变电站GIS室智能通风的技术研究与应用

变电站GIS室智能通风的技术研究与应用
发表时间：2020-07-17T08:34:26.702Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第6期作者：解云兴鲁祥凤[导读] 针对现有变电站GIS室通风技术存在的缺陷，提供一种变电站GIS室智能通风技术，具有温度高智能启动关闭、SF6-O2浓度报警智能启动关闭、消防报警智能启动关闭和手动就地启动关闭等多种功能，满足变电站GIS室的安防要求，为运维人员提供生命安全的保障。

国网山东省电力公司东营供电公司山东东营 257091
摘要：针对现有变电站GIS室通风技术存在的缺陷，提供一种变电站GIS室智能通风技术，具有温度高智能启动关闭、SF6-O2浓度报警智能启动关闭、消防报警智能启动关闭和手动就地启动关闭等多种功能，满足变电站GIS室的安防要求，为运维人员提供生命安全的保障。

关键词：GIS室智能通风技术；高低位风机；可逆式轴流风机；安全；高可靠性
引言
当前，变电站设计中GIS室内风机启动基本就两种工作状态，即温度启动和SF6-O2报警启动，而两种风机启动方向均是从高位通风口向室内进风，低位通风口排风；总的来说也就是只解决了SF6-O2浓度报警问题，而对温度所要求的从低位通风口向室内进风，高位通风口排风问题基本实现不了；并且因风机方向问题，在手动模式下进行火灾事故的排烟，也基本不能满足。

根据经验及现场反馈信息，普通手动通风与SF6-O2浓度报警时需要风机控制箱控制低位风机向GIS室外排风，高位风机向GIS室内排风。

事故排烟与GIS室内温度高时需要风机控制箱控制高位风机向GIS室外排风，低位风机向GIS室内排风。

因此解决变电站GIS室智能环境通风技术是一项关乎变电站运维人员生命安全的大事。

1 项目的解决思路
入手点为寻求一种风量大、满足双向通风且质量可靠的轴流风机，该风机选型成功的话，项目成功的概率将大大增加。

经过多方面的查询了解到一种适用于地铁站隧道的DTF型双向可逆轴流风机进入我们的视野。

DTF系列地铁隧道轴流风机广泛应用于各大中型城市的地铁及快速轨道交通工程的地下站通风系统。

风机风量自4000～900000m3/h，风压50～2000Pa。

该系列风机不论直径大小，均采用电机直联方式，安装时只要直接连接输气管和固定底脚螺栓即可。

该系列风机应用于风机静压与全压比要求较高而风机直径选择较小的通风系统。

该风机根据使用场合所需的不同技术性能参数需要，可以改变转速，改变叶片数，改变叶片安装角，以满足不同工况使用的需要。

风机设有防喘振装置，使风机全性能不会发生喘振，在工程安装中，无须安装喘振报警装置。

接下来的问题主要取决于实现规范要求风机通风相关的控制要求，在以往的案例中，一旦主要设备选型成功后，电气逻辑控制的设计跟实验成功只是个时间问题了。

电气逻辑控制经过梳理，主要实现以下工况的控制：
(1) 房间内夏季温度高于40℃时的机械排风，设计为低位风机进风，高位风机排风，从而实现冷空气的进入，热空气的排出。

该部分需要实现与温控传感器的连锁反应。

(2) 六氟化硫气体泄漏的处理，因六氟化硫气体较空气重，防止因六氟化硫泄漏后聚集于房间底部，导致底部空气（氧气）浓度不足，引起检修、运维人员的窒息。

该部分功能需要与SF6-O2浓度监测主机的连锁。

(3)设置自动、手动两种控制方式的选择功能，可按需求分别实现自动控制及手动控制的功能。

1.1 温度高自动换气功能实现
(1) 自温控传感器接收温度辅助信号，即房间环境温度为40℃时，该信号触点导通，项目配置中间继电器，用于放大触点信号。

中间继电器串接自动旋钮档位，经热继保护串接排烟与温度高控制继电器，由该继电器控制低位风机进风，高位风机排风。

(2) 经过空气循环流动，房间环境温度降至为40℃以下时，温控传感器监测环境温度降低40℃以下，信号触点断开，信号触点后级中间继电器因此失电断开，连锁温度高控制继电器失电断开，风机停止运转。

