提高光伏箱式逆变器的防沙尘等级

李亮亮，李方方，于江涛

（1.中国船舶重工集团公司第七一三研究所，郑州450015；2.博世汽车部件（长沙）有限公司上海分公司，上海200335；3.安阳工学院，河南安阳455000）

引言

光伏箱式逆变器能将两套500 kW逆变器、直流柜、配电箱和监控通讯等设备集中安装在一个集装箱单元内，完成光伏发电系统的并网控制、数据采集和远程传输功能[1]。与传统现场建造的逆变器集装箱相比，光伏箱式逆变器具有成本低、安装调试简单、基建要求低、外形美观等特点，适用于各类光伏发电站，特别是在荒漠、滩涂、高海拔、严寒、偏远地区等复杂环境的大型光伏并网系统。此外，光伏箱式逆变器还因其配置模块化、运输方便、不易损坏、维护便捷等优点在国内外光伏发电站得到了迅速发展与普及。

某光伏电站位于新疆，该地区夏季最高温度可达42℃，又地处沙漠边缘地带的戈壁滩，投入使用半年发现集装箱与设备内都落有浮尘沙土，严重影响了逆变器正常运行，缩短了逆变器使用寿命，造成了经济损失。鉴于该光伏电站所处的自然环境条件极其恶劣，亟需对集装箱的防尘与通风这对矛盾体进行整改优化。

1 目标确定

根据集装箱内设备的运行要求，光伏箱式逆变器工作时与外界直接接触的通风口的防尘措施亟需整改，在不影响通风散热的前提下，通风口的防沙尘等级应达到《外壳防护等级（IP代码）（GB 4208-93）》中IP5X级，即集装箱内有少量进沙，但不影响设备的正常运行。

2 原因分析

针对光伏箱式逆变器防尘等级偏低问题，在试验现场对光伏箱式逆变器（如图1）进行地毯式排查，从人员、机加、材料、方法、环境共5个方面归纳了9条造成此问题的末端因素，并据此绘制了树图，如图2所示。

图1 集装箱内部及外部实物图

图2 光伏箱式逆变器的防尘等级偏低影响因素图

3 要因确认

1）人员日常维护不到位

查阅记录，电站维护人员按手册规定执行，定期清理集装箱内及防尘网上的沙尘，该因素是非要因。

2）设备出风口防雨罩处防尘网上下自由度未限制设备出风口处防雨罩处防尘网已经安装上下限位螺钉，用手向上推动不移动。该因素是非要因。

3）抽插式框架自由间隙大

现场调查发现防尘网自由端有缝隙，如图3所示，导致一部分风沙通过自由端缝隙进入箱体内部。该因素是要因。

图3 抽插式防尘网安装框架实物图

4）防尘网材料PPI值大网眼大

现场将安装防尘网的集装箱门页打开，发现防尘网上密布大量灰尘，而且周围地面上堆积有大量沙尘。该防尘网材料为无纺布，该种材料网眼一般较小，沙尘易堵塞网眼，并且该材质强度较低，防尘效果差。该因素是要因。

5）门页密封胶条不严

集装箱的每个门沿边缘安装有集装箱专用密封胶条，如图4所示，门关上后，从集装箱内向外看几乎看不到有光线射入。该因素是非要因。

图4 门页密封胶条实物图

6）抽风机处百叶窗漏沙

电站现场小风机防雨罩处安装有阵列孔式的挡沙板，如图5所示，而且内侧镶嵌有百叶窗，小风机正常工作时向外排风以排除集装箱内的循环热量，外部的沙尘不易进入集装箱内。该因素是非要因。

图5 抽风机处防雨罩实物图

7）线缆进线孔密封差

电站现场调查发现设备自带有滑移式防尘挡板，所有线缆进线孔都用安装钣金条网，作为聚拢防火泥的龙骨，然后通过设备叉车孔添加防火泥。该因素是非要因。

8）基础百叶窗防尘措施差

电站现场调查发现基础百页窗上安装有双层防尘网，且基础地面内沙尘分布面积不超过1∕3，沙尘厚度不超过1mm。该因素是非要因。

9）摆放方位处于常年主导风向的上风向

查看电站现场的施工图及当地的气象，发现基础坐西朝东，处于常年主导风向的下风向。该因素是非要因。

据此总结光伏箱式逆变器防尘等级偏低的要因是：①防尘网材料PPI值大网眼大；②抽插式框架自由间隙大，如图6所示。4

图6 光伏箱式逆变器防尘等级偏低的要因

方案实施

1）选用防尘效果更好的防尘网

防尘网整改包括过滤网的材质、护网结构、安装固定方式。调研发现聚氨酯过滤棉防尘网成功应用于其他光伏电站，该种材质PPI一般为30、40、50，由于30网眼大但孔少，50网眼小但孔多，所以选择加装PPI为50的聚氨酯防尘网，厚度为15 mm，结构尺寸接口需要与防尘网固定边框相匹配，如图7所示。该防尘网需要隔期清理，清理方式为在背风侧用吹风机吹或拆卸下来用水清理。

图7 聚氨酯防尘网

2）加装模块式防尘网框架，如图8、图9所示，使自由端边缝最小化

图9 防尘网框架安装到门页上的后的实物图

图8 防尘网边框图纸

5 效果检查

2016年9月，已改造完成的光伏箱式逆变器在新疆运行满半年后，对箱体内部进沙情况进行了检查，发现箱体内部进沙量大幅减少，逆变器能够正常工作且散热情况良好，符合整改预期目标，即箱体内有少量进沙，但不影响逆变器正常工作，如图10所示。

图10 方案实施后进沙情况

6 结论

从人、机、料、法、环角度出发排查出光伏箱式逆变器防沙尘等级偏低的两个要因是防尘网材料PPI值大网眼大和抽插式框架自由间隙大。将集装箱的无纺布防尘网替换为聚氨酯过滤棉，以及加装可以使自由端间隙最小化的模块式的防尘网框架，实现了在苛刻的自然环境下，集装箱的防沙尘效果最大化与通风散热情况良好。此次整改不仅提高了逆变器、直流柜等设备的运行可靠性和环境适应性，而且降低了设备维护和风沙清理成本，同时为光伏箱式逆变器的应用和推广提供了技术支持和实践经验。