方案编号：FXEC-2018FA-08
FXEC福鑫电气（杭州）有限公司
FuXin Electric(HangZhou)Co.,Ltd.
二〇一八年八月
1.综合说明
近年来，浙江省内风电场发生了多起因凝露导致的户外箱式设备运行事故。据不完全统计，从2012至2018年初，风电场箱式变压器累计发生各类运行故障已超100余起，造成多台设备退出运行，其中因凝露直接或间接引发的占80%，严重影响了项目的安全运行和项目的正常发电。因此，加强对户外箱式设备的防凝露技术改造，保障箱变设备的安全运行非常迫切。 1.1.凝露产生的原因分析
一定温度的空气都有其相应的饱和水蒸气含量（此时相对湿度为100%），温度越高，其相应的饱和水蒸气含量就越大，当空气中水蒸气含量趋近于当前温度下饱和水蒸气含量时，气温一但降低，空气中水蒸气含量超过当前温度下饱和水蒸气含量，水蒸气就会在温度较低的设备内壁表面析出，形成凝露。因此，凝露的形成必须有两个条件：一是空气有较高的相对湿度；二是发生凝露的设备温度始终低于其环境温度。
分析户外箱式设备凝露易发的原因主要有三：
一是弁山风电场濒临太湖，环境潮湿，且有较长的梅雨季节，空气湿度大，春秋季节昼夜温差大，部分户外箱式设备处在靠近风机处，土壤水分含量较高，受遮挡日照时间短，这些客观条件都非常有利于凝露的形成；
二是部分箱变安装方式不合理，特别设备电缆进出管口没有采取有效的封堵措施，电缆井中经常有积水存在，电缆井中的水通过蒸发成水蒸气向上运动，一部分水蒸气通过底座的电缆进出管孔隙进入柜体，同时，户外箱式设备防护等级要求在IP5X及以上，设备本体密封性好，缺少空气流通，水蒸气无法排出，加速了柜体内的水蒸气的饱和；
三是户外箱式设备柜体、壳体都是采用钢材质，其导热率为远大于基座下方的土壤，也即金属柜体在常温下散热较土壤快，当地底的水蒸气进入环网柜等柜体时，白天温度比较高，水蒸气比较多，到了晚上温度下降，箱体内壁就会形成内部凝露。
钢水净化剂
1.2.长期凝露对电气设备的危害
长期的凝露会造成设备操作机构卡涩乃至失效，进而因机械故障导则整个开关柜需要退出运行，严重影响供电可靠性、连续性，违背了配置环网柜的初衷，也带来较大的经济损失。
长期凝露会使设备的绝缘水平大幅降低，使户外设备的局部放电水平大大升高，长期的间歇性的放电产生的高能量会导致空气中的氧气被电离产生臭氧，其溶于水后具有很强的氧化性，会破坏高分子聚合材料（比如开关柜内气包使用的环氧树脂、电缆头等），加速其老化
和腐蚀，使电缆T头或肘头硅橡胶表面上出现龟裂。硅橡胶的老化导致绝缘水平下降，同时大量的凝露在箱体内壁集聚后形成水汽浸透到T头或肘头内部，进一步加速了绝缘的劣化。如此恶性循环，会导致开关柜的绝缘性能快速下降，易造成相间短路或者对地短路从而引发事故。
长期凝露会造成设备外观、门锁、门轴、通风口等锈蚀，造成箱体的安全防护功能失效，极易引发人身安全事故。
2.项目概况
2.1.工程简介
华电长兴弁山风电场为华电集团投资建设，位于浙江省长兴县洪桥镇弁山，是浙江省首个低风速区域风电示范项目，总装机容量为22兆瓦，共安装11台单机容量为2MW的风力发电机组，配套建设一座35KV开关站。项目于2012年12月份取得浙江省发改委的核准文件。该项目投产后年发电量约4500万千瓦时。
弁山风电场濒临太湖，空气湿度相对较大，在春秋冬三个季节昼夜温差较大，经现场反馈及调研结果显示，风电场箱变内部凝露现象严重。
2.2.现场条件深海贝类
华电长兴弁山风电场每台2MW发电机组配备一台美式ZGS11-Z·F-2000/36.75kV型箱式升压变压器，此变压器为全密封式，高、低压侧分别有独立操作室，箱变外壳均用烤漆的钢板制成，箱变整体坐落在混凝土基础上。为保证高低压侧地埋电缆的进出，在箱变底部有电缆沟。箱变底部因高压操作室内有电缆沟进出口。由于部分箱变基础与混凝土连接处密封不严，夏季雨水渗入电缆沟内。潮湿的电缆沟使箱变底板腐蚀、生锈严重，高低压电缆受潮绝缘下降；同时积水并不断蒸发，潮气顺着电缆沟盖板处进入操作室，导致操作室湿度较大，操作室内部的断路器、智能控制器等电气设备长期在潮湿的环境下运行，电子元件加速老化，严重影响其使用寿命。
秋季气温日偏差大、箱变运行产生热量，早、晚时柜体内壁表面温度下降到露点温度，操作室内壁表
面、顶部就会发生水珠凝结现象。冬季内壁就产生成片结冰现象。但天气转暖时，冰珠融化成片（水珠）掉落，特别操作室顶部的冰珠融化时，易造成箱变低压侧铜排短路及开关设备内部引起爬电、闪络事故。
图 2.2-1 电缆沟内积水 图 2.2-2 箱变内部配电柜壁凝露
2.3. 改造的目的 通过对箱式变压器内部湿度大、凝露等原因进行多方位分析和研究，主要针对造成凝露的原因进行分析，提出改善解决方案，以减少凝露对电气设备的影响，保证箱式变压器长期安全稳定运行（为了防止电气火灾，我公司强烈不建议使用加热膜）。
3. 解决方案
3.1. 风电用箱变外形图
图 3.1-1 箱变立面图 图 3.1-2 箱变平面布置图
3.2. 福鑫电气FX-CS 系列智能抽湿装置工作原理 FX-CS30B 型/FX-CS40B 型/FX-CS60B 型不锈钢智能抽湿装置由电源系统、送风系统、半导体制冷器、温湿度控制器、加热回路、通讯模块及排水管路
组成。
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图 3.2-1 FX-CS系列不锈钢智能抽湿装置样机
1、除湿原理：
当潮湿空气经风扇吸入后，通过特殊设计的风道流动，先经半导体制冷器降温结露，制冷器的结露在重力作用下滴入引水槽，再由导水管流出柜外。在设定启动值内经过充分循环除湿，使柜内空气湿度降至结露点以下，完成整个防潮引凝加热过程。同时，智能型抽湿装置信号采集传感器外置，能实时准确的采集到柜内的真实湿度，保证智能型抽湿装置在柜内将要达到凝露条件时提前启动除湿。
2、低温加热功能：
当箱体温度低于设定的启动值时，抽湿装置启动内部加热器回路（外接加热器，功率可接50～500W），直到箱体温度升高到设定启动值加回差温度（5℃）时，加热器回路停止工作。
3、通讯控制功能：
电磁屏蔽导电胶当具有通讯控制功能的抽湿装置收到主控室（或集中显示主机）的数据时，分析数据后马上回复数据给主控室（或集中显示主机）。
FX-CS主机具有2 路环境湿度传感器用于测量高低压室内环境温湿度值；具有3 路独立的金属板温度传感器，用于测量高低压室金属板表面温度值；具有3路和金属板温度传感器相对应的金属板温湿度传感器，用于测量箱体金属板附近温湿度值。该装置具有3路金属板
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