張文沖

摘 要：河南省安陽(yáng)市某風(fēng)電場(chǎng)使用型號(hào)為PCS-9583-HSVG-GL-Y10-16的動(dòng)態(tài)無(wú)補(bǔ)償裝置，經(jīng)5臺(tái)SVG連接變壓器接入35kV I段母線，功率單元模塊冷卻方式為強(qiáng)制風(fēng)冷型。安陽(yáng)地區(qū)秋冬季霧霾嚴(yán)重，陰雨天氣周期長(zhǎng)、空氣濕度大，對(duì)室外設(shè)備防潮要求嚴(yán)格。設(shè)備投運(yùn)后因集裝箱內(nèi)部進(jìn)入大量潮氣問(wèn)題故障頻發(fā)，經(jīng)過(guò)設(shè)備的綜合治理改造，設(shè)備運(yùn)行可靠性明顯提高。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng);室外;風(fēng)冷;集裝箱;故障

前言

目前，SVG是最理想的無(wú)功補(bǔ)償方式，采用SVG集裝箱式方案具有明顯的優(yōu)勢(shì)，基建安裝工期短、維護(hù)量低、損耗低、占地小。因此，大量新投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)使用風(fēng)冷式室外集裝箱設(shè)備，但室外集裝箱式設(shè)備受外界環(huán)境影響其運(yùn)行可靠性，在雨雪天氣、高濕環(huán)境下導(dǎo)致SVG設(shè)備頻繁發(fā)生故障跳閘，嚴(yán)重影響風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文介紹了因外界環(huán)境導(dǎo)致的SVG設(shè)備頻繁跳閘的技改案例。

1 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

1.1 概述

故障現(xiàn)場(chǎng)：根據(jù)SVG故障統(tǒng)計(jì)分析，故障主要集中在C相模組（最靠近集裝箱底部），且主要發(fā)生在1-4SVG設(shè)備;故障原因大多為集裝箱內(nèi)部進(jìn)水或潮氣過(guò)大，SMC板卡受潮導(dǎo)致通信丟幀跳閘或通訊光纖受電壓擊穿損壞跳閘。原因分析：1.集裝箱外部百葉窗不能有效隔絕潮氣雨水的進(jìn)入，模塊運(yùn)行環(huán)境惡劣;2.集裝箱內(nèi)部配置有加熱器和溫控儀數(shù)量少，不能滿足運(yùn)行期間除濕要求;3.在冬季環(huán)境溫度較低、空氣濕度較大的環(huán)境時(shí)，風(fēng)扇持續(xù)高速運(yùn)行，將更多潮氣進(jìn)入集裝箱內(nèi)部，惡化模組的運(yùn)行環(huán)境。

1.2第一階段技改-初期改造

問(wèn)題爆發(fā)初期主要嘗試的改造項(xiàng)目有：集裝箱外部加裝雨棚、內(nèi)部加裝防雨漏斗、光纖防護(hù)改造等，改善效果不明顯。

1.2.1 雨水大量進(jìn)入，加熱器不能滿足除濕要求

針對(duì)集裝箱在雨水天氣大量雨水進(jìn)入集裝箱內(nèi)部，導(dǎo)致SVG故障問(wèn)題，首先通過(guò)防止雨水進(jìn)入、封堵漏點(diǎn)、加裝除濕機(jī)等措施來(lái)保證集裝內(nèi)部干燥。

集裝箱自身的百葉窗帶有一定的防雨作用，然而在SVG風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，向內(nèi)吸風(fēng)且雨勢(shì)較大的情況下，就會(huì)有雨水被吸入集裝箱內(nèi)部的可能形成積水，吸入水汽越多濕度越大，而SVG模組內(nèi)部的電路板和IGBT都屬于較精密的電氣元件，在潮濕的環(huán)境下就有可能會(huì)造成短路產(chǎn)生嚴(yán)重的故障。

