湿热海上风电电器设备腐蚀防护技术方案

风电技术标准
实验室牵头国家能源局10项风电设备环境技术标准制定； 海上风电的相关标准立项已经有5项。
发控 变 结
电
制 系
流
构
机统 器 件
2、电器设备腐蚀环境量化表征方法研究
湿热海洋环境下运行电器设备，主要受到服役微环境的影响，如何准确测 量电器设备所处的微环境，进一步采取相应的防护措施是最关键的问题。
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月极端最低气温变化曲线图（℃）
徐闻 阳江 上川岛 南澳 东山 平潭 宁德 荷兰德科赫
相对于欧洲，我国湿热地区年极端最低气温大多在0℃以上,而欧洲地区极端 最低温度明显更低。
我国湿热海洋环境与欧洲海洋环境的差异
90 85 80 75 70 65
开发适用于电器设备的腐蚀与防护技术迫在眉睫！
存在的关键技术问题
如何解决电子电器设备服役过程中的腐蚀失效问题？
电流对腐蚀行为的影响
单纯从电器设备材料本身 等角度提高防腐能力有限， 而且成本较高，因此，需 整体改善服役环境。
改善产品服役环境
腐蚀环境 量化表征方法
海洋腐蚀介质 净化方案
气相防锈发 散体技术
湿热海上风电电器设备腐蚀防护技术方案
目录
湿热海洋环境风电设备腐蚀分析 湿热海洋环境电器设备测试评价技术 湿热海洋环境电器设备腐蚀防护技术 环境技术工作建议
湿热海洋环境电器设备腐蚀分析
腐蚀失效是我国湿热海上风电大规模建设的关键技术瓶颈
国家能源规划，十三五 期间，广东、海南、福 建等湿热海洋区域海上 风电建设规模将超200 万千瓦，占全国海上风 电建设的50%以上！
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Time (h)
✓实验室对不同电压、电流、及腐蚀环境下铜材料腐蚀行为及材料相关电性能的研究。
现场模拟带电零部件及材料的腐蚀研究
✓开展在户外及实验室模拟腐蚀环境下，模拟带电接插件材料腐蚀行为及电性 能变化的研究。 ✓研究表明，电流对于不同电器材料和结构的腐蚀促进和抑制作用各有不同， 需要开展针对性的研究，具体分析。 ✓对电器设备所处环境整体的改善和提高，是解决电气设备腐蚀的有效途径！
月极端最高气温变化曲线图（℃）
徐闻 阳江 上川岛 南澳 东山 平潭 宁德 荷兰德科赫
我国湿热环境年极端最高气温均超过35℃，各地冬季月极端最高气温也在25℃左右 ，而荷兰德科赫在年极端最高气温则不超过35℃，冬季极端最高气温低于15℃ 。
我国湿热海洋环境与欧洲海洋环境的差异
20 10
0 -10 -20
湿热海洋环境电器设备测试评价技术
湿热海洋环境下电器设备面临严峻挑战
➢调研表明，湿热海洋环境电器设备大部分故障 与环境因素有直接或间接的关系，而电子元器件 服役微环境是影响电器设备腐蚀失效的最直接也 是最关键的问题。 ➢电器设备尤其是涉及到控制系统的主要设备更 是核心！电气设备内部电子元件器腐蚀不仅影响 电器设备的工作效能，而且很难排查，维修费用 很高。
位于湿热地区的三亚平均盐度最高，全年均在33‰左右；位于暖温地区的青岛次之， 全年均在30.5‰左右；三亚、青岛的盐度稳定，而厦门和舟山的盐度波动较大。
我国不同海域环境条件差异
站名 青岛 舟山 三亚
1年期的Q235大气腐蚀数据及对应腐蚀等级 Q235μm/年 79.0 36.3 86.8
西沙 福建某海域
温度
湿度
盐雾
电压 电流
电器材料、部件多因素腐蚀环境模拟试验箱
腐蚀性气体
✓开展了电流、盐雾、温湿度等多因素作用下多种材料的服役行为研究
多因素耦合人工加速模拟试验研究
500
400
0.01A
300
0.1A
200
100
1A
Contact Resistance (mΩ)
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
1、电器设备腐蚀环境测试评价技术研究
电器设备环境测试评价技术
湿热海洋环境电器设备材料、零部件及整机模拟件现场试验
变流器外壳及其关键电器元件
变压器外壳及模拟件
电路板、接插件、断路 器等关键电气部件
电气设备三亚湿热海洋环境现场模拟试验
电器设备环境测试评价技术
多因素耦合人工加速模拟试验方法研究
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月平均相对湿度变化曲线图（％）
徐闻 阳江 上川岛 南澳 东山 宁德 荷兰德科赫
我国湿热环境月平均湿度均在80%左右，与欧洲相当，但是全年总体 高温高湿时间较长。
湿热海上风电腐蚀情况
某新建成海上风电机组塔基及轮毂内腐蚀情况
湿热海上风电机组受盐雾、高温、高湿等环境影响导致腐蚀问题严重!
关键 问题
传统方法测量精度仅为微米级别， 无法精准表征电器设备服役微腐蚀环境，
湿热海洋环境下电器设备腐蚀风险巨大
电器部件腐蚀
湿热海洋环境高温高湿高盐雾，电器设备易发生腐蚀，导致电器设备失效，引起控制设 备失灵，严重时甚至可能导致火灾等。
常规海洋防腐设计难以实现湿热海上风电20年以上腐蚀防护要求
我
国
湿 热 海 上 风 电
具 有 特 殊 性
腐
蚀
1、相比欧洲海上风电环境，我国湿热海洋环境腐蚀性强：
87.0 159.8
腐蚀等级 C5 C3
C5-M
C5-M C5-M
根据现场测试数据表明，沿海陆地站点腐蚀等级已达到C5-M，海上腐蚀状况 更严峻，是沿岸腐蚀速率的2倍左右！
我国湿热海洋环境与欧洲海洋环境的差异
40 35 30 25 20 15 10
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
太阳辐射更强 ● 温度更高 ● 湿度更大 降雨量更多 ● 台风频繁
2、相比海洋船舶和海上平台，海上风电服役状态明显不同：
长期无人值守 ● 无法回港维护 ● 装备高达百米 维修维护成本很高 ● 成本压力更大
小结
相对于我国暖温和欧洲海洋环境， 我国湿热海洋整体腐蚀环境较为严酷， 海上风电电器设备腐蚀防护应进行针对性设计， 如防护不当后续维护成本将增加数倍！
据中国工程院调研统计，我国在南海等湿热海洋环境下的装备腐蚀损失 每年超过千亿元！
我国不同海域风电场地区环境特征
渤海
黄海
东 海
渤海
黄海
东 海
南 海
南 海
海域气温
海域水温
属于湿热气候的南海、东海海域，其气候、水温明显较其它海域更高。
我国不同海域环境条件差异
不同海域主要海洋站观测月（2013年）平均盐度变化曲线（ ‰ ）