张文冲

摘 要：河南省安阳市某风电场使用型号为PCS-9583-HSVG-GL-Y10-16的动态无补偿装置，经5台SVG连接变压器接入35kV I段母线，功率单元模块冷却方式为强制风冷型。安阳地区秋冬季雾霾严重，阴雨天气周期长、空气湿度大，对室外设备防潮要求严格。设备投运后因集装箱内部进入大量潮气问题故障频发，经过设备的综合治理改造，设备运行可靠性明显提高。

关键词：风电场;室外;风冷;集装箱;故障

前言

目前，SVG是最理想的无功补偿方式，采用SVG集装箱式方案具有明显的优势，基建安装工期短、维护量低、损耗低、占地小。因此，大量新投运的风电场使用风冷式室外集装箱设备，但室外集装箱式设备受外界环境影响其运行可靠性，在雨雪天气、高湿环境下导致SVG设备频繁发生故障跳闸，严重影响风电场电气设备和电网安全稳定运行。本文介绍了因外界环境导致的SVG设备频繁跳闸的技改案例。

1 发现问题

1.1 概述

故障现场：根据SVG故障统计分析，故障主要集中在C相模组（最靠近集装箱底部），且主要发生在1-4SVG设备;故障原因大多为集装箱内部进水或潮气过大，SMC板卡受潮导致通信丢帧跳闸或通讯光纤受电压击穿损坏跳闸。原因分析：1.集装箱外部百叶窗不能有效隔绝潮气雨水的进入，模块运行环境恶劣;2.集装箱内部配置有加热器和温控仪数量少，不能满足运行期间除湿要求;3.在冬季环境温度较低、空气湿度较大的环境时，风扇持续高速运行，将更多潮气进入集装箱内部，恶化模组的运行环境。

1.2第一阶段技改-初期改造

问题爆发初期主要尝试的改造项目有：集装箱外部加装雨棚、内部加装防雨漏斗、光纤防护改造等，改善效果不明显。

1.2.1 雨水大量进入，加热器不能满足除湿要求

针对集装箱在雨水天气大量雨水进入集装箱内部，导致SVG故障问题，首先通过防止雨水进入、封堵漏点、加装除湿机等措施来保证集装内部干燥。

集装箱自身的百叶窗带有一定的防雨作用，然而在SVG风机开启，向内吸风且雨势较大的情况下，就会有雨水被吸入集装箱内部的可能形成积水，吸入水汽越多湿度越大，而SVG模组内部的电路板和IGBT都属于较精密的电气元件，在潮湿的环境下就有可能会造成短路产生严重的故障。

SVG集装箱内部原本安装有三个加热器，由KHS-1C温控器控制，湿度在大于等于70%启动，小于60%时停止，温度在小于5℃启动，在大于15℃时停止。但因在风扇开启过程中雨水湿气进入量较大，加热器不能满足箱内的除湿要求。

1.2.2 加装防雨漏斗、增加除湿机

为解决此问题，现在每个集装箱内部增加两个百奥YDA-826E型除湿机用于除湿，并于百叶窗处内侧加挡水漏斗。此时再在下雨天有水汽吸入的情况下，吸入的水汽会先挡在挡水漏斗内壁而不会吸入SVG模组内部，在挡水漏斗内壁的水汽也会凝结顺着内壁缓缓流下。同时，即使有少量水汽进入集装箱导致湿度增大的情况，也会因为有两台除湿机的工作而改善，同时对漏点进行封堵。

目前除湿机设定在湿度大于40%时启动，低风速工作模式，除湿面积可达 60-150㎡，理论上能够满足集装箱内部全部空间的除湿要求。

1.2.3 雨天故障率下降，冬天湿度大天气问题凸显

在冬季天气湿度大，进风口处滤棉无法全部吸附进入集装箱的水份，滤棉饱和后一方面增大进入集装箱内部空气阻力，一方面导致水份直接进入箱体内部。雨雪直接浇淋在百叶窗上，随着进行散热空气流动进行箱体内部，加剧内部环境恶化。