SVG集裝箱內(nèi)部原本安裝有三個(gè)加熱器，由KHS-1C溫控器控制，濕度在大于等于70%啟動(dòng)，小于60%時(shí)停止，溫度在小于5℃啟動(dòng)，在大于15℃時(shí)停止。但因在風(fēng)扇開(kāi)啟過(guò)程中雨水濕氣進(jìn)入量較大，加熱器不能滿足箱內(nèi)的除濕要求。

1.2.2 加裝防雨漏斗、增加除濕機(jī)

為解決此問(wèn)題，現(xiàn)在每個(gè)集裝箱內(nèi)部增加兩個(gè)百奧YDA-826E型除濕機(jī)用于除濕，并于百葉窗處內(nèi)側(cè)加擋水漏斗。此時(shí)再在下雨天有水汽吸入的情況下，吸入的水汽會(huì)先擋在擋水漏斗內(nèi)壁而不會(huì)吸入SVG模組內(nèi)部，在擋水漏斗內(nèi)壁的水汽也會(huì)凝結(jié)順著內(nèi)壁緩緩流下。同時(shí)，即使有少量水汽進(jìn)入集裝箱導(dǎo)致濕度增大的情況，也會(huì)因?yàn)橛袃膳_(tái)除濕機(jī)的工作而改善，同時(shí)對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行封堵。

目前除濕機(jī)設(shè)定在濕度大于40%時(shí)啟動(dòng)，低風(fēng)速工作模式，除濕面積可達(dá) 60-150㎡，理論上能夠滿足集裝箱內(nèi)部全部空間的除濕要求。

1.2.3 雨天故障率下降，冬天濕度大天氣問(wèn)題凸顯

在冬季天氣濕度大，進(jìn)風(fēng)口處濾棉無(wú)法全部吸附進(jìn)入集裝箱的水份，濾棉飽和后一方面增大進(jìn)入集裝箱內(nèi)部空氣阻力，一方面導(dǎo)致水份直接進(jìn)入箱體內(nèi)部。雨雪直接澆淋在百葉窗上，隨著進(jìn)行散熱空氣流動(dòng)進(jìn)行箱體內(nèi)部，加劇內(nèi)部環(huán)境惡化。

除濕機(jī)在SVG運(yùn)行期間除濕效果不明顯，SVG運(yùn)行期間集裝箱內(nèi)部負(fù)壓較高，導(dǎo)致除濕機(jī)積水不能正常外排，集水槽水滿后，除濕機(jī)停止工作。

1.2.4 加裝防雨棚、等電位連接片

在集裝進(jìn)風(fēng)口上方加裝雨棚，防止雨雪直接澆淋在進(jìn)風(fēng)口的濾網(wǎng)上，有效隔絕雨水的直接進(jìn)行箱體。整改前，光纖懸空易感應(yīng)懸浮電壓對(duì)模組外殼放電，整改后將光纖與外殼進(jìn)行等電位連接

1.2.5修改散熱風(fēng)扇啟停邏輯

在SVG風(fēng)扇啟停控制中增加溫控啟?？刂?，散熱風(fēng)扇在20℃停止，在70℃啟動(dòng)，來(lái)減少空氣流動(dòng)帶入集裝箱內(nèi)部潮氣，并通過(guò)模組自身發(fā)熱來(lái)達(dá)到除潮的目的。在投入該控制后，風(fēng)扇一天內(nèi)啟停在15次左右，在頻繁啟停對(duì)風(fēng)扇壽命影響不明確的情況下，試運(yùn)行一段時(shí)間后，退出該控制邏輯。

2 深度技改解決問(wèn)題

2.1 確定最終技改方案并實(shí)施

現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合上述初期改造的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)多方多次開(kāi)會(huì)討論，明確對(duì)SVG集裝箱箱體進(jìn)行整體技術(shù)改造，改造內(nèi)容包含：增加加熱器、除濕機(jī)，熱風(fēng)再循環(huán)，遠(yuǎn)傳溫、濕度計(jì)加裝，閥組溫度高報(bào)警，閥組散熱風(fēng)扇高低速改造：

