２０２１年第５期２０２１Ｎｕｍｂｅｒ５水电与新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲＡＮＤＮＥＷＥＮＥＲＧＹ第３５卷
Ｖｏｌ．３５
ＤＯＩ：１０．１３６２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２－１８００／ｔｖ．１６７１－３３５４．２０２１．０５．００６
收稿日期：２０２０－０８－１１
作者简介：刘　涛，男，工程师，主要从事风电场运行维护及管理方面的工作。筠山风电场ＳＶＧ的改造与优化
刘　涛，谈敦超
（湖北能源集团黄石风电有限公司，湖北黄石　４３５０００）
摘要：静止无功发生器ＳＶＧ是风电场的重要电气设备。由于筠山风电场环境湿度大，而其采用的是强迫风冷设备，运
行中一直处于高压热备用或者轻载状态，室内负压大，户外灰尘和潮湿的空气进入后，附着在控制板和模块上，导致多次损坏，故障率较高。通过加装散热风机变频器与除湿机和空调、进风口百叶更换为防雨百叶窗、改造Ｂ相通风道、更换功率控制单元板和ＩＧＢＴ模块等措施，近２年的稳定运行表明效果良好。
关键词：ＳＶＧ；整改；稳定
中图分类号：ＴＭ６１４  　文献标志码：Ｂ  　文章编号：１６７１－３３５４（２０２１）０５－００２０－０４
ＲｅｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｔａｔｉｃＶａｒＧｅｎｅｒａｔｏｒｉｎＹｕｎｓｈａｎＷｉｎｄＦａｒｍ
ＬＩＵＴａｏ，ＴＡＮＤｕｎｃｈａｏ
（ＨｕｂｅｉＥｎｅｒｇｙＧｒｏｕｐＨｕａｎｇｓｈｉＷｉｎｄＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｕａｎｇｓｈｉ４３５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔａｔｉｃｖａｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＳＶＧ）ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｗｉｎｄｆａｒｍｓ．ＩｎＹｕｎｓｈａｎＷｉｎ
ｄＦａｒｍｗｈｉｃｈｉｓｏｆａｈｉｇｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｔｈｅＳＶＧｉｓｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈｆｏｒｃｅｄａｉｒｃｏｏｌｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓ．ＡｓｔｈｅＳＶＧｉｓａｌｗａｙｓｉｎａｈｉｇｈ
ｐｒｅｓｓｕｒｅｈｏｔｓｔａｎｄｂｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｒａｌｉｇｈｔｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ
，ｔｈｅＳＶＧｒｏｏｍｉｓｕｓｕａｌｌｙｏｆａｌａｒｇｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｏｕｔｓｉｄｅｄｕｓｔａｎｄｈｕｍｉｄａｉｒｃｏｍｅｉｎａｎｄａｄｈｅｒｅｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐａｎｅｌａｎｄｍｏｄｕｌｅｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎａｎｕｍｂｅｒｏｆｆａｉｌｕｒｅｓ．Ｔｈｕｓ，ｓｅｖｅｒａｌｒｅｎｏｖａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙ，ｓｕｃｈａｓｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｆｃｏｏｌｉｎｇｆａｎｓ，ｄｅｈｕｍｉｄｉｆｉｅｒａｎｄａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ，ｒｅｐｌａｃｉｎｇｔｈｅａｉｒｉｎｌｅｔｌｏｕｖｅｒｗｉｔｈｒａｉｎｐｒｏｏｆｌｏｕｖｅｒ，ｍｏｄｉｆｙｉｎｇｔｈｅｐｈａｓｅＢｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｄｕｃｔ，ａｎｄｒｅｐｌａｃｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔｂｏａｒｄａｎｄｔｈｅＩＧＢＴｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｒｅｃｅｎｔｔｗｏｙｅａｒｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ
ｉｓｏｆａｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＶＧ；ｒｅｎｏｖａｔｉｏｎ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  筠山风电场位于阳新县和开发区·铁山区筠山山脉，装机规模８０ＭＷ，安装４０台２ＭＷ容量的风力发电机组。２０１６年６月首批风机并网发电，同步ＳＶＧ（静止无功发生器）投入运营。
ＳＶＧ作为风电场重要电气设备，起到无功调节和
提高功率因数的作用，也是Ａ
ＧＣ和ＡＶＣ系统的重要组成部分［１］
。风电场ＳＶＧ从２０１６年６月投产至２０１８年８月，在２年多的时间内发生多次跳闸事件，ＳＶＧ也在一段时间内处于停运状态。在２０１８年９月完成整改后，至今一直处于稳定运行状态。本文就ＳＶＧ的运行和整改过程做简要介绍。
１　风电场ＳＶＧ简介
ＳＶＧ（静止无功发生器）采用瞬时无功功率理论的
无功监测方式，以功率因数、网侧电压作为控制目标，动态跟踪电网电能相关指标的变化，根据变化情况调节无功输出，进行无功功率补偿，提高功率因数，优化
电能质量，实现电网的高电能质量运行［２］
。
筠山风电场ＳＶＧ无功的调节范围为－２０Ｍｖａｒ至２０Ｍｖａｒ，共有五种控制方式：恒无功控制、恒功率因数
控制、恒电压控制、无功电压协调控制和有源滤波［３］
。主要由充电部分、功率部分和控制部分组成，如图１所示。
２　运行中存在的问题
ＳＶＧ从２０１６年６月至２０１８年８月共发生发生跳
闸事件１
８次，其中因功率控制板过压跳闸９次，因功率控制板过流跳闸７次，
因ＩＧＢＴ模块过流跳闸２次，
刘　涛，等：筠山风电场ＳＶＧ的改造与优化２０２１年５
月
图１　ＳＶＧ主要组成部分图
因功率因数考核电费３５．０６万元。
３　整改策略
３．１　ＳＶＧ跳闸原因分析
由于风电场所处位置湿度比较大，而ＳＶＧ采用的是强迫风冷的设备，散热风机由接触器控制，待高压断路器合上后，散热风机会自动运行，且风机风速风量均按设备满载运行考虑。ＳＶＧ一直处于高压热备用状态或者轻载状态，使ＳＶＧ室内负压较大，造成户外的灰尘和潮湿的空气进入户内，附着在控制板和模块上，导致控制板和模块多次损坏，故障率较高。３．２　整改措施
３．２．１　加装散热风机变频器
变频器工作原理：将ＩＧＢＴ散热器的实际温度采集到变频器控制器中，通过控制器的解码，将温度转化为４～２０ｍＡ的模拟量。将此模拟量信号接入变频器中，由变频器来控制ＳＶＧ室的散热风机，形成真正的
闭环控制（如图２）［４］。这样设备就会根据现场的温度
变化来合理的调整散热风机的转速，减少灰尘、湿气吸入量，并能有效延长风机使用寿命，同时能节约
电能［５］。
当ＳＶＧ室内温度低时，此时的散热器的温度也不会很高，风机的转速稳定在极低的状态，外界的冷空气基本不进入ＳＶＧ室内部。这样ＳＶＧ室的内部由于半导体器件的通态损耗而使ＳＶＧ室内部温度升高，就可以保持住Ｓ
ＶＧ室的温度恒定在一定的范围内。当ＳＶＧ室内温度升高时，散热器的温度会大幅度提升，而变频器转速随着温度升高而加速，
增大其进风
图２　变频器５０、１０Ｈｚ工作图
量，保证散热器的散热。
通过温度的控制，可以保证ＳＶＧ一直处于一个自适应的状态，由设备处于自动的调节，减少了人为的干
预，也减少了现场维护人员的维护工作。加装变频器的材料清单见表１。
表１　加装变频器的材料清单表
序号物料名称型号数量１变频器ＰＩ９５３０－０１８Ｆ３１２测温板７８２０Ｚ２２５
９３ＰＣ罩８８４
塑料光纤跳线
ＦＣ－５００－０ＳＢ，长度３００ｍｍ，
两端压接ＨＦＢＲ４５３２９
５
电源转接线
（双绞线型号：ＡＦ－ＴＨ１１４０Ｖ
２００℃红白）导线净长度１００ｍｍ，两端均压接３９６２－２Ｐ
（孔）（头）矩形连接器
９
６ＰＴ１００探头９７绝缘支柱六角隔离柱Ｍ４Ｘ２０
２７８
ＰＴ１００固定螺钉
十字圆头尼龙螺丝Ｍ４Ｘ１０１８
３．２．２　进风口的百叶更换为防雨百叶窗
防雨百叶窗具有高效的防雨、防尘效果，是专为新能源设备间特殊研发的产品，折叠型窗口可以更有效的防止雨水流入，并且加大了进入室内的外部空气与金属表面的接触面积，再通过温差凝露，起到干燥进入室内空气的作用，而最内层增加过滤棉，可以过滤空气中的杂质及水分。原理如图３所示，实物见图４。
