防尘除湿效果卓越;初装成本低;运行成本低:耗能低:同等阀值SVG设备改造方案耗能只占空调方案的3%。经济性非常好:17Mvar的SVG改造后年节约80000元;施工简单;不动SVG设备的主结构;完美解决了客户的痛点问题;越来越多新能源发电场的风冷SVG装置由于灰尘、凝露和雨水进入造成了各种故障或停机。由

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打破国内空白!SVG装置室智能“尘密通风除湿自洁”系统改造方案

2022-10-12 10:50 来源: 耐斯普特(北京)电气技术有限公司 

• 防尘除湿效果卓越;

• 初装成本低;

• 运行成本低:

耗能低:同等阀值SVG设备改造方案耗能只占空调方案的3%。

经济性非常好:17Mvar的SVG改造后年节约80000元;

施工简单;

• 不动SVG设备的主结构;

• 完美解决了客户的痛点问题;

越来越多新能源发电场的风冷SVG装置由于灰尘、凝露和雨水进入造成了各种故障或停机。

由于SVG停机,造成风力发电场、光伏发电场限发电量,造成了很大的损失。

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*SVG设备的运行现状及问题:循环的强制风冷散热导致灰尘和潮气被吸入到SVG装置内

目前风电场上的SVG装置,基本上都是安放在土建房或者集装箱房里,不管是土建房还是集装箱房,我们都统称叫“SVG室”。SVG大部分都是采取强迫风冷散热,也就是SVG机柜上安装了若干个离心风机,通过风管风道将热风往室外进行排风,在风机的强排风下,SVG室内将会产生很大的负压差,室外的冷空气将通过进风口进入到室内,再从室内进入到SVG机柜内部,然后被风机从机柜内部抽到室外,形成一个循环的强制风冷散热。

正是由于SVG室内和室外形成强大的负压差,室外的空气不断的被吸入到室内,再从室内进入到机柜内部,而灰尘和潮气就是随着空气一起被吸入到SVG室内进而进入到SVG机柜内,

*解决灰尘和潮气入侵问题的根源:做到冷空气能进去,灰尘和潮气进不去

要解决灰尘和潮气入侵到SVG室内,就得从SVG室墙体上开设的进风口做文章,要做到冷空气能进去,灰尘和潮气进不去,这才是解决SVG免受灰尘和潮气入侵的根源。

*以往常规改造方案简析:工业除湿机除湿效果非常不理想、将SVG室进行密封处理投入成本高昂而且运行费用非常高、水冷散热改造成本高昂工期特别长。

这些年,很多风电场业主为了解决灰尘及潮气入侵带来的SVG频繁故障问题,也尝试了很多的解决方案,比如在SVG室内增加若干台工业除湿机,对SVG室进行除湿处理,但效果并不理想,因为SVG室不是密闭的,不断的有冷风进去,有热风出来,室外的空气进入到SVG室之后,没经除湿机就直接进入到SVG机柜内部了,除湿效果非常不理想。

也有业主将进风口进行封闭处理,即将SVG室进行密封处理,然后投放几台大功率的工业空调对SVG室进行制冷散热冷却,这种改造方案是可行,但是投入成本非常高昂,单单购买工业空调就要大几十万,工业空调每年所产生的电费又要好几十万,这个代价是非常之大的。

除了这两种方案,也有业主将SVG由强制风冷散热改造成空水冷散热或者水冷散热,但是这个改造工程成本也是非常高昂的,而且这个改造还不是电站业主单方面可以自行改造的,必须得找SVG厂商同意整改才行,牵一动全身,得结合SVG的发热量及控制单元进行综合升级改造才行,改造费用高昂,工期还特别长。

01方案优势简述

1)通风界面使用IP6X最高防尘等级过滤装置,完好防尘,杜绝透尘

2)过滤装置采用定制化结构设计,却能实现耗材更换标准化运维,降低了运维难度,提高了运维效率。

3)同等阀值SVG设备改造方案耗能只占空调改造方案的3%。

4)独有滤材自洁设计,杜绝设备通风界面尘堵造成的负压和散热失效。

5)通风界面使用IPX5防水等级过滤装置,应对大雨雪天气工况

6)过滤装置采用空气热胀降低相对湿度原理,界面除湿方式,有效除湿。

7)信号传输可以达到半径五公里以上,实现设备中控室无延迟远程监控。

8)众多项目改造经验,成熟稳定实施班底,零安全事故过程管理能力,铸造精品改造成效。

02SVG灰尘进入和潮湿进入问题成因及危害

1)灰尘进入的成因:

