1概況

1.1SVG受灰塵和潮濕凝露的危害

越來(lái)越多新能源發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)冷SVG裝置由于灰塵、凝露和雨水進(jìn)入造成了各種故障或停機(jī)。

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

1.2常用的解決方案

根據(jù)行業(yè)內(nèi)已經(jīng)存在的解決方案，主要有兩大類：通風(fēng)防塵防潮式方案和密封散熱式方案。

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

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

2）密封散熱式方案：空調(diào)方案

2SVG灰塵進(jìn)入原因和解決方案淺析

2.1灰塵進(jìn)入原因

1）現(xiàn)裝通風(fēng)濾塵裝置，在強(qiáng)迫對(duì)流情況下，灰塵容易進(jìn)入

2）通風(fēng)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(fēng)防塵式方案和密封散熱式方案。

通風(fēng)防塵式方案以氣水分離方案和智能通風(fēng)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(diào)方案為代表。

2.2.1通風(fēng)防塵式方案

該方案是將SVG散熱所用的通風(fēng)濾塵裝置的防護(hù)級(jí)別提升至IP65

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4208-2017《外殼防護(hù)等級(jí)（IP 代碼）》，有內(nèi)外壓差的電氣設(shè)備通風(fēng)，應(yīng)該采用IP6X防塵級(jí)別的通風(fēng)濾塵裝置。

SVG目前所配置的通風(fēng)濾塵裝置多是IP5X防塵等級(jí)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，IP5X防塵等級(jí)的通風(fēng)濾塵裝置適用于靜態(tài)（非內(nèi)外存在風(fēng)壓對(duì)流場(chǎng)合），因此IP5X通風(fēng)濾塵裝置不適用于通風(fēng)散熱防塵的SVG。

從標(biāo)準(zhǔn)上和一些采用該方案的風(fēng)電場(chǎng)反饋，該方案對(duì)于SVG的通風(fēng)防塵是有明顯效果的

該方案應(yīng)該具有防灰塵堵塞濾材功能，有助于自動(dòng)運(yùn)行和減免人工維護(hù)。

如果沒(méi)有配置防灰塵堵塞濾材的功能，在SVG運(yùn)行時(shí)需要每小時(shí)幾萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)立方米的巨大空氣對(duì)流量實(shí)際情況下，往往兩三個(gè)月灰塵就會(huì)堵塞濾材，從而造成強(qiáng)內(nèi)外壓差，灰塵會(huì)在強(qiáng)大抽吸力的作用下，造成透塵、漏塵，灰塵再次進(jìn)入SVG室

通風(fēng)濾塵裝置通過(guò)國(guó)家合格評(píng)定認(rèn)可委員會(huì)試驗(yàn)室的IP6X型式測(cè)試是驗(yàn)證防塵效果的方式

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

但是智能通風(fēng)防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案本身也配置了風(fēng)扇，具有在原裝離心風(fēng)扇風(fēng)量不足時(shí)，加強(qiáng)補(bǔ)充通風(fēng)的功能。

此外，智能通風(fēng)防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案還具有自清灰功能，解決進(jìn)風(fēng)的空氣中攜帶灰塵堵塞濾材的隱患，保障了濾材長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不堵塞、通風(fēng)量不降低和SVG有效散熱，同時(shí)也減免人工維護(hù)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，以10Mvar為例，該功能的每天耗電估計(jì)2.4度電。

由于SVG是高壓裝置，同時(shí)SVG集裝箱空間小，SVG在運(yùn)行期間，人員不能進(jìn)入維護(hù)，因此自清灰功能適應(yīng)了新能源發(fā)電長(zhǎng)期應(yīng)用、免維護(hù)的需求。

2.2.2空調(diào)方案

空調(diào)方案采用制冷方式對(duì)SVG進(jìn)行散熱，因而必須將SVG室的進(jìn)風(fēng)窗、門縫和線纜密封。

密封后，SVG室無(wú)內(nèi)外空氣對(duì)流，因此灰塵無(wú)法進(jìn)入，很好的解決了SVG的灰塵問(wèn)題。

3SVG潮濕凝露產(chǎn)生原因及對(duì)應(yīng)方案淺析

3.1潮濕凝露產(chǎn)生原因

潮濕凝露等原因通常有雨水被抽吸進(jìn)入和氣態(tài)水凝露。

3.2雨水被抽吸進(jìn)入

1）原因

SVG運(yùn)行時(shí)，空氣對(duì)流的風(fēng)壓強(qiáng)、風(fēng)量大，容易將雨水甚至雪抽吸進(jìn)入SVG設(shè)備上

