一种风电变流器防凝露系统的设计与试验
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将风力发电机 组 变 流 柜 分 为 三 个 区，其 中 相 互连通的两个区 为 控 制 单 元 区，单 独 区 为 变 流 单 元区。控制单元两个区内部设置的冷却通风系统 有 两 个 风 机 ，循 环 风 量 为１ ２００ｍ３／ｈ，内 部 风 压 为 １５０Ｐａ，风 速 为 ７ ｍ／ｓ，除 湿 空 间 为 １．８ ｍ × １．８ｍ×０．６ｍ（长 × 宽 × 高）。 变 流 单 元 区 冷 却 循环 风 量 为 １ ２００ ｍ３／ｈ，内 部 风 压 为 １５０Ｐａ，风 速为７ｍ／ｓ，除 湿 空 间 为 １．８ ｍ×０．９ ｍ×０．６ ｍ （长×宽× 高 ）。 总 除 湿 空 间 为 ２．９１６ ｍ３。 柜 内 要求控制温度为１５～４５ ℃，湿度≤６０％。
１ 风机变流柜防凝露系统的设计
１．１ 研 究 区 概 况 华电仰天湖风场位于湖南省郴州市北湖区境
内 ，属 亚 热 带 季 风 性 湿 润 气 候 ，大 气 压 力 为９８ ４２０ Ｐａ，全年平均气温在 １５．４～２６．３ ℃ 之间，年 降 雨 量 １ ２９０～１ ９００ ｍｍ，年 平 均 相 对 湿 度 为 ８３％ ，且 全年相对湿度达１００％的时间较长 。 ［１１］ １．２ 防 凝 露 设 计 方 案
收 稿 日 期 ：２０１１－１１－１１，修 回 日 期 ：２０１１－１２－０９ 基 金 项 目 ：南 车 株 洲 电 力 机 车 研 究 所 基 金 资 助 项 目 （Ｋ２０ＲＺ１２Ｂ０１８１） 作 者 简 介 ：朱 辉 （１９８３－），男 ，博 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 流 体 流 动 与 传 热 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｈｕｉ２００９＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ
种较理想的 防 凝 露 方 法。 鉴 此，本 文 针 对 华 电 仰 天湖风场 的 ＴＷ１６５０ 型 风 力 发 电 机 组 变 流 柜 的 凝露问题，采用转 轮 除 湿 机 为 核 心 设 计 了 一 种 风 机变流柜的防凝 露 系 统，并 对 该 防 凝 露 系 统 的 整 体性能进行了试验验证。
Βιβλιοθήκη Baidu
与相对湿度变化情况。试验结果表明，机舱外环境平均温度为１７．２ ℃、平均相对湿 度 为 ９３．１％，机 舱 内 空 气
平均温度为２４．９ ℃、平均相对湿度为５３％的条件下，在防 凝 露 系 统 作 用 下 变 流 柜 内 空 气 相 对 湿 度 在 短 时 间
内下降至设定值（柜内空气平均相对湿度为３５．７％）后便保持稳定，最低降至１７．５％，同时柜内热负荷未明 显
· １９６ ·
水 电 能 源 科 学 ２０１２ 年
增 加 ，可 见 该 防 凝 露 系 统 能 有 效 地 对 风 机 变 流 柜 进 行 除 湿 防 潮 。
关 键 词 ：变 流 柜 ；防 凝 露 系 统 ；相 对 湿 度 ；温 度
中 图 分 类 号 ：ＴＭ６１４；ＴＫ８
文 献 标 志 码 ：Ａ
绝大部分电子产品均要求在相对湿度较低的 条件下运行，相 对 湿 度 过 高 极 易 引 起 凝 露。 由 于 凝露问题，全球每 年 有 数 量 巨 大 的 风 电 机 组 电 气 零部件出现 故 障，其 中 尤 为 突 出 的 是 变 流 柜。 变 流柜是风力发电 机 组 的 核 心 部 件 之 一，为 了 确 保 变 流 柜 内 变 流 器 在 正 常 环 境 （温 度 、湿 度 ）下 工 作 ， 需 对 变 流 柜 内 空 气 的 温 度、湿 度 进 行 相 应 处 理。 根据《半导 体 电 力 变 流 器 电 气 试 验 方 法》规 定 ， ［１］ 变流 器 工 作 的 相 对 湿 度 应 在 ４５％ ～７５％ 之 间。 