1、增加加熱器、除濕機(jī)：每個(gè)集裝箱加熱器由原來(lái)的3個(gè)增加6個(gè)可通過(guò)溫控器進(jìn)行調(diào)節(jié)啟停溫度的加熱器;增加除濕機(jī)數(shù)量：將除濕機(jī)數(shù)量由原來(lái)的2個(gè)增加到4個(gè)。

2、熱風(fēng)再循環(huán)改造：集裝箱出風(fēng)口增加換氣三通，在環(huán)境溫度較高時(shí)運(yùn)行在外循環(huán)，環(huán)境溫度持續(xù)偏低且濕度較大時(shí)運(yùn)行在內(nèi)循環(huán)，同時(shí)在兩側(cè)安裝進(jìn)風(fēng)百葉窗，增大進(jìn)風(fēng)量，降低進(jìn)風(fēng)風(fēng)速，防止雨水等吸入集裝箱內(nèi)。

3、增加遠(yuǎn)傳溫濕度儀：在閥廳內(nèi)部安裝溫濕度計(jì)，上送至監(jiān)控后臺(tái)，保證運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)控閥廳溫度度情況。

4、增加閥組溫度高報(bào)警功能：在SVG后臺(tái)增加閥組溫度70℃報(bào)警功能，當(dāng)溫度超過(guò)70℃時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。

5、風(fēng)扇高低速改造：現(xiàn)場(chǎng)使用為定速風(fēng)機(jī)，改造為星形及角形接線，可以通過(guò)人為操作風(fēng)機(jī)運(yùn)行切換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的星角接切換。星型接線方式風(fēng)機(jī)的最大功率約為角型接線的 2/3，可有效減少風(fēng)量。

3 結(jié)論

3.1 原因分析

根據(jù)SVG故障統(tǒng)計(jì)分析，故障主要集中在C相模組（最靠近集裝箱底部），且主要發(fā)生在1-4SVG設(shè)備;故障原因大多為集裝箱內(nèi)部進(jìn)水或潮氣過(guò)大，導(dǎo)致SMC板卡受潮導(dǎo)致通信丟幀跳閘或通訊光纖受電壓擊穿損壞跳閘。原因分析：

1.集裝箱外部百葉窗不能有效隔絕潮氣雨水的進(jìn)入，模塊運(yùn)行環(huán)境惡劣;

2.集裝箱內(nèi)部配置有加熱器和溫控儀數(shù)量少，不能滿足運(yùn)行期間除濕要求;

3.在冬季環(huán)境溫度較低、空氣濕度較大的環(huán)境時(shí)，風(fēng)扇持續(xù)高速運(yùn)行，將更多潮氣進(jìn)入集裝箱內(nèi)部，惡化模組的運(yùn)行環(huán)境。

3.2 運(yùn)行模式

改造后SVG運(yùn)行模式分為非冬季模式和冬季模式。

1.非冬季模式：氣溫較高，濕度不高。在SVG運(yùn)行時(shí)，為保證SVG熱量充分散去，建將SVG的風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式切換至三角型接法，并將三通風(fēng)道更切換至外部循環(huán)。

2.冬季模式：冬季氣溫較低，且經(jīng)常出現(xiàn)大霧天氣，濕度較大，因此在SVG運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式切換至星型接法，并將三通風(fēng)道切換至內(nèi)部循環(huán)，功率柜柜門的百葉窗可以使用帶磁條的布等進(jìn)行遮擋，減少柜門進(jìn)風(fēng)，避免閥廳吸入濕氣。

3.3結(jié)論

目前已改造完成的SVG運(yùn)行狀況良好，未出現(xiàn)因陰雨天氣造成SVG跳閘事件，該技改創(chuàng)新成功且徹底的解決了室外集裝箱式SVG設(shè)備因環(huán)境潮濕等外界原因?qū)е骂l繁跳閘的問(wèn)題。月平均單臺(tái)跳閘次數(shù)由1.4下降至0.1次，運(yùn)行可靠性大幅度提升，年節(jié)約成本102.5萬(wàn)元，符合預(yù)期要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王漢青.通風(fēng)工程 第2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2018年06月.

[2]國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司.無(wú)功補(bǔ)償裝置故障典型案例分析.中國(guó)電力出版社，2019年11月.