除湿机在SVG运行期间除湿效果不明显，SVG运行期间集装箱内部负压较高，导致除湿机积水不能正常外排，集水槽水满后，除湿机停止工作。

1.2.4 加装防雨棚、等电位连接片

在集装进风口上方加装雨棚，防止雨雪直接浇淋在进风口的滤网上，有效隔绝雨水的直接进行箱体。整改前，光纤悬空易感应悬浮电压对模组外壳放电，整改后将光纤与外壳进行等电位连接

1.2.5修改散热风扇启停逻辑

在SVG风扇启停控制中增加温控启停控制，散热风扇在20℃停止，在70℃启动，来减少空气流动带入集装箱内部潮气，并通过模组自身发热来达到除潮的目的。在投入该控制后，风扇一天内启停在15次左右，在频繁启停对风扇寿命影响不明确的情况下，试运行一段时间后，退出该控制逻辑。

2 深度技改解决问题

2.1 确定最终技改方案并实施

现场结合上述初期改造的经验和实际情况，经过多方多次开会讨论，明确对SVG集装箱箱体进行整体技术改造，改造内容包含：增加加热器、除湿机，热风再循环，远传温、湿度计加装，阀组温度高报警，阀组散热风扇高低速改造：

1、增加加热器、除湿机：每个集装箱加热器由原来的3个增加6个可通过温控器进行调节启停温度的加热器;增加除湿机数量：将除湿机数量由原来的2个增加到4个。

2、热风再循环改造：集装箱出风口增加换气三通，在环境温度较高时运行在外循环，环境温度持续偏低且湿度较大时运行在内循环，同时在两侧安装进风百叶窗，增大进风量，降低进风风速，防止雨水等吸入集装箱内。

3、增加远传温湿度仪：在阀厅内部安装温湿度计，上送至监控后台，保证运行人员实时监控阀厅温度度情况。

4、增加阀组温度高报警功能：在SVG后台增加阀组温度70℃报警功能，当温度超过70℃时，发出声光报警。

5、风扇高低速改造：现场使用为定速风机，改造为星形及角形接线，可以通过人为操作风机运行切换开关来实现风机的星角接切换。星型接线方式风机的最大功率约为角型接线的 2/3，可有效减少风量。

3 结论

3.1 原因分析

根据SVG故障统计分析，故障主要集中在C相模组（最靠近集装箱底部），且主要发生在1-4SVG设备;故障原因大多为集装箱内部进水或潮气过大，导致SMC板卡受潮导致通信丢帧跳闸或通讯光纤受电压击穿损坏跳闸。原因分析：

1.集装箱外部百叶窗不能有效隔绝潮气雨水的进入，模块运行环境恶劣;

2.集装箱内部配置有加热器和温控仪数量少，不能满足运行期间除湿要求;

3.在冬季环境温度较低、空气湿度较大的环境时，风扇持续高速运行，将更多潮气进入集装箱内部，恶化模组的运行环境。

3.2 運行模式

改造后SVG运行模式分为非冬季模式和冬季模式。

1.非冬季模式：气温较高，湿度不高。在SVG运行时，为保证SVG热量充分散去，建将SVG的风机运行方式切换至三角型接法，并将三通风道更切换至外部循环。

2.冬季模式：冬季气温较低，且经常出现大雾天气，湿度较大，因此在SVG运行时，风机运行方式切换至星型接法，并将三通风道切换至内部循环，功率柜柜门的百叶窗可以使用带磁条的布等进行遮挡，减少柜门进风，避免阀厅吸入湿气。

3.3结论

目前已改造完成的SVG运行状况良好，未出现因阴雨天气造成SVG跳闸事件，该技改创新成功且彻底的解决了室外集装箱式SVG设备因环境潮湿等外界原因导致频繁跳闸的问题。月平均单台跳闸次数由1.4下降至0.1次，运行可靠性大幅度提升，年节约成本102.5万元，符合预期要求。

参考文献：

[1]王汉青.通风工程 第2版.机械工业出版社，2018年06月.

[2]国网冀北电力有限公司.无功补偿装置故障典型案例分析.中国电力出版社，2019年11月.