而我国南方 地 区 的 年 平 均 相 对 湿 度 基 本 在 ７５％ 以上［２］，因此南方地区一到梅雨季节，变流器 便 开 始 频 繁 出 现 故 障 ，给 风 电 行 业 带 来 了 巨 大 的 人 力 、 物 力 和 财 力 损 失，这 已 引 起 了 风 电 行 业 的 重 视。 目前，防凝露的方 法 主 要 有 降 低 相 对 湿 度 和 降 低 绝对湿度两大类 。 ［３］ 通过升温来防凝露的方 法 实 际上就是降低相 对 湿 度 法，这 种 方 法 有 一 定 的 效 果，但在露点 温 度 较 高 的 地 区 效 果 甚 微。 而 关 于 降 低 绝 对 湿 度 的 方 法 较 多 ，如 膜 除 湿 法 、转 轮 除 湿 法、热泵 法、ＨＶＡＣ 法、热 电 冷 凝 法 及 电 化 学 法 等 。 ［４，５］ 其中，膜 除 湿 法 核 心 部 件 除 湿 膜 存 在 透 湿率低的缺点［６］；热 泵 法 体 积 较 大 且 使 用 了 ＣＦＣ 制冷剂［７］；ＨＶＡＣ 法与电化学 法 理 论 及 技 术 均 不 成 熟［８，９］；热 电 冷 凝 法 的 热 电 材 料 存 在 转 换 率 低 等不足 。 ［１０］ 相对这几类防 凝 露 方 法，转 轮 除 湿 法 理 论 成 熟 、设 备 体 积 小 、除 湿 量 大 、安 装 简 便 ，是 一
（１．中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙 ４１００８３；２．南车株洲电力机车研究所有限公司，湖南 株洲 ４１２００１）
摘要：针对中国华电仰天湖风场的 ＴＷ１６５０型风力发电机组变流柜的凝露问题，采用转轮除湿机为核心设 计
了 一 种 防 凝 露 系 统 ，并 将 该 系 统 加 装 在 风 机 变 流 柜 上 进 行 现 场 试 验 ，记 录 了 变 流 柜 内 及 机 舱 内 、外 的 环 境 温 度
第３０卷 第９期 ２ ０ １ ２ 年 ９ 月
文 章 编 号 ：１０００－７７０９（２０１２）０９－０１９５－０３
水 电 能 源 科 学 Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ
Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２ ０ １ ２
一种风电变流器防凝露系统的设计与试验
朱 辉１，２，王 汉 青１，颜 志 伟２，董 红 云２，晏 红 文２
１ 风机变流柜防凝露系统的设计
１．１ 研 究 区 概 况 华电仰天湖风场位于湖南省郴州市北湖区境
内 ，属 亚 热 带 季 风 性 湿 润 气 候 ，大 气 压 力 为９８ ４２０ Ｐａ，全年平均气温在 １５．４～２６．３ ℃ 之间，年 降 雨 量 １ ２９０～１ ９００ ｍｍ，年 平 均 相 对 湿 度 为 ８３％ ，且 全年相对湿度达１００％的时间较长 。 ［１１］ １．２ 防 凝 露 设 计 方 案
收 稿 日 期 ：２０１１－１１－１１，修 回 日 期 ：２０１１－１２－０９ 基 金 项 目 ：南 车 株 洲 电 力 机 车 研 究 所 基 金 资 助 项 目 （Ｋ２０ＲＺ１２Ｂ０１８１） 作 者 简 介 ：朱 辉 （１９８３－），男 ，博 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 流 体 流 动 与 传 热 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｈｕｉ２００９＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ
种较理想的 防 凝 露 方 法。 鉴 此，本 文 针 对 华 电 仰 天湖风场 的 ＴＷ１６５０ 型 风 力 发 电 机 组 变 流 柜 的 凝露问题，采用转 轮 除 湿 机 为 核 心 设 计 了 一 种 风 机变流柜的防凝 露 系 统，并 对 该 防 凝 露 系 统 的 整 体性能进行了试验验证。
Βιβλιοθήκη Baidu
