李亮亮，李方方，于江濤

（1.中國船舶重工集團公司第七一三研究所，鄭州450015；2.博世汽車部件（長沙）有限公司上海分公司，上海200335；3.安陽工學院，河南安陽455000）

引言

光伏箱式逆變器能將兩套500 kW逆變器、直流柜、配電箱和監(jiān)控通訊等設(shè)備集中安裝在一個集裝箱單元內(nèi)，完成光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制、數(shù)據(jù)采集和遠程傳輸功能[1]。與傳統(tǒng)現(xiàn)場建造的逆變器集裝箱相比，光伏箱式逆變器具有成本低、安裝調(diào)試簡單、基建要求低、外形美觀等特點，適用于各類光伏發(fā)電站，特別是在荒漠、灘涂、高海拔、嚴寒、偏遠地區(qū)等復(fù)雜環(huán)境的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。此外，光伏箱式逆變器還因其配置模塊化、運輸方便、不易損壞、維護便捷等優(yōu)點在國內(nèi)外光伏發(fā)電站得到了迅速發(fā)展與普及。

某光伏電站位于新疆，該地區(qū)夏季最高溫度可達42℃，又地處沙漠邊緣地帶的戈壁灘，投入使用半年發(fā)現(xiàn)集裝箱與設(shè)備內(nèi)都落有浮塵沙土，嚴重影響了逆變器正常運行，縮短了逆變器使用壽命，造成了經(jīng)濟損失。鑒于該光伏電站所處的自然環(huán)境條件極其惡劣，亟需對集裝箱的防塵與通風這對矛盾體進行整改優(yōu)化。

1 目標確定

根據(jù)集裝箱內(nèi)設(shè)備的運行要求，光伏箱式逆變器工作時與外界直接接觸的通風口的防塵措施亟需整改，在不影響通風散熱的前提下，通風口的防沙塵等級應(yīng)達到《外殼防護等級（IP代碼）（GB 4208-93）》中IP5X級，即集裝箱內(nèi)有少量進沙，但不影響設(shè)備的正常運行。

2 原因分析

針對光伏箱式逆變器防塵等級偏低問題，在試驗現(xiàn)場對光伏箱式逆變器（如圖1）進行地毯式排查，從人員、機加、材料、方法、環(huán)境共5個方面歸納了9條造成此問題的末端因素，并據(jù)此繪制了樹圖，如圖2所示。

圖1 集裝箱內(nèi)部及外部實物圖

圖2 光伏箱式逆變器的防塵等級偏低影響因素圖

3 要因確認

1）人員日常維護不到位

查閱記錄，電站維護人員按手冊規(guī)定執(zhí)行，定期清理集裝箱內(nèi)及防塵網(wǎng)上的沙塵，該因素是非要因。

2）設(shè)備出風口防雨罩處防塵網(wǎng)上下自由度未限制設(shè)備出風口處防雨罩處防塵網(wǎng)已經(jīng)安裝上下限位螺釘，用手向上推動不移動。該因素是非要因。

3）抽插式框架自由間隙大

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)防塵網(wǎng)自由端有縫隙，如圖3所示，導(dǎo)致一部分風沙通過自由端縫隙進入箱體內(nèi)部。該因素是要因。

圖3 抽插式防塵網(wǎng)安裝框架實物圖

4）防塵網(wǎng)材料PPI值大網(wǎng)眼大

現(xiàn)場將安裝防塵網(wǎng)的集裝箱門頁打開，發(fā)現(xiàn)防塵網(wǎng)上密布大量灰塵，而且周圍地面上堆積有大量沙塵。該防塵網(wǎng)材料為無紡布，該種材料網(wǎng)眼一般較小，沙塵易堵塞網(wǎng)眼，并且該材質(zhì)強度較低，防塵效果差。該因素是要因。

