1概況

1.1SVG受灰塵和潮濕凝露的危害

越來越多新能源發(fā)電場的風冷SVG裝置由于灰塵、凝露和雨水進入造成了各種故障或停機。

由于SVG停機，造成風力發(fā)電場、光伏發(fā)電場限發(fā)電量，造成了不少的損失。

1.2常用的解決方案

根據行業(yè)內已經存在的解決方案，主要有兩大類：通風防塵防潮式方案和密封散熱式方案。

1）通風防塵防潮式方案：工業(yè)除濕機、氣水分離式方案和智能通風防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案

工業(yè)除濕機方案通常是在現有通風散熱SVG室放置工業(yè)除濕機，以除濕防凝露，因此也歸到了通風式防塵方式方案類

2）密封散熱式方案：空調方案

2SVG灰塵進入原因和解決方案淺析

2.1灰塵進入原因

1）現裝通風濾塵裝置，在強迫對流情況下，灰塵容易進入

2）通風濾塵裝置濾材堵塞而透塵、漏塵

2.2常用的兩種方案

常用的方案有通風防塵式方案和密封散熱式方案。

通風防塵式方案以氣水分離方案和智能通風防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案為代表。

密封散熱式方案以空調方案為代表。

2.2.1通風防塵式方案

該方案是將SVG散熱所用的通風濾塵裝置的防護級別提升至IP65

依據標準GB/T 4208-2017《外殼防護等級（IP 代碼）》，有內外壓差的電氣設備通風，應該采用IP6X防塵級別的通風濾塵裝置。

SVG目前所配置的通風濾塵裝置多是IP5X防塵等級，依據標準，IP5X防塵等級的通風濾塵裝置適用于靜態(tài)（非內外存在風壓對流場合），因此IP5X通風濾塵裝置不適用于通風散熱防塵的SVG。

從標準上和一些采用該方案的風電場反饋，該方案對于SVG的通風防塵是有明顯效果的

該方案應該具有防灰塵堵塞濾材功能，有助于自動運行和減免人工維護。

如果沒有配置防灰塵堵塞濾材的功能，在SVG運行時需要每小時幾萬甚至十幾萬立方米的巨大空氣對流量實際情況下，往往兩三個月灰塵就會堵塞濾材，從而造成強內外壓差，灰塵會在強大抽吸力的作用下，造成透塵、漏塵，灰塵再次進入SVG室

通風濾塵裝置通過國家合格評定認可委員會試驗室的IP6X型式測試是驗證防塵效果的方式

智能通風防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案和氣水分離方案，在進風防塵時，均是利用了SVG原所配離心風扇抽風功能，因此無需額外耗電。

但是智能通風防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案本身也配置了風扇，具有在原裝離心風扇風量不足時，加強補充通風的功能。

此外，智能通風防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案還具有自清灰功能，解決進風的空氣中攜帶灰塵堵塞濾材的隱患，保障了濾材長時間內不堵塞、通風量不降低和SVG有效散熱，同時也減免人工維護。根據數據分析，以10Mvar為例，該功能的每天耗電估計2.4度電。

由于SVG是高壓裝置，同時SVG集裝箱空間小，SVG在運行期間，人員不能進入維護，因此自清灰功能適應了新能源發(fā)電長期應用、免維護的需求。

2.2.2空調方案

空調方案采用制冷方式對SVG進行散熱，因而必須將SVG室的進風窗、門縫和線纜密封。

密封后，SVG室無內外空氣對流，因此灰塵無法進入，很好的解決了SVG的灰塵問題。

3SVG潮濕凝露產生原因及對應方案淺析

3.1潮濕凝露產生原因

潮濕凝露等原因通常有雨水被抽吸進入和氣態(tài)水凝露。

3.2雨水被抽吸進入

1）原因

SVG運行時，空氣對流的風壓強、風量大，容易將雨水甚至雪抽吸進入SVG設備上

2）解決辦法

如采用空調方案，由于SVG室的進、出風處均被密封了，因此自然也就解決了雨水被抽吸進去的問題

如果采用通風防塵防潮式方案，則需要該方案所采用的通風濾塵裝置，如過濾風扇或氣水風離窗，防水等級應≧IPX5，并應經過國家合格評定認可委員會試驗室測試認定。

同時通風防塵防潮式方案所采用的通風濾塵裝置，應在SVG運行時正常進風風速情況下，雨水不應被吸入。

3.3氣態(tài)水凝露

氣態(tài)水凝露會經常造成SVG故障，這是需要解決的重要一環(huán)。但是解決這一環(huán)，須同時做好防塵措施。

3.3.1氣態(tài)水特性分析

氣態(tài)水是空氣中的一種成分，分子量小于空氣平均分子量，空氣能進去的地方，氣態(tài)水更是暢通無阻。

同時依據國標和IEC標準，任何電氣設備均是要求滿足相對濕度，而不是要求空氣的絕對氣態(tài)水量。原因是，根據研究，室溫下，水蒸氣的相對介電常數為1.00785，空氣的為1.000585，因此不同濕度下的空氣的相對介電常數變化不大，可認為不隨濕度的變化而變化。

