浅析SVG通风防尘、除湿防凝露的几种方案

1概况

1.1SVG受灰尘和潮湿凝露的危害

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，造成了不少的损失。

1.2常用的解决方案

根据行业内已经存在的解决方案，主要有两大类：通风防尘防潮式方案和密封散热式方案。

1）通风防尘防潮式方案：工业除湿机、气水分离式方案和智能通风防尘、除湿和防雨水系统方案

工业除湿机方案通常是在现有通风散热SVG室放置工业除湿机，以除湿防凝露，因此也归到了通风式防尘方式方案类

2）密封散热式方案：空调方案

2SVG灰尘进入原因和解决方案浅析

2.1灰尘进入原因

1）现装通风滤尘装置，在强迫对流情况下，灰尘容易进入

2）通风滤尘装置滤材堵塞而透尘、漏尘

2.2常用的两种方案

常用的方案有通风防尘式方案和密封散热式方案。

通风防尘式方案以气水分离方案和智能通风防尘、除湿和防雨水系统方案为代表。

密封散热式方案以空调方案为代表。

2.2.1通风防尘式方案

该方案是将SVG散热所用的通风滤尘装置的防护级别提升至IP65

依据标准GB/T 4208-2017《外壳防护等级（IP 代码）》，有内外压差的电气设备通风，应该采用IP6X防尘级别的通风滤尘装置。

SVG目前所配置的通风滤尘装置多是IP5X防尘等级，依据标准，IP5X防尘等级的通风滤尘装置适用于静态（非内外存在风压对流场合），因此IP5X通风滤尘装置不适用于通风散热防尘的SVG。

从标准上和一些采用该方案的风电场反馈，该方案对于SVG的通风防尘是有明显效果的

该方案应该具有防灰尘堵塞滤材功能，有助于自动运行和减免人工维护。

如果没有配置防灰尘堵塞滤材的功能，在SVG运行时需要每小时几万甚至十几万立方米的巨大空气对流量实际情况下，往往两三个月灰尘就会堵塞滤材，从而造成强内外压差，灰尘会在强大抽吸力的作用下，造成透尘、漏尘，灰尘再次进入SVG室

通风滤尘装置通过国家合格评定认可委员会试验室的IP6X型式测试是验证防尘效果的方式

智能通风防尘、除湿和防雨水系统方案和气水分离方案，在进风防尘时，均是利用了SVG原所配离心风扇抽风功能，因此无需额外耗电。

但是智能通风防尘、除湿和防雨水系统方案本身也配置了风扇，具有在原装离心风扇风量不足时，加强补充通风的功能。

此外，智能通风防尘、除湿和防雨水系统方案还具有自清灰功能，解决进风的空气中携带灰尘堵塞滤材的隐患，保障了滤材长时间内不堵塞、通风量不降低和SVG有效散热，同时也减免人工维护。根据数据分析，以10Mvar为例，该功能的每天耗电估计2.4度电。

由于SVG是高压装置，同时SVG集装箱空间小，SVG在运行期间，人员不能进入维护，因此自清灰功能适应了新能源发电长期应用、免维护的需求。

2.2.2空调方案

空调方案采用制冷方式对SVG进行散热，因而必须将SVG室的进风窗、门缝和线缆密封。

密封后，SVG室无内外空气对流，因此灰尘无法进入，很好的解决了SVG的灰尘问题。

3SVG潮湿凝露产生原因及对应方案浅析

3.1潮湿凝露产生原因

潮湿凝露等原因通常有雨水被抽吸进入和气态水凝露。

3.2雨水被抽吸进入

1）原因

SVG运行时，空气对流的风压强、风量大，容易将雨水甚至雪抽吸进入SVG设备上

2）解决办法

如采用空调方案，由于SVG室的进、出风处均被密封了，因此自然也就解决了雨水被抽吸进去的问题

如果采用通风防尘防潮式方案，则需要该方案所采用的通风滤尘装置，如过滤风扇或气水风离窗，防水等级应≧IPX5，并应经过国家合格评定认可委员会试验室测试认定。

同时通风防尘防潮式方案所采用的通风滤尘装置，应在SVG运行时正常进风风速情况下，雨水不应被吸入。

3.3气态水凝露

气态水凝露会经常造成SVG故障，这是需要解决的重要一环。但是解决这一环，须同时做好防尘措施。

3.3.1气态水特性分析

气态水是空气中的一种成分，分子量小于空气平均分子量，空气能进去的地方，气态水更是畅通无阻。

同时依据国标和IEC标准，任何电气设备均是要求满足相对湿度，而不是要求空气的绝对气态水量。原因是，根据研究，室温下，水蒸气的相对介电常数为1.00785，空气的为1.000585，因此不同湿度下的空气的相对介电常数变化不大，可认为不随湿度的变化而变化。