2）解決辦法

如采用空調(diào)方案，由于SVG室的進(jìn)、出風(fēng)處均被密封了，因此自然也就解決了雨水被抽吸進(jìn)去的問(wèn)題

如果采用通風(fēng)防塵防潮式方案，則需要該方案所采用的通風(fēng)濾塵裝置，如過(guò)濾風(fēng)扇或氣水風(fēng)離窗，防水等級(jí)應(yīng)≧IPX5，并應(yīng)經(jīng)過(guò)國(guó)家合格評(píng)定認(rèn)可委員會(huì)試驗(yàn)室測(cè)試認(rèn)定。

同時(shí)通風(fēng)防塵防潮式方案所采用的通風(fēng)濾塵裝置，應(yīng)在SVG運(yùn)行時(shí)正常進(jìn)風(fēng)風(fēng)速情況下，雨水不應(yīng)被吸入。

3.3氣態(tài)水凝露

氣態(tài)水凝露會(huì)經(jīng)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(shí)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(jìn)去的地方，氣態(tài)水更是暢通無(wú)阻。

同時(shí)依據(jù)國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)，任何電氣設(shè)備均是要求滿足相對(duì)濕度，而不是要求空氣的絕對(duì)氣態(tài)水量。原因是，根據(jù)研究，室溫下，水蒸氣的相對(duì)介電常數(shù)為1.00785，空氣的為1.000585，因此不同濕度下的空氣的相對(duì)介電常數(shù)變化不大，可認(rèn)為不隨濕度的變化而變化。

雨、霧、雪天氣時(shí)，為什么SVG容易故障呢，因?yàn)檫@些類天氣時(shí)，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(jìn)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(dòng)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(duì)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(jī)和冷凝除濕機(jī)為代表

2）熱脹降低相對(duì)濕度的方法除濕

熱脹降低相對(duì)濕度的方法除濕，即采用加熱升溫將氣態(tài)水的相對(duì)濕度降低，該除濕方案利用的熱脹原理：升溫時(shí)，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(duì)濕度降低，即使空氣中含有較大的絕對(duì)水蒸氣量，但是也能降低相對(duì)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(kuò)大體積，減少了單位體積內(nèi)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(guān)鍵

為什么SVG停機(jī)、啟機(jī)的過(guò)程容易因潮濕故障？通常是因?yàn)檫^(guò)程中存在溫差變化，室內(nèi)的氣態(tài)水在溫度變化時(shí)形成凝露或形成過(guò)凝露。

經(jīng)過(guò)以上分析和通過(guò)翻閱各SVG設(shè)備的參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)中要求SVG設(shè)備在相對(duì)濕度保持小于90%時(shí)，應(yīng)長(zhǎng)期正常工作。

由于SVG運(yùn)行、停機(jī)和負(fù)荷變化，造成溫差變化，因此應(yīng)保障在動(dòng)態(tài)溫差變化時(shí)，SVG室內(nèi)的環(huán)境濕度始終小于80%是關(guān)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(jié)合現(xiàn)場(chǎng)狀況和經(jīng)濟(jì)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(shí)室外的濕度近似按100%濕度計(jì)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(jī)除濕的淺析

依據(jù)空氣含絕對(duì)水蒸氣量的數(shù)據(jù)，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(shí)）27.2g/m3，70%濕度對(duì)應(yīng)絕對(duì)氣態(tài)水蒸氣量19.04g/m3

以10Mvar的SVG為例，其每小時(shí)空氣交換量≧4萬(wàn)立方米，雨霧天氣時(shí)，按照環(huán)境溫度28℃，每小時(shí)隨空氣進(jìn)入的絕對(duì)氣態(tài)水蒸氣量1088Kg，如果將濕度降為70%，工業(yè)除濕機(jī)每小時(shí)應(yīng)除掉的絕對(duì)氣態(tài)水蒸氣量326Kg。

如果按照規(guī)格為除濕水量25Kg/h（對(duì)應(yīng)功耗10KW），則需要工業(yè)除濕機(jī)≧13臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，總功耗130KW，每小時(shí)耗電130度。

根據(jù)中國(guó)氣象數(shù)據(jù)，按照平均每天2、4、6、8小時(shí)，約耗電分別為9.5、19、28.5和38萬(wàn)度電。

工業(yè)除濕機(jī)通常用在空氣對(duì)流較少的庫(kù)房或高標(biāo)準(zhǔn)車間內(nèi)，如果用在空氣交換量巨大的SVG室，則需要多臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。

注意事項(xiàng)：

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

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

2）空調(diào)降溫散熱和除濕方案淺析

采用空調(diào)方案，應(yīng)將SVG所有的空氣對(duì)流的進(jìn)口封堵，可有效降溫，也可以除濕。

除濕需要根據(jù)實(shí)際情況而定，因?yàn)榕履兜氖荢VG裝置本身，SVG在運(yùn)行時(shí)，溫度高，停機(jī)過(guò)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(jù)凝露曲線，60%的濕度，在溫度下降≧8℃，濕度升到100%（凝露產(chǎn)生），因此采用空調(diào)降溫除濕應(yīng)考慮SVG停機(jī)過(guò)程中由于溫度快速下降而產(chǎn)生的凝露隱患問(wèn)題