雨、霧、雪天氣時，為什么SVG容易故障呢，因為這些類天氣時，室外空氣濕度幾乎100%，即處于微凝露的臨界狀態(tài)，隨空氣進去的微凝露，因此容易故障。

3.3.2氣態(tài)水除濕辦法主要方法

1）冷縮冷凝的方法除濕

冷縮冷凝的方法除濕，即采用主動降溫將氣態(tài)水冷凝成液態(tài)水排掉，該除濕方案利用的是冷縮原理：溫度下降，空氣承載的絕對水蒸氣量下降，因而降一部分氣態(tài)水冷凝成了液態(tài)水排掉，從而除濕。

該除濕方法以工業(yè)除濕機和冷凝除濕機為代表

2）熱脹降低相對濕度的方法除濕

熱脹降低相對濕度的方法除濕，即采用加熱升溫將氣態(tài)水的相對濕度降低，該除濕方案利用的熱脹原理：升溫時，含水蒸氣的空氣膨脹，分子距離變大，水蒸氣分子距離也隨之變大，相對濕度降低，即使空氣中含有較大的絕對水蒸氣量，但是也能降低相對濕度，從而除濕。

溫度上升，濕度降低，那么水蒸氣去哪里了呢？主要是氣體膨脹，擴大體積，減少了單位體積內的水蒸氣量。

該除濕方法以加熱除濕為代表。

3.3.2氣態(tài)水除濕的關鍵

為什么SVG停機、啟機的過程容易因潮濕故障？通常是因為過程中存在溫差變化，室內的氣態(tài)水在溫度變化時形成凝露或形成過凝露。

經過以上分析和通過翻閱各SVG設備的參數，標準中要求SVG設備在相對濕度保持小于90%時，應長期正常工作。

由于SVG運行、停機和負荷變化，造成溫差變化，因此應保障在動態(tài)溫差變化時，SVG室內的環(huán)境濕度始終小于80%是關鍵，可以采用冷凝成水排出和加熱降低濕度的兩種方法，并結合現場狀況和經濟性，選擇合適的除濕方案。

3.3.3 氣態(tài)水除濕方案淺析

統(tǒng)一將雨、霧、雪天氣時室外的濕度近似按100%濕度計算，各種防氣態(tài)水潮濕和凝露的方案分析如下

1）工業(yè)除濕機除濕的淺析

依據空氣含絕對水蒸氣量的數據，將100%空氣濕度冷凝成液態(tài)水排出而降至70%的空氣濕度。

室外環(huán)境溫度按照28℃，其飽和氣態(tài)水蒸氣量（即100%濕度時）27.2g/m3，70%濕度對應絕對氣態(tài)水蒸氣量19.04g/m3

以10Mvar的SVG為例，其每小時空氣交換量≧4萬立方米，雨霧天氣時，按照環(huán)境溫度28℃，每小時隨空氣進入的絕對氣態(tài)水蒸氣量1088Kg，如果將濕度降為70%，工業(yè)除濕機每小時應除掉的絕對氣態(tài)水蒸氣量326Kg。

如果按照規(guī)格為除濕水量25Kg/h（對應功耗10KW），則需要工業(yè)除濕機≧13臺同時運行，總功耗130KW，每小時耗電130度。

根據中國氣象數據，按照平均每天2、4、6、8小時，約耗電分別為9.5、19、28.5和38萬度電。

工業(yè)除濕機通常用在空氣對流較少的庫房或高標準車間內，如果用在空氣交換量巨大的SVG室，則需要多臺同時運行。

注意事項：

工業(yè)除濕機只能除濕，但仍需要需要解決隨空氣進入SVG室灰塵所造成的隱患；

工業(yè)除濕機體積較大，因此需要考慮SVG室內的空間，并留夠電氣安全距離。

2）空調降溫散熱和除濕方案淺析

采用空調方案，應將SVG所有的空氣對流的進口封堵，可有效降溫，也可以除濕。

除濕需要根據實際情況而定，因為怕凝露的是SVG裝置本身，SVG在運行時，溫度高，停機過程，本身溫度迅速下降（通常由40℃快速下降到室溫25攝氏度，甚至更低），≧15℃的溫差容易造成SVG裝置本身凝露，根據凝露曲線，60%的濕度，在溫度下降≧8℃，濕度升到100%（凝露產生），因此采用空調降溫除濕應考慮SVG停機過程中由于溫度快速下降而產生的凝露隱患問題