· 滤材在强风压下,不能防灰尘

强迫风冷散热的电气设备,存在大量灰尘进入的问题,通常是因为通风散热装置(如过滤风窗、防尘滤网)防尘等级≦IP5X而造成的。

依据标准,IP5X防尘等级的过滤风扇或防尘网,仅适用于非强迫风冷(无强迫空气对流的静态)的电气设备防尘,不适用在强迫风冷电气设备的防尘。

· SVG进风滤材所承受的压力分析:

SVG进风窗的面积通常在1㎡左右,SVG所配置离心风扇运行时产生的压强通常≧500Pa,那么集中在1㎡的进风窗滤材上抽力≧500N,相当于50Kg物体重力的抽力,因此防尘效果的好坏关键是滤材在大风压产生的抽力下,宏观和微观都不变形。

SVG、逆变器(变流器)及各种强迫风冷的电气设备本身配置离心风扇或轴流风扇,风扇运行产生高风压、大风量,配置常规IP5X通风滤尘装置是不能防灰尘进入的,这是灰尘进入的主要原因。

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· 不符合防尘标准:

标准:标准GB4208-2017外壳防护等级(见图2.2),IP5X(即防尘5级别)不能防止灰尘进入,因此采用IP5X的通风过滤装置不能防止灰尘进入,根据该标准在强迫风冷工况下且要求防尘等级,应采用符合尘密IP6X的标准(即防尘6的标准)。

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· 通风滤尘装置缺少自洁功能,从而灰尘进入,增加人工和降低发电量

通风防尘滤材使用一段时间后,灰尘被滤材挡住而灰尘积累在滤材,如果不能及时自动清灰(自洁),灰尘堵塞滤材,在离心风扇的强风压下,滤材承受压力到了一定程度,灰尘会被压力拉进电气设备内。

缺少防堵塞功能,不但会增加人工成本,同时还会还在影响发电量,原因是滤材被堵塞后,通风量下降,集装箱内温度上升,被迫人为调低发电功率,从而降低发电量。

· 避免负压的产生:

负压是由于SVG进风窗滤材堵塞,在SVG所配离心风扇强大风压下,产生的负压,解决办法是智能自动控制进行滤材自洁,保持能较长时间通风良好和无堵塞。

2) 潮湿的成因及解决

· 液态水(即雨水)进入:

雨雪天气,雨、雪在风压下,被抽入集装箱。

· 气态水(水蒸气)进入:

雨雪雾天气时,空气湿度几乎100%湿度,在SVG等电气设备强迫风冷散热,气态水蒸气随空气被抽入SVG装置内,因而SVG容易产生因潮湿凝露而产生各种故障。

气态水是空气中的一种成分,其分子量(18)小于空气平均分子量(29),空气能进去的地方,气态水蒸气更容易进入。

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· 温差变化,产生潮湿凝露

逆变器运行时,其本身和集装箱内温度均高,待机状态时,发热量微小,温度快速下降,由于快速温差变化,容易产生潮湿凝露。

03SVG的智能尘密通风除湿自洁系统解决方案(7步改造方案)

耐斯普特公司采用SVG智能尘密通风除湿自洁系统方案,解决SVG通风散热、防尘和除湿防潮的问题,同时还可以对原配离心风机进行各路独立变频调速改造。

1)检测与控制

SVG室内的温度、湿度和灰尘浓度实时检测,并根据参数自动控制通风、防尘、清灰和除湿,形成SVG内部微环境闭环控制

自动控制,手动远程控制(解决异常天气情况的环境控制)

2)通风散热且防尘方案

· 采用IP65防护等级进风窗,保障高效通风散和完好防尘

配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗(已通过中国合格评定国家认可委员会(CNAS)机构IP65防护等级型式检验),保障强迫风冷对流散热(即存在内外压差≦2Kpa且空气对流的工况下,即动态),防止灰尘进入。

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,也需是防尘的;

· 配置自动滤材自洁功能,以防灰尘堵塞滤材

该系统能根据温度和灰尘浓度,自动控制IP65过滤风扇清洁被滤材挡住的灰尘,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。

该功能也很好的解决了滤材透尘的隐患。

· 滤材需要清理提示

该系统自动根据室内温度和灰尘浓度,提示滤材清理或更换的需求信息,更加智能运维和更好的保障SVG室运行环境良好。

3)防液态水(雨水)进入方案

配置IP65防尘级别的过滤风扇及风窗,防水级别提升至IPX5,该产品在进风速≦4m/s工况下,仍能防止雨水进入。

注:根据GB/T 4208-2017《外壳防护等级(IP 代码)》为防止室外大雨时体水进入,SVG进风窗应符合防水级别IPX5并应通过CNAS试验室型式试验测试

防水级别IPX5的测试方法:每单独通风滤尘装置,每分钟喷射水12.5升,连续喷3分钟,应无水进入。

4)气态水(水蒸气)除湿防凝露

我们采用热胀降低相对湿度的方法除湿。

由于SVG通风量巨大,需要对巨大风量实时除湿,工业除湿机的能耗太大,且占用较多空间,而影响SVG内的电气安全距离。

采用热胀降低相对湿度的方法,有两种:进风界面除湿和SVG室内露点控制除湿。

进风界面处除湿:

