高原风电场风冷式SVG 装置常见故障分析及处理探讨

一、引言

风冷式SVG 即静止无功发生器，是一种用于动态无功补偿的电力电子装置，在我国早期建设的新能源电厂中普遍采用。

区别于水冷式SVG，风冷式主要依靠空气对流来冷却装置内部的功率模块、板件等发热部件。通常在装置外壳上设计有散热风道和散热鳍片等结构。当装置运行时，内部发热元件产生的热量通过散热鳍片传导到空气中，然后由风机抽取冷空气通过风道，将热量带出装置，从而保证装置在合适的温度范围内正常运行。

由于高原风沙较大、下雨后会有大量的湿气通过风冷系统吸入功率模块及板件，极易造成故障。严重影响着发电企业的发电质量和设备的安全、稳定运行。

二、某高原风冷式SVG 装置故障及跳闸统计

SVG 自投运以来频繁出现故障跳闸现象，主要故障为 IGBT 模块炸裂、通讯板件故障、光纤故障等，近3 年故障次数及原因统计如下：

三、风冷式SVG 装置故障原因分析及处理

1. 原因分析

（1）温度骤变：高原环境温度骤变明显，比如昼夜温差大、白天高温与夜晚低温交替，这会导致光纤加速老化、使塑料光纤变脆、变硬，进而影响通讯的稳定性和缩短使用寿命。

（2）湿度影响

高湿度环境：在雨季或下雨后环境空气湿度较大。高湿度环境会使SVG 装置内部的绝缘材料受潮，绝缘性能下降。例如，受潮的绝缘电阻降低容易引发放电现象，影响设备正常运行。

（3）沙尘与盐分侵蚀

沙尘环境：高原植被脆弱、风沙较大，在大风天气时沙尘容易通过散热风道进入风冷式 SVG 装置内部。沙尘堆积在散热鳍片、电路板及电子元件表面，会阻碍散热，降低散热效率，还可能引发接触不良等故障。

盐分侵蚀：高原盐碱地较多，沙土及空气中含有较多盐分。盐分附着在设备表面，会形成电解质溶液，加速金属部件的腐蚀。对于SVG 装置中的金属外壳、连接部件等，长期受盐分侵蚀会降低其机械强度和导电性，影响设备的可靠性。

（4）维护保养不规范

清洁不及时：未按照规定的维护周期对装置进行清洁，散热风道和散热部件表面积尘过多。灰尘不仅会阻碍散热，还可能吸附水分，进一步降低绝缘性能，增加故障发生的风险。

2. 处理措施

（1）调节 SVG 装置运行环境湿度

安装除湿设备：在高湿度环境地区，为SVG 装置安装除湿机，将环境湿度控制在合适范围，一般建议相对湿度保持在 40%-60% 之间。除湿机可有效降低装置内部受潮风险，保护绝缘材料和电气元件。

（2）沙尘与盐分防护

加强 SVG 装置的进风口滤棉的清理次数和更换频率。同时加强电缆沟、门窗等装置的密封性，减少沙尘进入内部的可能性。

在高盐碱地区域，对装置的金属部件进行防腐处理，如涂覆防腐漆。定期检查金属部件的腐蚀情况，及时更换受损部件。对于设备外壳，可采用不锈钢等耐腐蚀材料制作，提高整体抗腐蚀能力。

（3）加强电缆的巡检、测温工作

使用红外测温仪对电缆头部分进行测温对比，若温差大于 10℃需进行加密监测，必要时停电进行处理。红外测温检查工作最好于夜间进行，效果好于白天。

（4）规范维护保养

制定详细维护检修计划：根据风冷式SVG 装置的运行特点和环境条件，制定详细的维护计划，明确维护周期、内容和责任人。

四、问题解决及技术改造

1. 提高设备的检修、维护

（1）加强 SVG 风冷系统进风口滤棉的清扫频率

由于 SVG 进风口由双层滤棉对环境灰尘进行过滤，运行一段时间就会产生较大的灰尘影响进风量，且会大大降低空气中灰尘的过滤效果。根据实际运行情况可按照1个月对滤棉进行清扫一次、1季度对滤棉更换一次的频率进行维护。

（2）定期对 SVG 设备进行检修

SVG 运行中较多的灰尘会附着在 IGBT 模块、通讯板件上面影响散热，且在雨季附着的灰尘受潮后极易出现板件损坏或 IGBT 炸裂的情况，在每年雨季前进行一次SVG 的检修，对模块内部灰尘进行彻底的清扫。

2. 对设备进行技术改造

（1）将风冷式 SVG 改造为水冷式

水冷式 SVG 能够适应高功率密度的要求，通过高效的水冷散热，确保即使在高功率运行情况下，设备内部的温度也不会过高，从而保证了 SVG 的可靠运行和高性能输出。

（2）分步式技改方案

SVG 电子板件涂刷“三防漆”：对于部分场站一次性改造水冷式 SVG 预算超控的可进行分步式改造，即对现有的 SVG 板件进行“三防漆”涂刷，避免水汽渗透到电子元件内部，防止因受潮导致的短路、漏电等故障；阻止高原盐雾与板件接触，防止盐雾中的氯离子等腐蚀电子元件和电路板。

塑料光纤改造为玻璃光纤：早期投运的SVG 通讯光纤通常为塑料光纤，塑料光纤在较高温度（如 80% 以上）中，其材料的分子结构会逐渐发生变化，导致光纤的光学性能下降，例如光损耗增加。相反，在低温环境下，塑料光纤会变得脆化，容易受到外力的损伤，其使用寿命也会相应缩短。高湿度环境会使塑料光纤吸湿，水分的侵入会改变光纤材料的折射率，进而增加光传播过程中的散射和吸收，导致光损耗增大。相比玻璃光纤有着光损耗极低、传输信号质量高、抗干扰能力强、拉伸和抗压能力好等特点。

此方案技术改造成本相对低，改造后可显著提高电子板件的防潮、防侵蚀能力及提高光纤的通讯能力，可在一定程度上降低SVG 故障率。

结语：

通过对风冷式 SVG 装置故障的深入研究，明确了多种故障类型及其产生原因，并提出了相应的处理方法及预防措施等。

然而，随着设备运行年限的增长及运行环境的恶化，新的故障形式和问题可能会不断涌现。未来仍需持续关注其运行状态，进一步深入研究故障的发生机理和演变规律，不断完善故障诊断技术和处理方法，以提高装置运行的可靠性和稳定性，更好地保障电力系统的安全、高效运行。

参考文献：

[1] 张步涵.《SVG 无功补偿技术及应用》——中国电力出版社；

[2] 刘进军.《电力电子技术与SVG 装置》——机械工业出版社。