文/劉維斌 易偉 陳俊生 譚志輝

0 引言

隨著海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)裝機(jī)容量逐年增加，為保持海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，需配置無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVG），改善電壓質(zhì)量，提高供電設(shè)備的功率因素，減少輸電線路損耗，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的要求，同時(shí)降低電網(wǎng)企業(yè)對(duì)海上風(fēng)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)考核，因此，保障SVG裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文針對(duì)某海上風(fēng)電場(chǎng)35kV SVG裝置運(yùn)行環(huán)境情況分析，提出了海島SVG裝置運(yùn)行環(huán)境改造方案并予以實(shí)施取得良好成效，為海上風(fēng)電場(chǎng)同類設(shè)備運(yùn)行環(huán)境改造提供借鑒。

1 裝置概況

某海上風(fēng)電場(chǎng)海島升壓站建設(shè)配置兩套35kV SVG裝置（以下簡(jiǎn)稱樣本），分別接入35kV Ⅰ、Ⅱ段母線，調(diào)節(jié)容量分別為±23Mvar。35kV SVG裝置主要由電抗器、電阻、功率單元模塊、水冷系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成，安裝布置在海島升壓站無(wú)功補(bǔ)償室內(nèi)。電抗器、功率單元模塊、電阻器等部件敞開(kāi)式安裝在無(wú)功補(bǔ)償室內(nèi)，無(wú)功補(bǔ)償室原設(shè)計(jì)有5個(gè)進(jìn)風(fēng)百葉窗、7個(gè)軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)孔。該海上風(fēng)電場(chǎng)35kV SVG投運(yùn)后，由于設(shè)備受濕度及鹽堿腐蝕環(huán)境影響，設(shè)備故障率高，經(jīng)停運(yùn)組織廠家檢查發(fā)現(xiàn)電路板、柜體、連接銅牌等均銹蝕嚴(yán)重，完成維修更換后進(jìn)一步對(duì)35kV SVG運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出改造方案實(shí)施改造。

2 35kV SVG裝置運(yùn)行環(huán)境改造前情況分析

2.1 無(wú)功補(bǔ)償室通風(fēng)環(huán)境

無(wú)功補(bǔ)償室原設(shè)計(jì)有5個(gè)通風(fēng)百葉窗、7個(gè)軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)孔，無(wú)功補(bǔ)償室內(nèi)設(shè)備散發(fā)的熱量通過(guò)百葉窗及軸流風(fēng)機(jī)與外界空氣交換，達(dá)到通風(fēng)散熱的目的。然而海島環(huán)境潮濕，特別是一到下雨天，百葉窗就會(huì)出現(xiàn)滲漏雨現(xiàn)象（見(jiàn)圖1）。而SVG裝置的核心部件為電子產(chǎn)品，對(duì)環(huán)境較為敏感，對(duì)環(huán)境濕度和潔凈度有較高要求。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行觀察，在無(wú)功補(bǔ)償室內(nèi)靠百葉窗的功率單元模塊設(shè)備容易受潮濕及腐蝕，沒(méi)有達(dá)到與外部潮濕空氣隔絕的要求，部分設(shè)備表面出現(xiàn)銅綠及鹽漬現(xiàn)象，導(dǎo)致35kV SVG裝置功率單元模塊易發(fā)生故障（見(jiàn)圖2）。

圖1 某海島升壓站無(wú)功補(bǔ)償室改造前的百葉窗狀況

圖2 某海島升壓站無(wú)功補(bǔ)償室改造前的軸流風(fēng)機(jī)狀況

2.2 缺陷統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償室環(huán)境改造前的缺陷類型，分析可知35kV SVG裝置缺陷主要為功率單元pcb板和通信故障，故障類型都為硬件故障，解決處理方法均為對(duì)故障部件進(jìn)行更換。缺陷統(tǒng)計(jì)具體類型如圖3所示。

圖3 樣本35kV SVG裝置缺陷類型統(tǒng)計(jì)

2.3 35kV SVG裝置功率單元模塊pcb板故障

受無(wú)功補(bǔ)償室潮氣鹽霧影響，35kV SVG裝置功率單元pcb板內(nèi)部電子回路較脆弱，易發(fā)生短路故障，造成35kV SVG裝置故障停運(yùn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，樣本35kV SVG裝置已更換故障pcb板共計(jì)約4塊。

