关于海岛35kV SVG装置运行环境的改造应用

文/刘维斌 易伟 陈俊生 谭志辉

0 引言

随着海上风电场并网装机容量逐年增加，为保持海上风电场并网运行稳定性，需配置无功补偿装置（SVG），改善电压质量，提高供电设备的功率因素，减少输电线路损耗，实现电网电压稳定性的要求，同时降低电网企业对海上风电企业的经济考核，因此，保障SVG装置的安全稳定运行至关重要。本文针对某海上风电场35kV SVG装置运行环境情况分析，提出了海岛SVG装置运行环境改造方案并予以实施取得良好成效，为海上风电场同类设备运行环境改造提供借鉴。

1 装置概况

某海上风电场海岛升压站建设配置两套35kV SVG装置（以下简称样本），分别接入35kV Ⅰ、Ⅱ段母线，调节容量分别为±23Mvar。35kV SVG装置主要由电抗器、电阻、功率单元模块、水冷系统及控制系统组成，安装布置在海岛升压站无功补偿室内。电抗器、功率单元模块、电阻器等部件敞开式安装在无功补偿室内，无功补偿室原设计有5个进风百叶窗、7个轴流风机通风孔。该海上风电场35kV SVG投运后，由于设备受湿度及盐碱腐蚀环境影响，设备故障率高，经停运组织厂家检查发现电路板、柜体、连接铜牌等均锈蚀严重，完成维修更换后进一步对35kV SVG运行环境特点进行分析，并提出改造方案实施改造。

2 35kV SVG装置运行环境改造前情况分析

2.1 无功补偿室通风环境

无功补偿室原设计有5个通风百叶窗、7个轴流风机通风孔，无功补偿室内设备散发的热量通过百叶窗及轴流风机与外界空气交换，达到通风散热的目的。然而海岛环境潮湿，特别是一到下雨天，百叶窗就会出现渗漏雨现象（见图1）。而SVG装置的核心部件为电子产品，对环境较为敏感，对环境湿度和洁净度有较高要求。经过一段时间的运行观察，在无功补偿室内靠百叶窗的功率单元模块设备容易受潮湿及腐蚀，没有达到与外部潮湿空气隔绝的要求，部分设备表面出现铜绿及盐渍现象，导致35kV SVG装置功率单元模块易发生故障（见图2）。

图1 某海岛升压站无功补偿室改造前的百叶窗状况

图2 某海岛升压站无功补偿室改造前的轴流风机状况

2.2 缺陷统计分析

通过统计无功补偿室环境改造前的缺陷类型，分析可知35kV SVG装置缺陷主要为功率单元pcb板和通信故障，故障类型都为硬件故障，解决处理方法均为对故障部件进行更换。缺陷统计具体类型如图3所示。

图3 样本35kV SVG装置缺陷类型统计

2.3 35kV SVG装置功率单元模块pcb板故障

受无功补偿室潮气盐雾影响，35kV SVG装置功率单元pcb板内部电子回路较脆弱，易发生短路故障，造成35kV SVG装置故障停运，经统计，样本35kV SVG装置已更换故障pcb板共计约4块。

2.4 35kV SVG装置功率单元模块通信故障

35kV SVG装置频繁报功率单元模块光纤断故障，经停运SVG全面检查后，发现故障光纤处有明显放电痕迹，经分析判断为无功补偿室环境潮湿导致功率单元模块通信光纤绝缘不够引起爬电（见图4），造成光纤损坏，以致SVG装置出现故障停运。

图4 样本35kV SVG装置内光纤爬电引起的白点

3 35kV SVG装置运行环境改造

3.1 无功补偿室采取封闭式改造，隔绝外界潮湿、盐雾空气

由于海岛环境潮湿、盐雾重，为防止35kV SVG装置受潮湿和盐雾侵蚀影响，2019年6月，将无功补偿室原设计5个进风百叶窗采用2.7㎜厚铝单板进行封堵，将7台轴流风机增加电动密闭阀并与对应的风机联动开启及停止运行。通过采取全封闭式的方式，可有效减少35kV SVG设备与外界潮湿盐雾空气接触，避免SVG功率模块单元受潮引发故障。

3.2 无功补偿室安装配置通风空调，保证SVG设备运行环境温度适宜

通过将无功补偿室全封闭改造后，考虑SVG装置运行时绝缘栅双极型晶体管（IGBT）产生的发热量较高，虽然IGBT热量通过水冷与外部冷却风扇交换循环，但无功补偿室的室温将升高，对SVG装置控制柜元器件等设备安全运行势必会造成影响。因此，在无功补偿室两端安装配置两台制冷量为40kW的工业分体空调机，以保证无功补偿室内设备运行的室温适宜。经现场实际勘查，综合考虑安全及整体美观功能，对无功补偿室空调安装位置提出优化方案：室内机尺寸为1500㎜×1000㎜×500㎜，通过制作落地长方体支架安装方式，布置在无功补偿室靠山侧内墙角；室外机相对应安装在室内机相对应外墙侧（见图5至图6）。

图5 某海岛升压站无功补偿室内空调安装位置

图6 某海岛升压站无功补偿室外空调安装位置

综合考虑空调对升压站用电消耗的问题，根据无功补偿室的室温情况启停降温空调，保持室温在26℃左右，特别是冬季环境温度较低时，SVG装置通过水冷完全能保证正常运行，可考虑不需启动降温空调，减少升压站用电消耗。

3.3 改造成效

通过对无功补偿室进行通风空调环境改造后，35kV SVG装置运行情况良好，未发生过故障停运情况，有效地提高了35kV SVG装置设备的运行可靠性和延长使用寿命，降低了35kV SVG装置的故障率，确保了海上风电场送出线路电能质量以满足电网安全运行要求。

4 结语

本文通过对某海上风电场海岛升压站SVG装置潮湿、盐雾重的运行环境特点进行分析，为预防海洋环境对SVG设备的腐蚀影响，对SVG设备间进行改造，达到对设备的有效防潮防腐功能,提高了SVG设备运行可靠性。因此，在海上风电场同类设备采取防腐防潮措施中，可进一步推广应用本文方案，促进保障设备安全运行，降低海上风电场设备故障维护成本。