5）門頁密封膠條不嚴

集裝箱的每個門沿邊緣安裝有集裝箱專用密封膠條，如圖4所示，門關(guān)上后，從集裝箱內(nèi)向外看幾乎看不到有光線射入。該因素是非要因。

圖4 門頁密封膠條實物圖

6）抽風機處百葉窗漏沙

電站現(xiàn)場小風機防雨罩處安裝有陣列孔式的擋沙板，如圖5所示，而且內(nèi)側(cè)鑲嵌有百葉窗，小風機正常工作時向外排風以排除集裝箱內(nèi)的循環(huán)熱量，外部的沙塵不易進入集裝箱內(nèi)。該因素是非要因。

圖5 抽風機處防雨罩實物圖

7）線纜進線孔密封差

電站現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)設(shè)備自帶有滑移式防塵擋板，所有線纜進線孔都用安裝鈑金條網(wǎng)，作為聚攏防火泥的龍骨，然后通過設(shè)備叉車孔添加防火泥。該因素是非要因。

8）基礎(chǔ)百葉窗防塵措施差

電站現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)百頁窗上安裝有雙層防塵網(wǎng)，且基礎(chǔ)地面內(nèi)沙塵分布面積不超過1∕3，沙塵厚度不超過1mm。該因素是非要因。

9）擺放方位處于常年主導(dǎo)風向的上風向

查看電站現(xiàn)場的施工圖及當?shù)氐臍庀?，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)坐西朝東，處于常年主導(dǎo)風向的下風向。該因素是非要因。

據(jù)此總結(jié)光伏箱式逆變器防塵等級偏低的要因是：①防塵網(wǎng)材料PPI值大網(wǎng)眼大；②抽插式框架自由間隙大，如圖6所示。4

圖6 光伏箱式逆變器防塵等級偏低的要因

方案實施

1）選用防塵效果更好的防塵網(wǎng)

防塵網(wǎng)整改包括過濾網(wǎng)的材質(zhì)、護網(wǎng)結(jié)構(gòu)、安裝固定方式。調(diào)研發(fā)現(xiàn)聚氨酯過濾棉防塵網(wǎng)成功應(yīng)用于其他光伏電站，該種材質(zhì)PPI一般為30、40、50，由于30網(wǎng)眼大但孔少，50網(wǎng)眼小但孔多，所以選擇加裝PPI為50的聚氨酯防塵網(wǎng)，厚度為15 mm，結(jié)構(gòu)尺寸接口需要與防塵網(wǎng)固定邊框相匹配，如圖7所示。該防塵網(wǎng)需要隔期清理，清理方式為在背風側(cè)用吹風機吹或拆卸下來用水清理。

圖7 聚氨酯防塵網(wǎng)

2）加裝模塊式防塵網(wǎng)框架，如圖8、圖9所示，使自由端邊縫最小化

圖9 防塵網(wǎng)框架安裝到門頁上的后的實物圖

圖8 防塵網(wǎng)邊框圖紙

5 效果檢查

2016年9月，已改造完成的光伏箱式逆變器在新疆運行滿半年后，對箱體內(nèi)部進沙情況進行了檢查，發(fā)現(xiàn)箱體內(nèi)部進沙量大幅減少，逆變器能夠正常工作且散熱情況良好，符合整改預(yù)期目標，即箱體內(nèi)有少量進沙，但不影響逆變器正常工作，如圖10所示。

圖10 方案實施后進沙情況

6 結(jié)論

從人、機、料、法、環(huán)角度出發(fā)排查出光伏箱式逆變器防沙塵等級偏低的兩個要因是防塵網(wǎng)材料PPI值大網(wǎng)眼大和抽插式框架自由間隙大。將集裝箱的無紡布防塵網(wǎng)替換為聚氨酯過濾棉，以及加裝可以使自由端間隙最小化的模塊式的防塵網(wǎng)框架，實現(xiàn)了在苛刻的自然環(huán)境下，集裝箱的防沙塵效果最大化與通風散熱情況良好。此次整改不僅提高了逆變器、直流柜等設(shè)備的運行可靠性和環(huán)境適應(yīng)性，而且降低了設(shè)備維護和風沙清理成本，同時為光伏箱式逆變器的應(yīng)用和推廣提供了技術(shù)支持和實踐經(jīng)驗。