕鹽霧空氣接觸，避免SVG功率模塊單元受潮引發(fā)故障。

3.2 無功補償室安裝配置通風(fēng)空調(diào)，保證SVG設(shè)備運行環(huán)境溫度適宜

通過將無功補償室全封閉改造后，考慮SVG裝置運行時絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）產(chǎn)生的發(fā)熱量較高，雖然IGBT熱量通過水冷與外部冷卻風(fēng)扇交換循環(huán)，但無功補償室的室溫將升高，對SVG裝置控制柜元器件等設(shè)備安全運行勢必會造成影響。因此，在無功補償室兩端安裝配置兩臺制冷量為40kW的工業(yè)分體空調(diào)機，以保證無功補償室內(nèi)設(shè)備運行的室溫適宜。經(jīng)現(xiàn)場實際勘查，綜合考慮安全及整體美觀功能，對無功補償室空調(diào)安裝位置提出優(yōu)化方案：室內(nèi)機尺寸為1500㎜×1000㎜×500㎜，通過制作落地長方體支架安裝方式，布置在無功補償室靠山側(cè)內(nèi)墻角；室外機相對應(yīng)安裝在室內(nèi)機相對應(yīng)外墻側(cè)（見圖5至圖6）。

圖5 某海島升壓站無功補償室內(nèi)空調(diào)安裝位置

圖6 某海島升壓站無功補償室外空調(diào)安裝位置

綜合考慮空調(diào)對升壓站用電消耗的問題，根據(jù)無功補償室的室溫情況啟停降溫空調(diào)，保持室溫在26℃左右，特別是冬季環(huán)境溫度較低時，SVG裝置通過水冷完全能保證正常運行，可考慮不需啟動降溫空調(diào)，減少升壓站用電消耗。

3.3 改造成效

通過對無功補償室進行通風(fēng)空調(diào)環(huán)境改造后，35kV SVG裝置運行情況良好，未發(fā)生過故障停運情況，有效地提高了35kV SVG裝置設(shè)備的運行可靠性和延長使用壽命，降低了35kV SVG裝置的故障率，確保了海上風(fēng)電場送出線路電能質(zhì)量以滿足電網(wǎng)安全運行要求。

4 結(jié)語

本文通過對某海上風(fēng)電場海島升壓站SVG裝置潮濕、鹽霧重的運行環(huán)境特點進行分析，為預(yù)防海洋環(huán)境對SVG設(shè)備的腐蝕影響，對SVG設(shè)備間進行改造，達到對設(shè)備的有效防潮防腐功能,提高了SVG設(shè)備運行可靠性。因此，在海上風(fēng)電場同類設(shè)備采取防腐防潮措施中，可進一步推廣應(yīng)用本文方案，促進保障設(shè)備安全運行，降低海上風(fēng)電場設(shè)備故障維護成本。