雨、雾、雪天气时，为什么SVG容易故障呢，因为这些类天气时，室外空气湿度几乎100%，即处于微凝露的临界状态，随空气进去的微凝露，因此容易故障。

3.3.2气态水除湿办法主要方法

1）冷缩冷凝的方法除湿

冷缩冷凝的方法除湿，即采用主动降温将气态水冷凝成液态水排掉，该除湿方案利用的是冷缩原理：温度下降，空气承载的绝对水蒸气量下降，因而降一部分气态水冷凝成了液态水排掉，从而除湿。

该除湿方法以工业除湿机和冷凝除湿机为代表

2）热胀降低相对湿度的方法除湿

热胀降低相对湿度的方法除湿，即采用加热升温将气态水的相对湿度降低，该除湿方案利用的热胀原理：升温时，含水蒸气的空气膨胀，分子距离变大，水蒸气分子距离也随之变大，相对湿度降低，即使空气中含有较大的绝对水蒸气量，但是也能降低相对湿度，从而除湿。

温度上升，湿度降低，那么水蒸气去哪里了呢？主要是气体膨胀，扩大体积，减少了单位体积内的水蒸气量。

该除湿方法以加热除湿为代表。

3.3.2气态水除湿的关键

为什么SVG停机、启机的过程容易因潮湿故障？通常是因为过程中存在温差变化，室内的气态水在温度变化时形成凝露或形成过凝露。

经过以上分析和通过翻阅各SVG设备的参数，标准中要求SVG设备在相对湿度保持小于90%时，应长期正常工作。

由于SVG运行、停机和负荷变化，造成温差变化，因此应保障在动态温差变化时，SVG室内的环境湿度始终小于80%是关键，可以采用冷凝成水排出和加热降低湿度的两种方法，并结合现场状况和经济性，选择合适的除湿方案。

3.3.3 气态水除湿方案浅析

统一将雨、雾、雪天气时室外的湿度近似按100%湿度计算，各种防气态水潮湿和凝露的方案分析如下

1）工业除湿机除湿的浅析

依据空气含绝对水蒸气量的数据，将100%空气湿度冷凝成液态水排出而降至70%的空气湿度。

室外环境温度按照28℃，其饱和气态水蒸气量（即100%湿度时）27.2g/m3，70%湿度对应绝对气态水蒸气量19.04g/m3

以10Mvar的SVG为例，其每小时空气交换量≧4万立方米，雨雾天气时，按照环境温度28℃，每小时随空气进入的绝对气态水蒸气量1088Kg，如果将湿度降为70%，工业除湿机每小时应除掉的绝对气态水蒸气量326Kg。

如果按照规格为除湿水量25Kg/h（对应功耗10KW），则需要工业除湿机≧13台同时运行，总功耗130KW，每小时耗电130度。

根据中国气象数据，按照平均每天2、4、6、8小时，约耗电分别为9.5、19、28.5和38万度电。

工业除湿机通常用在空气对流较少的库房或高标准车间内，如果用在空气交换量巨大的SVG室，则需要多台同时运行。

注意事项：

工业除湿机只能除湿，但仍需要需要解决随空气进入SVG室灰尘所造成的隐患；

工业除湿机体积较大，因此需要考虑SVG室内的空间，并留够电气安全距离。

2）空调降温散热和除湿方案浅析

采用空调方案，应将SVG所有的空气对流的进口封堵，可有效降温，也可以除湿。

除湿需要根据实际情况而定，因为怕凝露的是SVG装置本身，SVG在运行时，温度高，停机过程，本身温度迅速下降（通常由40℃快速下降到室温25摄氏度，甚至更低），≧15℃的温差容易造成SVG装置本身凝露，根据凝露曲线，60%的湿度，在温度下降≧8℃，湿度升到100%（凝露产生），因此采用空调降温除湿应考虑SVG停机过程中由于温度快速下降而产生的凝露隐患问题

