1.1 灰尘积累严重性很多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
雨雪天气,潮气随冷却风由SVG室或集装箱进入,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:
2)降低绝缘性能
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
解决风冷SVG灰尘和潮气造成的问题,对应方案需要解决的重点:
3)智能自动化需求,如自动通风、自动除湿、自动清灰、智能滤材更换提示等
5)运维便利
SVG集装箱进风口防尘等级低,目前防尘等级≦IP5X,这是灰尘进入的主要原因。
IP5X防尘级别,不适用于强迫风冷的空气散热和防尘;
强迫空气对流散热的防尘,则需要SVG集装箱的进风口防尘级别达到IP6X。
依据标准:GB/T4208-2017 / IEC60529:2013 外壳防护等级(IP代码)
防护等级IP5X:外壳内压力与周围大气压力相同时,无灰尘进入,简称静态防尘即柜体内外无空气循环时,防尘,但有内外压差而空气内外对流时,不能防尘
防护等级IP6X:设备正常工作周期壳内的气压低于周围大气压力, 例如热循环效应引起,在压差≦2KPa 时,应无灰尘进入,简称动态防尘或尘密,该测试标准针对柜体内外存在强迫空气循环时,也须是防尘的
SVG的风量每小时能达到几万立方米,并且风压很大,根据标准,应采用IP6X防护等级通风滤尘装置(耐风压2Kpa).
配置智能通风防尘环控系统,为SVG防尘、防潮提供方案,该系统由智能风扇控制器、IP65过滤风扇及风窗和加热器组成,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;
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)配置前置加热器以防潮除湿:配置室外应用型加热器放置在外侧,这样雨雪天气潮气大时,风进入SVG室或集装箱之前就加热除潮,;
4)自动控制:自动启停过滤风扇,以通风散热;自动控制加热器,以除湿防潮
5.1)检测:SVG室内多点环境温度、湿度和灰尘浓度检测;
5.2)自动清灰:该系统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,以保障通风散热良好和延长滤材使用的期限,降低维护更换间隔和成本;
5.3)手动清灰或清雪:通过中控室的显示控制箱,远程手动清灰或清雪;
5.4)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,更加智能运维和更好保障SVG室运行环境良好;
5.5)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。
5.6)满足散热要求的通风量,以使SVG散热良好。
通常SVG模块的效率≧99%,即每1Mvar的发热量(功耗)约10KW,根据温升与所需风量换算公式:
Q:冷却所需风量
在此方案中,每1Mvar的发热功率按照最大10KW计算,允许内部温升取10ºC(按照SVG集装箱外的环境温度≦35ºC,SVG内部电子和电力元件装置允许的温度≦45 ºC,因此允许内部温升取10ºC),
每1Mvar所需风量Q为≧50m³/Min,折合每小时风量 ≧3000m³/h
30000m³/h,考虑裕量,有效风量按照35000 m³/h计
60000m³/h,考虑裕量,有效风量按照70000 m³/h计
显示控制箱1台、现场控制箱1台,智能风扇控制器3~4只,若干台过滤风扇。
1)分三或四路控制,每一路配置1只智能风扇控制器,分别对应的一路过滤风扇组。
2)自动启停过滤风扇:每一路根据所在位置的温度,自动启停过滤风扇,用来进风(出风利用SVG原风机)),用以通风散热。
说明:过滤风扇在停止时,由于在SVG原配置抽风机的风压下,也会有大量风量从过滤风扇的进入,通常能保障有效散热,此时处于微功耗待机状态。
3)自动清灰:每一路会在对应智能风扇控制器的控制下,自动控制相应的过滤风扇清除积累在滤材外表面的灰尘,;三或四路自清灰功能,依次轮流自动清灰,在自清灰的同时,也保障通风散热良好。
4)滤材更换:每一路根据所在位置的温度和灰尘浓度,自动提示是否需要更换所在回路的滤材。
5)远程监控:具有中控制显示运行状态功能,同时中控室可远程设置参数和手动启停过滤风扇和手动自清灰(手动自清灰,可用于手动清积累在滤材外面的雪)。
图2.5.3.1_1 显示控制箱
1)配置主要部件,如:触摸屏、控制处理电路板和无线通信模块;
2)显示SVG集装箱内各路的温度、湿度和灰尘浓度等数据值;
3)显示各路过滤风扇及智能风扇控制器的运行状态及管理信息;
4)统一设置和调整各路过滤风扇及智能风扇控制器运行参数;
图2.5.3.2_1 智能风扇控制器
1)SVG集装箱(室)内的温度、湿度检测和灰尘浓度检测
2)过滤风扇通风的启、停控制;过滤风扇滤材的自清灰控制;
5)外形尺寸WxDxH(mm):108x66x95mm,安装在SVG室内。
现场控制箱,参见图2.5.3.3_1 现场控制箱,其配置和功能:
图2.5.3.3_1 现场控制箱
1)配置断路器、接触器、无线通信模块和其它元件,用以线路通断控制和线路保护;
2)根据智能风扇的控制命令,直接控制各路过滤风扇的启停、自清灰;
采用型号NFS6626.330-F.230的过滤风扇,参见图2.5.3.4_1,其参数:
图2.5.3.4_1 IP65过滤风扇及风窗
1)防护等级IP65,通过国家CNAS试验室防护等级型式试验,如果试验报告,可联系耐斯普特;;
2)通风效率高,且滤尘级别≧F5(1um灰尘颗粒)