CN216691354U - 一种高海拔电气部件的防冷凝系统 - Google Patents

Abstract

一种高海拔电气部件的防冷凝系统，该防冷凝系统用于风力发电机组的电气部件防冷凝控制，所述防冷凝系统包括风扇、加热组件、湿度传感器、温度传感器和防冷凝控制模块，所述风扇、加热组件、湿度传感器和温度传感器位于所述电气部件内腔；所述防冷凝控制模块包括基于露点温度、空气温度、相对湿度之间关系，依照湿度传感器检测的当前湿度得到露点温度的露点温度确定单元；用于在电气部件不带电期间启动风扇和加热组件，先强制进行一段时间的加热除湿，当所述电气部件温度大于露点温度时，向加热组件和风扇发出停止加热除湿指令的防冷凝控制模块。本实用新型提供了一种高海拔电气部件的防冷凝系统，有效防止不带电期间发生凝露情况，提升可靠性。

Description

一种高海拔电气部件的防冷凝系统

技术领域

本实用新型属于风力发电机领域，涉及一种电气部件的防冷凝系统。

背景技术

高海拔风场所具有低空气密度、低气压、低温、高太阳辐射、昼夜温差大等特点，对风电机组电气部件的影响如下：

1)海拔升高，空气密度降低，导致电工产品外绝缘强度降低；

2)海拔升高，器件散热效果变差，相应的温升会升高；

3)高原地区昼夜温差变化大，使有内腔的产品呼吸作用强化；

4)高原环境对控制柜的温升、绝缘、密封与机械结构要求更高；

5)海拔升高，使以空气为灭弧介质的开关电气产品灭弧能力降低，通断能力下降，电寿命缩短。

当前的风电机组电气系统没有充分考虑在不带电期间发生凝露情况，无法保证在系统上电后因凝露导致主控、变桨、变流器、发电机等电气部件失效问题。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本实用新型提供了一种高海拔电气部件的防冷凝系统，有效防止不带电期间发生凝露情况，提升可靠性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高海拔电气部件的防冷凝系统，该防冷凝系统用于风力发电机组的电气部件防冷凝控制，所述防冷凝系统包括风扇、加热组件、湿度传感器、温度传感器和防冷凝控制模块，所述风扇、加热组件、湿度传感器和温度传感器位于所述电气部件内腔；所述防冷凝控制模块包括基于露点温度、空气温度、相对湿度之间关系，依照湿度传感器检测的当前湿度得到露点温度的露点温度确定单元；用于在电气部件不带电期间启动风扇和加热组件，先强制进行一段时间的加热除湿，当所述电气部件温度大于露点温度时，向加热组件和风扇发出停止加热除湿指令的防冷凝控制模块。

本实用新型中，根据冷凝控制理论，电气部件内部温度高于空气温度时，电气部件内部不会产生冷凝，当温度低于设定值时自动启动加热器对各所述电气部件进行加热，保证各电气部件温度始终高于露点温度；还可以附加考虑湿度的因素，有效防止不带电期间发生凝露情况。

通过在主控系统、变桨系统、变流器、发电机等电气部件内均配备加热除湿系统，在风力发电机组上述电气部件不带电期间发生凝露现象，通过湿度检测装置和加热设施能够保证系统在凝露去除后开始工作，保证上述电气部件内部温度高于环境温度即高于露点的温度。

本实用新型的有益效果主要表现在：有效防止不带电期间发生凝露情况，提升可靠性。

附图说明

图1是高海拔电气部件的防冷凝系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1，一种高海拔电气部件的防冷凝系统，其特征在于，该防冷凝系统用于风力发电机组的电气部件防冷凝控制，所述防冷凝系统包括风扇、加热组件、湿度传感器、温度传感器和防冷凝控制模块，所述风扇、加热组件、湿度传感器和温度传感器位于所述电气部件内腔；所述防冷凝控制模块包括基于露点温度、空气温度、相对湿度之间关系，依照湿度传感器检测的当前湿度得到露点温度的露点温度确定单元；用于在电气部件不带电期间启动风扇和加热组件，先强制进行一段时间的加热除湿，当所述电气部件温度大于露点温度时，向加热组件和风扇发出停止加热除湿指令的防冷凝控制模块。