SVG运行时,采用进风界面处除潮,对潮湿的进气流进行除湿,空气进入室后,SVG运行时发热,借助SVG运行时产生的热量,使湿度继续下降到50~70%,这样空气中的气态水就不会对SVG设备产生危害。

进风界面除湿,可应用在SVG运行和SVG停机时除湿,系统会根据实时温度、湿度状况,自动进行除湿。

5)SVG原配离心风机的变频改造

智能通风防尘系统可检测达32台离心风机所在SVG装置的温度,并可将数据提供给系统控制器,系统控制器可根据采集到的各SVG的温度,独立PID调速控制各离心风机的转速,以使发热量与散热能力匹配,进行有效散热。

6)中控室闭环监控

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,或者湿度异常时等。

7)针对性方案

每个SVG室(集装箱)灰尘状况、潮湿状况,都有自有独特性,我司经验丰富,善于根据SVG室的特点和难点做出针对性方案。

04案例分析:已经改造多个“沙尘暴中”卓越通风防尘的应用案例

沙尘暴天气的苛刻性

每年春天沙尘暴比往年都来得多,来得猛。21年4月15日又有一次大强度的沙尘暴席卷北方,

图4.1是张家口地区沙尘暴的实况发布,图4.2是场站沙尘实况。

1)SVG改造“散热尘”密典型案例

▶案例1

地点及天气状况

该SVG位于张家口地区,在2020年进行了智能通风防尘改造,每年都经历多次沙尘暴的大考。

智能通风防尘方案改造状况,参见图4.3、图4.4和图4.5。

设备配置与安装

在21年4月15~16日强烈沙尘暴的天气中, 该SVG室配置的智能尘密通风除湿自洁系统配置加强滤材自洁的控制逻辑,运行良好,既防止了沙尘暴进入SVG时,同时沙尘没有堵塞滤材,通风保持通畅,SVG室内无负压产生。

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▶案例2

地点及天气状况

该SVG集装箱位于内阿拉善附近区域,沙尘天气非常频繁,采用其它防尘方案改造过,但防尘效果一般,但更容易产生负压和集装箱内温升过高,缺乏室内环境检测和智能自动控制,又采用本方案进行二次改造。

设备配置与安装

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· 应用效果:沙尘暴期间,卓越散热与尘密的效果展示

· 室内空气质量优

SVG室外处于沙尘暴天气,但SVG室内的灰尘颗粒浓度≦12ug/m3(根据空气质量定义,灰尘颗粒浓度≦50ug/m3,为优质空气级别),为非常优质的空气级别,见图4.6。

即使装了内外空气隔绝散热装置,室内的灰尘颗粒浓度通常≦12ug/m3。

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· 沙尘暴过后,SVG室内地面洁净如镜

沙尘暴过后,进入SVG室观察,其地面无灰尘积覆。

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· 系统自洁功能卓越,无堵塞,通风通畅

经过沙尘暴的考验,智能通风防尘系统的滤材自洁功能卓越,无堵塞、通风通畅,室内温升≦6℃。

· SVG室内无负压

由于无堵塞、通风通畅,室内无负压。

05案例分析:SVG“改造除湿效果”典型案例

地点及天气状况

该SVG所在场站位于内蒙阴山附近,夏季多雨,冬天多雪

改造前设备状况

1)未加盖SVG房屋之前故障主要原因是雨雪天气SVG集装箱功率室容易进入雨雪,导致SVG故障频发。

2)SVG房屋由于施工质量原因房屋气水分离器周围密封不严,从气水分离器与墙体缝隙及门缝周围会进入雨雪,所在地区风沙较大,SVG气水分离器所加装的防尘铁网与边框固定不牢固,在大风天气经常发生防尘铁网被风刮破损的情况发生。导致SVG功率室进入雨雪发生故障。

3)故障频次较多主要原因,功率单元板灰尘堆积严重有不同程度的腐蚀现象,发生故障时空气湿度较大,空气中水分进入SVG功率室,功率单元板发生放电短路现象,导致SVG故障,更换单元板后故障消除。

改造前SVG设备运行现状,功率室内灰尘较多,功率单元板灰尘堆积严重存在不同程度的腐蚀现象,雨雪、空气湿度大天气投运会跳闸,只能在这种天气下退出SVG设备,严重影响风电场无功功率输出和电压调整。