2.4 35kV SVG裝置功率單元模塊通信故障

35kV SVG裝置頻繁報(bào)功率單元模塊光纖斷故障，經(jīng)停運(yùn)SVG全面檢查后，發(fā)現(xiàn)故障光纖處有明顯放電痕跡，經(jīng)分析判斷為無(wú)功補(bǔ)償室環(huán)境潮濕導(dǎo)致功率單元模塊通信光纖絕緣不夠引起爬電（見(jiàn)圖4），造成光纖損壞，以致SVG裝置出現(xiàn)故障停運(yùn)。

圖4 樣本35kV SVG裝置內(nèi)光纖爬電引起的白點(diǎn)

3 35kV SVG裝置運(yùn)行環(huán)境改造

3.1 無(wú)功補(bǔ)償室采取封閉式改造，隔絕外界潮濕、鹽霧空氣

由于海島環(huán)境潮濕、鹽霧重，為防止35kV SVG裝置受潮濕和鹽霧侵蝕影響，2019年6月，將無(wú)功補(bǔ)償室原設(shè)計(jì)5個(gè)進(jìn)風(fēng)百葉窗采用2.7㎜厚鋁單板進(jìn)行封堵，將7臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)增加電動(dòng)密閉閥并與對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟及停止運(yùn)行。通過(guò)采取全封閉式的方式，可有效減少35kV SVG設(shè)備與外界潮濕鹽霧空氣接觸，避免SVG功率模塊單元受潮引發(fā)故障。

3.2 無(wú)功補(bǔ)償室安裝配置通風(fēng)空調(diào)，保證SVG設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度適宜

通過(guò)將無(wú)功補(bǔ)償室全封閉改造后，考慮SVG裝置運(yùn)行時(shí)絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）產(chǎn)生的發(fā)熱量較高，雖然IGBT熱量通過(guò)水冷與外部冷卻風(fēng)扇交換循環(huán)，但無(wú)功補(bǔ)償室的室溫將升高，對(duì)SVG裝置控制柜元器件等設(shè)備安全運(yùn)行勢(shì)必會(huì)造成影響。因此，在無(wú)功補(bǔ)償室兩端安裝配置兩臺(tái)制冷量為40kW的工業(yè)分體空調(diào)機(jī)，以保證無(wú)功補(bǔ)償室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行的室溫適宜。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘查，綜合考慮安全及整體美觀功能，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償室空調(diào)安裝位置提出優(yōu)化方案：室內(nèi)機(jī)尺寸為1500㎜×1000㎜×500㎜，通過(guò)制作落地長(zhǎng)方體支架安裝方式，布置在無(wú)功補(bǔ)償室靠山側(cè)內(nèi)墻角；室外機(jī)相對(duì)應(yīng)安裝在室內(nèi)機(jī)相對(duì)應(yīng)外墻側(cè)（見(jiàn)圖5至圖6）。

圖5 某海島升壓站無(wú)功補(bǔ)償室內(nèi)空調(diào)安裝位置

圖6 某海島升壓站無(wú)功補(bǔ)償室外空調(diào)安裝位置

綜合考慮空調(diào)對(duì)升壓站用電消耗的問(wèn)題，根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償室的室溫情況啟停降溫空調(diào)，保持室溫在26℃左右，特別是冬季環(huán)境溫度較低時(shí)，SVG裝置通過(guò)水冷完全能保證正常運(yùn)行，可考慮不需啟動(dòng)降溫空調(diào)，減少升壓站用電消耗。

3.3 改造成效

通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償室進(jìn)行通風(fēng)空調(diào)環(huán)境改造后，35kV SVG裝置運(yùn)行情況良好，未發(fā)生過(guò)故障停運(yùn)情況，有效地提高了35kV SVG裝置設(shè)備的運(yùn)行可靠性和延長(zhǎng)使用壽命，降低了35kV SVG裝置的故障率，確保了海上風(fēng)電場(chǎng)送出線路電能質(zhì)量以滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行要求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)某海上風(fēng)電場(chǎng)海島升壓站SVG裝置潮濕、鹽霧重的運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行分析，為預(yù)防海洋環(huán)境對(duì)SVG設(shè)備的腐蝕影響，對(duì)SVG設(shè)備間進(jìn)行改造，達(dá)到對(duì)設(shè)備的有效防潮防腐功能,提高了SVG設(shè)備運(yùn)行可靠性。因此，在海上風(fēng)電場(chǎng)同類設(shè)備采取防腐防潮措施中，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用本文方案，促進(jìn)保障設(shè)備安全運(yùn)行，降低海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備故障維護(hù)成本。