依照冷凝控制理论，半导体、电容等电气元件等使用寿命受温度变化直接影响，措美项目由于不存在盐雾环境，因此，控制柜不考虑空调等密封方式冷却，而采用直接风冷方式冷却。

露点温度、空气温度、相对湿度存在如下关系：

其中：T为空气温度(℃)；T_d为露点温度(℃)；RH为相对湿度；当RH＝100，T_d＝T；当RH＝50，T＝T_d+10；

即相对湿度100％时，露点温度等于空气温度；即相对湿度50％时，空气温度比露点温度高10℃，上述两种情况下均不会发生冷凝。

依照上述原理，本方案中，电气部件内部温度高于空气温度时，电气部件内部不会产生冷凝，电气部件内部温度高于空气温度10℃以上时，相对湿度降为50％也不会冷凝。

通过热交换计算或者流场仿真，计算主控系统、变桨系统、变流器、发电机等电气部件的加热和冷却部件参数。比如WD131-2200GX超高海拔型机组主控系统、变桨系统、变流器柜内均选用3个400W加热器和3个45W的排风扇。发电机内部配有750W的加热器，滑环室配有400W的加热器。通过上述电气系统内部的配有温控加热器，当温度低于设定值时自动启动加热器对各自电气系统部件进行加热，保证不带电期间柜内温度始终高于露点；配合散热风扇将热量散发出去，保证电气系统部件整体温度高于凝露温度，达到除湿去露的效果。

高原型各电气部件的防冷凝控制配备更多的湿度传感器和加热器，不带电期间会先强制进行一段时间的加热除湿和扰流，待各电气部件内部的温、湿度环境达到设定要求后，再给主控系统、变桨系统、变流器、发电机等电气部件通电，防止因凝露而导致电气部件失效问题。

控制柜内配有湿控器，当相对湿度大于75％，或者温度<5℃，湿控器会立即启动柜内加热器，保证带电期间柜内温度始终高于露点温度；配合散热风扇，将热量均匀散播到柜内空间，在加热柜体的同时可将水汽通过散气孔排出柜体。

变流防冷凝控制：变流器内配有加热除湿系统，可以进行柜内湿度检测，启动加热除湿系统以保证柜内温度高于露点温度，保证相对湿度小于85％，柜内扰流使凝露不易产生。

发电机防冷凝控制：在机组停止时自动启动加热，加热器容量可使发电机内部及滑环室内温度至少高于发电机所处周围温度5K，且加热器温度超过附件绝缘的允许温度。

基于露点温度、空气温度、相对湿度之间关系，得到电气部件内部温度高露点温度时电气部件内部不会产生冷凝，例如电气部件内部温度高于空气温度10℃以上时，相对湿度降为50％也不会冷凝的结论。再根据热交换计算或者流场仿真，计算主控系统、变桨系统、变流器、发电机等电气部件的加热和冷却部件参数。

通过优化电气部件的控制，在不带电期间会先强制进行一段时间的加热除湿和扰流，待各电气部件内部的温、湿度环境达到设定要求后，再给主控系统、变桨系统、变流器、发电机等电气部件通电，防止因凝露而导致电气部件失效问题。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本实用新型构思所能想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.一种高海拔电气部件的防冷凝系统，其特征在于，该防冷凝系统用于风力发电机组的电气部件防冷凝控制，所述防冷凝系统包括风扇、加热组件、湿度传感器、温度传感器和防冷凝控制模块，所述风扇、加热组件、湿度传感器和温度传感器位于所述电气部件内腔；所述防冷凝控制模块包括基于露点温度、空气温度、相对湿度之间关系，依照湿度传感器检测的当前湿度得到露点温度的露点温度确定单元；用于在电气部件不带电期间启动风扇和加热组件，先强制进行一段时间的加热除湿，当所述电气部件温度大于露点温度时，向加热组件和风扇发出停止加热除湿指令的防冷凝控制模块。

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