设备配置与安装

配置智能尘密通风除湿自洁系统,其中通风尘密除湿装置安装在SVG集装箱进风窗、现场控制箱安装在SVG控制室、远程操控系统安装在用户中控室,见图4.9。

· 卓越散热尘密和除湿效果展示

√ 散热尘密效果显著,不再赘述。

√ 除湿效果非常明显,22年7月22日,当地一天下雨,场站大气湿度≧90%RH,参见图4.10(当地旗县湿度)。通过该系统的自动除湿,在进风量≧56K m3/h 工况下,SVG集装箱的湿度≦68%RH(见图4.11),湿度降低了20%RH之多,在雨天气大进风量的工况下,很好解决了除湿的难题。

06案例安装简介:5步安装方案非常便捷

1) IP65尘密通风除湿装置安装

将SVG室的进风窗,按照下面进行通风通风尘密除湿改造:

根据用户每个SVG室或集装箱的进风窗情况,选择我司匹配尺寸的IP65尘密通风除湿装置,采用金属螺丝将其安装在SVG室的进风窗上,固定后,采用发泡胶、密封胶等材料将周边缝隙封严实,达到IP65级别。

该装置为打开式的门结构,非常便于后期维护和清理。

2) 智能风扇控制器安装

智能风扇控制器安装在SVG集装箱内,采用35mm导轨安装,安装箱合适位置,参见智能风扇控制器安装。

3) 现场控制箱安装

现场控制箱放置于SVG低压室内,用于执行智能风扇控制器的控制执行部件和与远程通信的部件,主电源取自SVG低压室(如负荷满足)或取自场站低压配电室输出回路(在SVG室低压负荷不够的情况下),根据现场设计柜型。

4) 中控控制箱安装

显示控制屏及通信器件,安装在显示控制箱中,该控制箱通常壁挂在场站监控室等位置。

5) 耗材安装

该方案中的耗材为耐大风压的滤材,该滤材可用水冲洗或风吹清灰,优先选风吹清灰,因而可反复使用,通常1~2年,甚至更长时间,无需更换。

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07经济性与维护性分析

1) 初装经济性好

本SVGIP65尘密通风除湿系统方案,经济性好:

初装成本低,能够为用户节省成本;

施工方便,布线少、快捷;

大幅度节省上新水冷SVG的成本。

2)运行经济性好:17Mvar的SVG改造后年节约80000元

某17Mvar的SVG改造后运行1年,耗电约0.94万度,约5640元。见图6.1,月均耗电≦800KWH,图6.2为与空调方案对比的耗电费用,则空调方案耗电约14.1万度,年节约80000元。

· 运行耗电低:

· 人工维护成本低:具有自动控制功能,自动通风散热、自动自洁,减少了大量人工维护成本,开门式设计结构,维护非常便利;

· 耐候性强:全金属设计,耐高温、耐低温,产品生命周期长

3) 智能化程度高方便运维

· 远程监控:SVG室(集装箱)内,实时温度、湿度和灰尘浓度检测与显示,远程可启停控制和设置参数,解决SVG运行时人员不便进入而无法监控的难题;

· 自动运行:自动加强通风散热、自动自洁、自动除湿和自动保护等等

4)可集成扩展SVG离心风机变频调速节能改造

本方案可扩展SVG原配离心风机变频调速改造,实现风量与温度正比例控制,

既满足通风散热,又有效减少大气温度低时的进风量,雨、雪、沙尘天气,往往温度低,风量低。

单位时间内灰尘积累少,结合自洁功能,能更长效的免维护。

还能大量节省电费增效。

08联系我们

耐斯普特 专业致力于电气设备微环境管理的研究、产品开发、方案设计和智能化运维。

耐斯普特 擅长依据用户特定环境(如:高温、高湿环境,沿海潮湿、盐雾环境,北方风沙、温差大环境等)、特定问题和特定需求,量身制定针对性方案,解决用户现场电气设备内微环境的问题!

耐斯普特渠道拓展 耐斯普特凭借强大技术和品牌支持能力,愿意与广大伙伴共同合作,积极致力于解决用户微环境管理核心需求,共赢市场!耐斯普特目前已支持多位合作伙伴共同完成SVG改造项目宣传与项目现场改造多项,由耐斯普特提供核心技术,针对核心技术进行授权,合作伙伴可以自主品牌提供解决方案并进行宣传及实施。

更多SVG改造的详细方案、安装方案和工程案例等资料,欢迎用户和合作伙伴联系我们!

耐斯普特(北京)电气技术有限公司

联系人:刘经理 13520548777 / 15510234466

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