空调方案的耗电分析

空调方案，需要密封SVG室，因此SVG产生的热量不能再通过空气对流交换的方式散热，只能空调24小时运行制冷散热和除湿。SVG发热率约1%，以10Mvar为例，其满载发热量100KW，考虑到裕量，空调的制冷量应≧130KW，按照制冷效率2.5算，空调的功率约50KW

按照SVG满载运行率70%算，空调方案的全年耗电估计约30万度电。

3）气水风离装置除湿方案浅析

气水风离装置也称气水分离窗，该方案在除湿的方法是：空气在经过翅片弯道过程中，空气所携带的水将被金属翅片分离，水在重力作用下自动下落到底部通过落水孔排出，同时空气中携带水汽露珠及盐雾在翅片上累积也将自动下落排出，实现防水防潮。

该方案是采用金属翅片防止空气中的水进入SVG室，该方案没有说明是防止的是下雨时空气中的液态水，还是气态水。

根据气态水的分子量（H2O）是18，比空气中平均分子量29（氧气O2分子量32、氮气24、二氧化碳44、）都要低，因此空气能进入的地方，气态水（水蒸气）就能进入。

该方案的除气态水，没说明是利用冷缩冷凝方法，还是利用热胀除湿方法，如果没有配置主动升温或降温的装置，理论上，气态分离装置的各个部件温度应该同大气环境温度一致，因此具体除气态水的效果需要研究。

4）智能通风防尘、除湿和防雨水系统方案 除湿浅析

该方案是采用的热胀原理，利用控制加热器升温除湿。加热升温除湿采用界面除湿和露点控制除湿。

界面除湿将加热器安装在SVG室进风界面，利用温湿度监测和控制加热器自动加热器除湿和防过温。

根据温度与湿度曲线，温度上升2~5℃，湿度下降约10~25%。SVG室的进风速通常0~5m/s，配置合适功率的加热器，就可以满足进入SVG室空气上升2~5℃，从而将雨需雾天气的100%湿度空气下降到90~75%后，在进入SVG室，具体下降到湿度，取决于加热器功率和保障SVG不过温的要求。

SVG装置通常允许的环境温度≧45℃，而雨雪雾天气时，SVG室外温度通常≦30℃，因此通过加热除湿，温度上升10℃左右是符合SVG运行环境温度要求的。

界面加热除湿所需加热功率计算：根据SVG允许的环境温度和室内外温差范围，以10Mvar为例，所需空气对流风量每小时约3~5万立方米，以4万立方米为例，温度上升2~5（湿度下降10~25%）所需的加热功率（根据加热功率公式）25~75KW，平均加热功率50KW。

界面加热除湿将100%湿度的空气将至90~75%后，空气进入SVG室，再由于SVG装置运行时温度比SVG进风口的温度高出10℃，因此湿度进一步下降到约70~50%的安全湿度范围。这种方案科学并巧妙的利用了温度、湿度的二元关系和SVG本身所发的热量，

界面加热除湿，适用于SVG运行且大气为雨雾雪天气时的除湿方案，但需要注意的是加热器必须为防水型的室外加热器。

由于SVG室外的雨雪雾天气的年每天平均小时数，各地区有所差异，考虑裕量情况下，北方2小时，南方8小时，按照每天2、4、6、8小时 界面除湿启动，其平均天耗电约为100KWh、200KWh、300KWh和400KWh，年平均耗电约3.6、7.2、10.8和14.4万度。这种除湿方案科学并巧妙的利用了温度、湿度的二元关系和SVG本身所发的热量，总的来看耗电相对低得多

露点控制除湿，主要用于停机过程中，SVG装置本身温度快速下降时的除湿，该过程，SVG无或些微自然空气对流风量，只需要SVG室内空气环境温度逐渐下降到正常温度，保障停机过程不凝露。

根据SVG室内空间体积和加热功率公式，露点控制除湿所需加热功率约10~15KW

通常SVG每次停过程至温度到室温约0.5小时，每年按照10次停机和启机，耗费约75KWh，考虑到裕量，每年按照200KWh算，相对界面除湿耗电，可以忽略不计。

4      几种方案的耗电量和功能点汇总分析

将气水分离方案、工业除湿机方案、空调方案和智能通风防尘、除湿和防雨水系统方案各自的性能点和耗电量的系统分析如下（耗电均以10Mvar为例，单位：万度）