空調方案的耗電分析

空調方案，需要密封SVG室，因此SVG產生的熱量不能再通過空氣對流交換的方式散熱，只能空調24小時運行制冷散熱和除濕。SVG發(fā)熱率約1%，以10Mvar為例，其滿載發(fā)熱量100KW，考慮到裕量，空調的制冷量應≧130KW，按照制冷效率2.5算，空調的功率約50KW

按照SVG滿載運行率70%算，空調方案的全年耗電估計約30萬度電。

3）氣水風離裝置除濕方案淺析

氣水風離裝置也稱氣水分離窗，該方案在除濕的方法是：空氣在經過翅片彎道過程中，空氣所攜帶的水將被金屬翅片分離，水在重力作用下自動下落到底部通過落水孔排出，同時空氣中攜帶水汽露珠及鹽霧在翅片上累積也將自動下落排出，實現防水防潮。

該方案是采用金屬翅片防止空氣中的水進入SVG室，該方案沒有說明是防止的是下雨時空氣中的液態(tài)水，還是氣態(tài)水。

根據氣態(tài)水的分子量（H2O）是18，比空氣中平均分子量29（氧氣O2分子量32、氮氣24、二氧化碳44、）都要低，因此空氣能進入的地方，氣態(tài)水（水蒸氣）就能進入。

該方案的除氣態(tài)水，沒說明是利用冷縮冷凝方法，還是利用熱脹除濕方法，如果沒有配置主動升溫或降溫的裝置，理論上，氣態(tài)分離裝置的各個部件溫度應該同大氣環(huán)境溫度一致，因此具體除氣態(tài)水的效果需要研究。

4）智能通風防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案 除濕淺析

該方案是采用的熱脹原理，利用控制加熱器升溫除濕。加熱升溫除濕采用界面除濕和露點控制除濕。

界面除濕將加熱器安裝在SVG室進風界面，利用溫濕度監(jiān)測和控制加熱器自動加熱器除濕和防過溫。

根據溫度與濕度曲線，溫度上升2~5℃，濕度下降約10~25%。SVG室的進風速通常0~5m/s，配置合適功率的加熱器，就可以滿足進入SVG室空氣上升2~5℃，從而將雨需霧天氣的100%濕度空氣下降到90~75%后，在進入SVG室，具體下降到濕度，取決于加熱器功率和保障SVG不過溫的要求。

SVG裝置通常允許的環(huán)境溫度≧45℃，而雨雪霧天氣時，SVG室外溫度通常≦30℃，因此通過加熱除濕，溫度上升10℃左右是符合SVG運行環(huán)境溫度要求的。

界面加熱除濕所需加熱功率計算：根據SVG允許的環(huán)境溫度和室內外溫差范圍，以10Mvar為例，所需空氣對流風量每小時約3~5萬立方米，以4萬立方米為例，溫度上升2~5（濕度下降10~25%）所需的加熱功率（根據加熱功率公式）25~75KW，平均加熱功率50KW。

界面加熱除濕將100%濕度的空氣將至90~75%后，空氣進入SVG室，再由于SVG裝置運行時溫度比SVG進風口的溫度高出10℃，因此濕度進一步下降到約70~50%的安全濕度范圍。這種方案科學并巧妙的利用了溫度、濕度的二元關系和SVG本身所發(fā)的熱量，

界面加熱除濕，適用于SVG運行且大氣為雨霧雪天氣時的除濕方案，但需要注意的是加熱器必須為防水型的室外加熱器。

由于SVG室外的雨雪霧天氣的年每天平均小時數，各地區(qū)有所差異，考慮裕量情況下，北方2小時，南方8小時，按照每天2、4、6、8小時 界面除濕啟動，其平均天耗電約為100KWh、200KWh、300KWh和400KWh，年平均耗電約3.6、7.2、10.8和14.4萬度。這種除濕方案科學并巧妙的利用了溫度、濕度的二元關系和SVG本身所發(fā)的熱量，總的來看耗電相對低得多

露點控制除濕，主要用于停機過程中，SVG裝置本身溫度快速下降時的除濕，該過程，SVG無或些微自然空氣對流風量，只需要SVG室內空氣環(huán)境溫度逐漸下降到正常溫度，保障停機過程不凝露。

根據SVG室內空間體積和加熱功率公式，露點控制除濕所需加熱功率約10~15KW

通常SVG每次停過程至溫度到室溫約0.5小時，每年按照10次停機和啟機，耗費約75KWh，考慮到裕量，每年按照200KWh算，相對界面除濕耗電，可以忽略不計。

4      幾種方案的耗電量和功能點匯總分析

將氣水分離方案、工業(yè)除濕機方案、空調方案和智能通風防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案各自的性能點和耗電量的系統(tǒng)分析如下（耗電均以10Mvar為例，單位：萬度）