我国幅员辽阔,有大量变频器工作在高湿度的恶劣环境中,例如多雨的南方沿海地区、潮湿山地附近的风电机组变频器,以及工作在河流、湖泊旁的变频器装置等。 受空气湿度影响,一旦环境温度发生变化,变频器柜内部就极易出现凝露现象。凝露产生的液态水与内部积累的灰尘混合后,会严重降低电气绝缘性能,甚至引发短路,直接威胁设备的安全稳定运行。 针对这一痛点,我们的WT-H500、WT-H600 系列智能半导体冷凝除湿器提供了高效可靠的解决方案。它采用热电制冷技术,可直接将柜内空气中的水汽冷凝成水并排出,从根源上降低湿度,避免凝露形成,特别适用于变频器柜这类对湿度敏感的设备。
比如,液态水附着于功率器件散热板之上,会导致 IGBT 的栅极和漏极之间形成通路,严重破坏 IGBT 的栅极,导致 IGBT 失去正常功能。再比如,液态水附着于电路板之上会导致相应端子出现短路现象,造成脉冲混乱,严重的还会导致桥间短路等故障。 凝露现象会严重影响和威胁变频器的正常稳定运行。如果变频器工作于潮湿环境中,特别是夏季多雨的南方,必须采取正确措施预防和消除凝露现象。我们的WT-H500、WT-H600 系列智能半导体冷凝除湿器,正是应对这类问题的理想选择。
一、凝露的形成及其对变频器产生的危害 自然条件下的空气是由少量尘埃、水汽以及绝干空气所组成。空气所能容纳的水汽与环境温度成正比,即环境温度越高,空气就能容纳更多水汽。而所谓的露点温度,是指特定湿度空气出现凝露现象的最高温度。 在较高温度下包容在空气中的水汽,由于温度下降,会使得无法继续容纳于空气中的水汽通过液态水的形式析出。如果湿度较大且温度相对较高的空气碰到温度相对较低(低于该条件下空气的露点温度)的变频器的固态表面,就会产生凝露现象,进而在变频器相关部件的表面产生一定量的液态水。 当液态水与变频器内部的灰尘混合,会产生相应的导电通道,进而对变频器的电气绝缘造成影响,使得本该不导电的区域转换为正常导电的区域。这不仅会加速设备老化,更可能引发突发性故障,造成严重的生产损失。
针对凝露的形成机理,最根本的解决方案是主动降低柜内的绝对湿度。WT-H500 系列智能半导体冷凝除湿器采用热电制冷技术,可直接将空气中的水汽冷凝成水并通过导水管排出柜外,从源头上杜绝凝露的产生。该设备已在南方多个风电场的变频器柜中得到验证,能在高湿环境下稳定运行,有效保障设备安全。
举例:一旦混合了灰尘的凝露附着于 IGBT 功率器件的表面,会导致 IGBT 的栅极和漏极之间形成通路,严重破坏 IGBT 的栅极,导致 IGBT 失去正常功能;再比如,混合了灰尘的凝露附着于控制电路板之上,会使得电路板产生原本不存在的导电通道,导致逻辑脉冲出现混乱,进而产生电源短路、电子元器件失效等故障。
尽管部分电路板进行了相应的涂覆处理,但由于盲点等因素的影响,总会在某些元器件的底部、电路连接处等部分产生凝露现象。
二、凝露的消除方法
通过对温差和湿度等凝露形成条件的破坏,可以从根本上达到消除凝露现象的目的。破坏了任何一个形成条件,变频器都不会出现凝露现象。 目前,较为通行和常用的凝露消除方法有:温度控制法和湿度控制法,前者旨在降低相对湿度,而后者旨在降低绝对湿度。 温度控制法 阻止凝露的形成,可以通过破坏温差这一凝露形成条件来实现。由于变频器柜体内部相对封闭,若可以让柜体温度始终高于露点温度,就不会产生凝露。
受该思想的影响,现阶段主要有两种温度控制方案:
1.通风口 + 加热器方案一般情况下通风口都设置了过滤器,不仅能够杜绝大量灰尘进入变频器内部,还能够确保 IP 防护等级。该方案的主要思路在于一旦湿度过大即开始加热,温度提升时就加大通风。在湿度超过预先设定的数值时,促发加热动作,提高变频器内部温度,进而有效控制相对湿度条件;在温度达到预先设定的阈值之后,起动通风,从而使得变频器内部进入一定量的外部新风,从而确保变频器内外始终保持一致的空气相对湿度,温度始终保持在正常的范围之内。一般情况下,当温度超过 40℃就起动通风系统,相对湿度超过 80% 就起动加热器。
2. 密封柜体 + 散热调节方案第二种方案的主要思路为:变频器内部冷却能力相对可控,确保柜内温度始终保持在一定的范围之内,当湿度超过阈值,就降低变频器的散热能力,通过变频器所产生的功耗来提高变频器柜内温度,从而杜绝凝露现象的出现;当温度超过阈值,就提高散热能力,杜绝温度过高影响变频器的正常运行。该方案下的变频器柜体大多采用的是完全密封的形式,有效杜绝了盐雾、有害气体和灰尘进入柜体内部,便于变频器长期、可靠和正常的运行。
虽然温度控制法能在一定程度上缓解凝露问题,但它并未从根源上减少柜内的水分子,在高湿环境下效果有限。相比之下,WT-H500、WT-H600 系列智能半导体冷凝除湿器所采用的湿度控制法更为彻底。它通过热电制冷技术,直接将空气中的水汽冷凝成水并排出柜外,从根本上降低绝对湿度,是解决变频器柜凝露问题的最优方案。
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