李秀璋
中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西西安 710054
摘要：该文目的既要解决了全地下变电站夏季通风排热困难，又要解决冬季公共区温度太低，水管易冻结等问题。文章采用完全自然进风、机械排风方式；发热量大、排风温度高的电气设备间排热风机考虑冗余配置，冬季低温条件下采用走廊排热风，利用设备余热保证环境温度；发热量小或仅需通风换气用房，一套排风系统负担多个通风区域；有爆炸危险的房间采用独立排风系统；排除余热余湿的风机根据温湿度自动控制，排除有害气体的风机根据有害气体浓度自动控制。该方式通风效果好、造价低、能耗小、噪音低。适合全地下变电站建设需求。
关键词：变电站、通风；余热余湿；能耗；气流
0引言
为节省占地，美化环境，将变电站建设在地下，仅在地面设置进、排风口及楼梯间。由于露出地面进、排风口面积有限，设备运行产生大量的热量集于地下，排风换热相对困难，再加之部分设备运行产生有害气体，通风不畅将严重影响到变电站的安全运行。因此优化通风方案，解决通风排热和排除有害气体已成为全地下变电站首要解决的难题之一。
1技术特点
全地下变电站占用空间及面积小，布置紧凑；造价高，单位空间土建造价远高于地上；一般位于城区内，且变电站周边或上边有其它建筑物，对噪音控制较严；外观设计要求高，外观设计必须与周边区域相协调。
2技术目标
提出适合全地下变电站通风方案，解决全地下变电站通风难的问题，保证变电站安全可靠运行，并有效降低工程投资，减小通风能耗，降低通风噪音。
3技术内容
结合全地下变电站布置形式及特点，根据室外气象条件及不同电气设备对运行环境的不同要求，针对电气设备内部充注气体性质、运行产生气体特性、发热机理、发热量大小、发热量随负荷波动变化大小等特点进行分析研究和归纳总结，对不同的电气设备间提出不同的通风方案和运行控制模式，且排除余热余湿的风机根据室内温度、湿度自动控制，排除有害气体的风机根据室内有害气体浓度自动控制。
4技术方案
全地下变电站设备均处于地下，进排风口均高于设备区，采用完全自然通风无法满足排除余热余湿及有害气体要求，故完全自然通风系统不适宜全地下变电站通风；机械进风、机械排风可有效排除室内热湿气体及有害气体，通风效果好，控制精度高，但是通风设备多，通风能耗高，管路系统复杂，通风占用空间大，运行控制复杂且造价高；采用自然进风、机械排风方式气流顺畅，通风设备较少，通风能耗较低，管路系统较简单，风道占用空间较小且运行控制较简单；当设备区正压通风时，部分余热余湿及有害气体会通风门洞缝隙等渗透到其它区域，故采用机械进风、自然排风方式气流控制难度大，另外根据规范要求，部分有害气体必须机械排除，故采用机械进风、自然排风方式通风设备较多，通风能耗较高，管路系统较复杂，风道占用空间较大且运行控制较复杂。综上所述，自然进风、机械排风是最适合于全地下变电站的通风方式。
对于发热量大、发热量随负荷波动变化较大的电气设备间（如主变压器室、SVG设备室、大型电抗器室等）。通风设备故障室温急剧升高，短时间即可超出室内环境温度限值，存在宕机风险的电气设备间，通风设备设置考虑冗余配置。风机越多，可靠性越高，但占用空间越大，土建投资越高。通过技术经济分析比较，提出设置两台调速风机排风：夏季正常情况下两台风机低速运行排风；当一台故障时另一台风机高速运行排风，此时单台风机排风量达额定排风量的65~75%，室内温度短时不会超限运行，更不会存在宕机风险；夏季极端高温条件下两台风机并联高速运行排风，以保证电气设备在极端高温条件下正常运行；过渡季节一台风机调速运行排风即可保证室内温度；冬季正常情况下采用一台风机低速运行排风，且采用走廊排部分热风、室外排部分热风方式；冬季极端低温条件下采用一台风机低速运行且热风全部排至走廊。
设备发热量随负荷变化波动不大或单台发热量较小的电气设备间、人员办公用房等：如配电装置室、电阻室、站用变室、办公室、资料室等，停止通风短时不会出现宕机风险，为减少设备用房，降低投资，提出多台设备间共用一套调速通风系统。夏季及过渡季节正常情况风机低速运行；极端高温条件及事故状态下风机高速运行；冬季风机低速间歇运行，满足设备运行、检修及运维人员新风环境需求。
冬季因发热量大的电气设备间采用部分热风排走廊方式，一是提高公共区温度，实现零能耗采暖；二是提高电气设备间进风温度，减小进排风温差，延长设备运行寿命；三是提高运维人员舒适性；四是确保走廊等公共区给排水管道、消防给水管道不用保温且不会冻结。
图一 气流流程示意如图
对散发有爆炸性气体风险的房间，如蓄电池室，运行中可能产生或泄露氢气，易发生火灾及爆炸事故。为规避风险，采用独立排风的通风系统，事故排风机按2*100%冗余配置且采用防腐防爆型，每个梁窝都设置排风口，排风口上沿距室内顶板不大于100mm，确保室内上空氢气流顺畅，风管不穿越其它设备房间及人员密集区。
对于运行有可能产生SF6等有害气体的电气设备间，设置排除SF6气体的专用排风装置，排风口设置在室内下部，此排风系统与室内SF6气体浓度探测器联锁控制，达到室内允许浓度上限值风机开启，低于室内允许浓度下限值后运行风机再运行15分钟关闭。
对于火灾后排除灭火气体的排风系统，为降低工程投资并确保火灾后有效排除灭火气体，采用一套系统负担多个房间，排风量按相邻两个房间最大排风量考虑，风机选型时考虑部分安全和漏风系数。
排除余热余湿的风机根据室内温度、湿度自动控制，排除有害气体的风机根据室内有害气体浓度自动控制。
5结论
全地下变电站采用竖井及走廊自然进风，机械排风方式；对发热量大、发热量随负荷波动变化较大的电气设备间采用两台调速风机并联运行，排热风机在走廊设置余热利用排热风口，走廊排热风量大小根据新风温度自动切换控制；设备发热量随负荷变化波动不大或单台发热量较小的电气设备间、人员办公用房等，多室共用一套调速通风系统排风；有爆炸风险气体的房间，采用独立通风系统，事故排风机按2*100%冗余配置防爆风机；可能产生SF6等有害气体的电气设备间，根据有害气体性质设置专用排除有害气体的排风装置；火灾后排除灭火气体的排风系统，采用一套系统负担多个房间。
全地下变电站采用该通风技术方案占地面积及高度空间要求低，空间利用率高；通风设备及管道少，工程投资小，运行能耗低；室内气流顺畅，舒适度和可靠性高，电气设备使用寿命长。因此该通风技术方案有广泛推广应用价值。