空調(diào)方案的耗電分析

空調(diào)方案，需要密封SVG室，因此SVG產(chǎn)生的熱量不能再通過(guò)空氣對(duì)流交換的方式散熱，只能空調(diào)24小時(shí)運(yùn)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(diào)的制冷量應(yīng)≧130KW，按照制冷效率2.5算，空調(diào)的功率約50KW

按照SVG滿載運(yùn)行率70%算，空調(diào)方案的全年耗電估計(jì)約30萬(wàn)度電。

3）氣水風(fēng)離裝置除濕方案淺析

氣水風(fēng)離裝置也稱氣水分離窗，該方案在除濕的方法是：空氣在經(jīng)過(guò)翅片彎道過(guò)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(dòng)下落到底部通過(guò)落水孔排出，同時(shí)空氣中攜帶水汽露珠及鹽霧在翅片上累積也將自動(dòng)下落排出，實(shí)現(xiàn)防水防潮。

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

根據(jù)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?dú)?4、二氧化碳44、）都要低，因此空氣能進(jìn)入的地方，氣態(tài)水（水蒸氣）就能進(jìn)入。

該方案的除氣態(tài)水，沒(méi)說(shuō)明是利用冷縮冷凝方法，還是利用熱脹除濕方法，如果沒(méi)有配置主動(dòng)升溫或降溫的裝置，理論上，氣態(tài)分離裝置的各個(gè)部件溫度應(yīng)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(fēng)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(diǎn)控制除濕。

界面除濕將加熱器安裝在SVG室進(jìn)風(fēng)界面，利用溫濕度監(jiān)測(cè)和控制加熱器自動(dòng)加熱器除濕和防過(guò)溫。

根據(jù)溫度與濕度曲線，溫度上升2~5℃，濕度下降約10~25%。SVG室的進(jìn)風(fēng)速通常0~5m/s，配置合適功率的加熱器，就可以滿足進(jìn)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(jìn)入SVG室，具體下降到濕度，取決于加熱器功率和保障SVG不過(guò)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(shí)，SVG室外溫度通常≦30℃，因此通過(guò)加熱除濕，溫度上升10℃左右是符合SVG運(yùn)行環(huán)境溫度要求的。

界面加熱除濕所需加熱功率計(jì)算：根據(jù)SVG允許的環(huán)境溫度和室內(nèi)外溫差范圍，以10Mvar為例，所需空氣對(duì)流風(fēng)量每小時(shí)約3~5萬(wàn)立方米，以4萬(wàn)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(jù)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(jìn)入SVG室，再由于SVG裝置運(yùn)行時(shí)溫度比SVG進(jìn)風(fēng)口的溫度高出10℃，因此濕度進(jìn)一步下降到約70~50%的安全濕度范圍。這種方案科學(xué)并巧妙的利用了溫度、濕度的二元關(guān)系和SVG本身所發(fā)的熱量，

界面加熱除濕，適用于SVG運(yùn)行且大氣為雨霧雪天氣時(shí)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(shí)數(shù)，各地區(qū)有所差異，考慮裕量情況下，北方2小時(shí)，南方8小時(shí)，按照每天2、4、6、8小時(shí) 界面除濕啟動(dòng)，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(wàn)度。這種除濕方案科學(xué)并巧妙的利用了溫度、濕度的二元關(guān)系和SVG本身所發(fā)的熱量，總的來(lái)看耗電相對(duì)低得多

露點(diǎn)控制除濕，主要用于停機(jī)過(guò)程中，SVG裝置本身溫度快速下降時(shí)的除濕，該過(guò)程，SVG無(wú)或些微自然空氣對(duì)流風(fēng)量，只需要SVG室內(nèi)空氣環(huán)境溫度逐漸下降到正常溫度，保障停機(jī)過(guò)程不凝露。

根據(jù)SVG室內(nèi)空間體積和加熱功率公式，露點(diǎn)控制除濕所需加熱功率約10~15KW

通常SVG每次停過(guò)程至溫度到室溫約0.5小時(shí)，每年按照10次停機(jī)和啟機(jī)，耗費(fèi)約75KWh，考慮到裕量，每年按照200KWh算，相對(duì)界面除濕耗電，可以忽略不計(jì)。

4      幾種方案的耗電量和功能點(diǎn)匯總分析

將氣水分離方案、工業(yè)除濕機(jī)方案、空調(diào)方案和智能通風(fēng)防塵、除濕和防雨水系統(tǒng)方案各自的性能點(diǎn)和耗電量的系統(tǒng)分析如下（耗電均以10Mvar為例，單位：萬(wàn)度）