其中在百叶窗的内部增加了初效和中效两种过滤棉，能将潮湿的气体直接过滤掉，这样使进入到户内的风变得干净。保证了ＳＶＧ室的环境，也大大加强了设备的稳定性。
水电与新能源２０２１年第５
期
图３　
百叶窗原理图
图４　百叶窗实物图
３．２．３　ＳＶＧ室加装除湿机和空调
由于ＳＶＧ室内不是完全密封的，风电场周围环境比较潮湿，室内还是会有一部分湿润空气进入，加装除湿机后能降低室内环境湿度。在夏天温度较高时，打开空调能降低室内温度，进一步改善设备运行环境。除湿机及空调见图５
。
图５　除湿机及空调图
svg图３．２．４　改造Ｂ相通风风道
ＳＶＧ室共有Ａ、Ｂ、Ｃ３个散热风机的通风风道，考虑到散热风机受变频器控制，只有在温度较高时所有散热风机才会满负荷运行，导致散热风机满负荷运行时间较少，
３个通风风道利用率不高。特别是在冬天的时候，室内比较潮湿。现场将Ｂ相通风风道拆除一
节，并对外通风口进行封闭，让柜体的热风在ＳＶＧ室内形成自循环目的，达到减少功率单元受潮的效果。改造效果图见图６、图７
。
图６　
散热通道改造前图
图７　散热通道改造后图
３．２．５　更换功率控制单元板和ＩＧＢＴ模块
由于前期ＳＶＧ室内湿度过大，功率控制单元板腐蚀严重，现场将全部１１４块功率控制单元板和６块ＩＧ ＢＴ模块进行了更换，并对柜体进行了清灰处理，保证设备的运行环境。
３．３　整改后的运行监测和效果３．３．１　功率因数情况
从２０１８年９月整改完成后，在将近２年的运行时间里，除了在２０１９年４、６月因雷击导致ＳＶＧ故障，其余时间一直未发生故障，处于稳定运行状态。各月的功率因数如表２、表３。３．３．２　整改后节省电费计算
整改前ＳＶＧ室共１８台散热风机，每台功率０．００２１２ＭＷ，全负荷运转为０．０３８１６ＭＷ，一年的总电费为：３８．１６×８７６０×０．５３２４＝１７．８０万元。整改
刘　涛，等：筠山风电场ＳＶＧ的改造与优化２０２１年５月
表２　整改前各月功率因数表（２０１７年）
表３　整改后各月功率因数（２０１９年）
后由于散热风扇受变频器控制，不是一直处于满负荷运行，根据现场情况，全年平均运行的容量为满负荷的５０％，即０．０１９０８ＭＷ，一年的电费为８．９万元，全年共节约电费８．９万元左右。从实际运行来看，２０１８年风电场全年下网电费为５２．１１万元，２０１９年全年下网电费为３９．６２万元，共节约电费１２．４９万元，达到了整改目的。
４　结　语
随着华中地区风电投产规模的逐步增加，新能源电源点对电网的影响也逐渐加大，特别是“两个细则”的实施，进一步要求风电场ＳＶＧ需要处于长期稳定运行的状态。本文从现场实际出发，完成了风冷式ＳＶＧ的改造，并稳定运行了近２年，满足了风电场和调度的运行要求，减少了下网电费。目前很多
风电场还是采用的风冷式ＳＶＧ，本文的改造方式也提供了一种参考。
参考文献：
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［４］王仁祥．通用变频器选型与维修技术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００４
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６６
（上接第１９页）
５　作用和意义
１）提高流域集控中心设备倒闸效率。在流域集控中心配置开关站“一键式”智能操作平台后，当电网下达操作任务时，集控中心不再根据电网操作命令票编写集控中心操作命令票，同时，电厂也不再编写现场操作票，可有效缩短工作链条，优化工作流程。利用该平台，流域集控中心能够实现电网调度指令的快速响应，能极大地提高设备倒闸效率，从而提升流域梯级电站的智能化管理水平。
２）提高水电站运行安全性。水电站配置的开关站“一键式”智能操作平台，以固化的操作步骤及严禁的逻辑判据进行设备操作，实现指定设备的可靠动作，避免设备因人为操作不当，造成设备误操作，能够确保水电站设备倒闸的安全性，提高电站安全运行管理水平。
３）提升电力企业经济效益。水电站配置该平台后，可大量减少设备操作时间，进而减少运行人员工作时间，提高工作效率。电力企业可以更好地开展“调控一体化”等先进的运行管理模式，逐步实现无人值班、少人值班，减少了大量的人力成本支出。
４）平台的移植性和扩展性。平台通过打通相应电力生产系统的接口，按照标准的操作流程，完成开关站设备的倒闸操作，控制逻辑简单，在电力行业间可快速推广。此外，依托大数据、区块链等技术，平台能够快速为智能调度分析提供电力生产数据，以最小的代价，推进智慧电站的建设。
参考文献：
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