1.2 六氟化硫气体泄漏处理
(1) 房间内根据规范及设备监测范围配置SF6-O2浓度监测装置及SF6-O2浓度监测主机，SF6-O2浓度监测主机根据SF6-O2浓度监测装置所监测的SF6-O2浓度，判断是否需要排六氟化硫气体，当监测环境六氟化硫气体浓度超过设定值时，SF6-O2浓度监测主机给智能通风装置发出排六氟化硫气体信号（触点闭合），项目配置中间继电器。

中间继电器串接自动旋钮档位，经热继保护串接手动排风与SF6高控制继电器，由该继电器控制高位风机进风，低位风机排风。

(2) 经过空气循环流动，房间内六氟化硫气体浓度降低到安全范围内，温控传感器监测环境温度降低40℃以下，信号触点断开，信号触点后级中间继电器因此失电断开，连锁温度高控制继电器失电断开，风机停止运转。

1.3 事故排烟功能实现
通过室内烟感探测器或者红外对射装置等收集室内环境信息，当监测到火灾信息时，由探测器等监测装置将信息传导至火灾信息主机，经过判断后，火灾信息主机发出动作信息，闭锁消防辅助触点，项目配置中间继电器，用于放大触点信号。

中间继电器串接自动旋钮档位，经热继保护串接排烟与温度高控制继电器及手动排风与SF6高控制继电器（所有涉及通风用继电器），断开由该继电器控制的正在运行的风机，从而关闭GIS室通风系统。

1.4 手动、自动控制方式切换
在室内外可设置两处风机控制箱，一主一从，主机设置在GIS室内，主要电气元件均安装于其内；从机设置在室外，仅一些操作旋钮及室外救援或应急操作模块设置与此，两者之间电缆连接，均可实现风机的控制。

2 项目的设计工作
房间体积计算：
V=H×W×L....式1
H为房间高度，单位为m；
W为房间宽度，单位为m；
L为房间的长度，单位为m。

换气次数可由下式计算得到：
n=Q/V....式2
n为空间的换气次数，次/h；
Q为通风量，m3/h；
V为房间容积，m3；
经计算，换气次数不低于10次的情况下，风机总风量应为17784m3/h，折算排风机排风量为11856m3/h。

建议推荐选用机号3.55，叶片角度20°功率0.55kW风量为4426kW的可逆式轴流风机，确认后校验排风次数为11.2次/h，满足设计要求。

3 项目实施
3.1 项目现场安装
GIS室智能通风控制柜现场安装分为室内主机及室外分机共两台控制柜，之间连线采用KVVP线缆通过接线端子连接，均可按需求实现室内室外的控制及操作。

接线由SF6-O2浓度监测主机接引告警信号线、火灾告警信号线、自带温度传感器、现场高低位可逆式轴流风机控制线缆的电气连接、电动消防百叶窗控制线缆等。

3.2 项目运行情况
项目实施一年内及一年后，参与人员多次去现场勘察设备运行状况及设备健康状况，发现设备均可正常运行，设备健康，接至发稿之日仍稳定运行。

4 结语
项目从立项、设计、选型、生产、现场安装调试、生产运行等多个环节的验证，及后续扩大项目的实施，完全满足设计初期的需求，较常规多台设备或单台无法满足要求的设备的实施，最大化提高设备单体利用率，节省有限的安装空间，对客户在经济、安全、可靠性方面均有质的提高。

在项目实施后，业主单位对该技术设备的运用非常满意，并表示后期项目优先采用该种技术设备。

变电站GIS室智能通风的技术研究的成功运用，值得有许许多多具有此类需求的项目进行借鉴。

参考文献
[1]中国电力企业联合会.35kV～110kV变电站设计规范（GB 50059-2011）[M].中国计划出版社，2011.
作者简介
解云兴，男，1980年1月生，2003年7月毕业于山东大学，硕士学位，现就职于国网山东省电力公司东营供电公司，高级工程师，研究方向为电力设计。

鲁祥凤，女，1989年2月生，2012年7月毕业于山东电力高等专科学校，现就职于东营方大电力设计规划有限公司，助理级工程师，从事电力设计工作。