与相对湿度变化情况。试验结果表明，机舱外环境平均温度为１７．２ ℃、平均相对湿 度 为 ９３．１％，机 舱 内 空 气
平均温度为２４．９ ℃、平均相对湿度为５３％的条件下，在防 凝 露 系 统 作 用 下 变 流 柜 内 空 气 相 对 湿 度 在 短 时 间
内下降至设定值（柜内空气平均相对湿度为３５．７％）后便保持稳定，最低降至１７．５％，同时柜内热负荷未明 显
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水 电 能 源 科 学 ２０１２ 年
增 加 ，可 见 该 防 凝 露 系 统 能 有 效 地 对 风 机 变 流 柜 进 行 除 湿 防 潮 。
关 键 词 ：变 流 柜 ；防 凝 露 系 统 ；相 对 湿 度 ；温 度
中 图 分 类 号 ：ＴＭ６１４；ＴＫ８
文 献 标 志 码 ：Ａ
绝大部分电子产品均要求在相对湿度较低的 条件下运行，相 对 湿 度 过 高 极 易 引 起 凝 露。 由 于 凝露问题，全球每 年 有 数 量 巨 大 的 风 电 机 组 电 气 零部件出现 故 障，其 中 尤 为 突 出 的 是 变 流 柜。 变 流柜是风力发电 机 组 的 核 心 部 件 之 一，为 了 确 保 变 流 柜 内 变 流 器 在 正 常 环 境 （温 度 、湿 度 ）下 工 作 ， 需 对 变 流 柜 内 空 气 的 温 度、湿 度 进 行 相 应 处 理。 根据《半导 体 电 力 变 流 器 电 气 试 验 方 法》规 定 ， ［１］ 变流 器 工 作 的 相 对 湿 度 应 在 ４５％ ～７５％ 之 间。 而我国南方 地 区 的 年 平 均 相 对 湿 度 基 本 在 ７５％ 以上［２］，因此南方地区一到梅雨季节，变流器 便 开 始 频 繁 出 现 故 障 ，给 风 电 行 业 带 来 了 巨 大 的 人 力 、 物 力 和 财 力 损 失，这 已 引 起 了 风 电 行 业 的 重 视。 目前，防凝露的方 法 主 要 有 降 低 相 对 湿 度 和 降 低 绝对湿度两大类 。 ［３］ 通过升温来防凝露的方 法 实 际上就是降低相 对 湿 度 法，这 种 方 法 有 一 定 的 效 果，但在露点 温 度 较 高 的 地 区 效 果 甚 微。 而 关 于 降 低 绝 对 湿 度 的 方 法 较 多 ，如 膜 除 湿 法 、转 轮 除 湿 法、热泵 法、ＨＶＡＣ 法、热 电 冷 凝 法 及 电 化 学 法 等 。 ［４，５］ 其中，膜 除 湿 法 核 心 部 件 除 湿 膜 存 在 透 湿率低的缺点［６］；热 泵 法 体 积 较 大 且 使 用 了 ＣＦＣ 制冷剂［７］；ＨＶＡＣ 法与电化学 法 理 论 及 技 术 均 不 成 熟［８，９］；热 电 冷 凝 法 的 热 电 材 料 存 在 转 换 率 低 等不足 。 ［１０］ 相对这几类防 凝 露 方 法，转 轮 除 湿 法 理 论 成 熟 、设 备 体 积 小 、除 湿 量 大 、安 装 简 便 ，是 一
（１．中南大学 能源科学与工程学院，湖南 长沙 ４１００８３；２．南车株洲电力机车研究所有限公司，湖南 株洲 ４１２００１）
摘要：针对中国华电仰天湖风场的 ＴＷ１６５０型风力发电机组变流柜的凝露问题，采用转轮除湿机为核心设 计
了 一 种 防 凝 露 系 统 ，并 将 该 系 统 加 装 在 风 机 变 流 柜 上 进 行 现 场 试 验 ，记 录 了 变 流 柜 内 及 机 舱 内 、外 的 环 境 温 度
第３０卷 第９期 ２ ０ １ ２ 年 ９ 月
文 章 编 号 ：１０００－７７０９（２０１２）０９－０１９５－０３
水 电 能 源 科 学 Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ
Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２ ０ １ ２
一种风电变流器防凝露系统的设计与试验
朱 辉１，２，王 汉 青１，颜 志 伟２，董 红 云２，晏 红 文２