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SVG设备室通风系统改造探讨

发表时间：2021/4/16 来源：《基层建设》2020年第32期作者：董伟

[导读] 摘要：早期风冷SVG设备房间采用全面通风方案，按照消除余热计算往往风量过大，污染物大量进入房间。SVG设备进风口处滤网积尘量增加，机组内部排热不畅温度过高，导致元器件老化快工作寿命短甚至故障。

        中铁第六勘察设计院集团有限公司
        摘要：早期风冷SVG设备房间采用全面通风方案，按照消除余热计算往往风量过大，污染物大量进入房间。SVG设备进风口处滤网积尘量增加，机组内部排热不畅温度过高，导致元器件老化快工作寿命短甚至故障。改造方案通过采用减少通风量并控制污染物进入的方式保障设备的安全运行。
        关键词：SVG设备；全面通风；控制污染物
        引言
        根据国家电网[2018]979号《国家电网有限公司关于印发十八项电网重大反事故措施（修订版）的通知》第10.4.1.12 新投运SVG装置应采用全封闭式空调制冷或全封闭水冷散热方式。针对此条的解释是采用直接通风方式设备极易出现进风口堵死，导致设备故障。SVG采用全封闭式空调制冷主要针对采用风冷模式SVG设备，但是采用空调系统，因设备负荷较大设备运行成本高。但是采用全面通风模式，根据设备散热量计算的通风量过大，进入设备的污染物无法有效控制，机组的维保频率高且故障风险较大。如何减少通风量并控制污染物是解决问题的关键。
        1 无功补偿SVG工艺分析
        根据对SVG设备工艺分析,SVG设备包含充电柜、功率柜、控制柜。当室内温度36°C，SVG设备通风排除的气流温度控制在65度左右能够保证设备机组内部元气件散热器（壳体）散热良好，风冷SVG设备普遍采用柜体前进风或后进风，并通过设备顶部设置的排热风机将壳体热量直接排除到设备外，目前地铁35kV主变电站SVG设备单组散热量就高达110kW，在《35-110KV变电所设计规范》GB50059-2016及《并联电容器装置设计规范》GB50227-2017中规定放置SVG设备房间的温度不大于40°C，但是SVG设备厂家建议设备房间内温度最高控制在-10～36°C之间，湿度不大于90%。

        图1 风冷SVG简化模型
        2 早期风冷SVG设备的设计方案误区
        早期SVG设备房间采用全面通风方案，计算方法采用稳定状态下全面通风消除余热计算

。按地铁主变SVG设备散热量110kW（含2组功率柜1组充电柜）考虑，夏季室外计算通风温度31.8°C（广州），设备房间需要的通风量达到了78000m³/h。而设计方案进风往往采用自然进风的方式，自然进风口按照不大于3m/s的风速，百叶有效面积70%，计算得出百叶面积达到10m²以上，受建筑构造的影响设计者往往选择提高风速减小百叶面积，而高风速直接会让百叶进口处负压增加，大量污染物进入房间内部，导致SVG设备进风口处滤网堵塞，设备本体的排风系统阻力增加，内部因为通风不畅而温度过高，而且设备内部也因为积灰严重从而增加维护成本。
3 SVG设备室通风设计改造方案

        图2 改造方案
        3.1、夏季室内温度控制的方式
        SVG室通风设计改造方案考虑根据设备工艺，利用设备上方自带的风机直接把设备内部的高温空气排出室外。由于设备内部排出空气温度接近65°C，按照排除余热计算，把室内设计温度36°C作为SVG进风温度，110kW的设备散热需要的风量仅为11300m³/h，但是设备房间还有控制柜、功率柜、充电柜的柜体发热，考虑功率柜和充电柜设备外壳对室内温度的影响较小，主要热量基本通过设备本身的通风系统排出设备，但是需要考虑控制柜7kW的柜体散热，按照稳态考虑，假定控制柜先将房间内部空气加热到一个固定温度，然后由功率柜和充电柜的风机排出室外，再次按照排出余热计算，室内排风温度36°C室外通风计算温度31.8°C（广州）控制柜需要通风量为4900m³/h，小于11300m³/h，功率柜和充电柜的设备散热的排风量可以满足其他设备散热的需求。
        3.2、冬季室内温度控制的方式
        为了应对北方严寒地区冬季室外温度过低，导致房间内部温度低于-10°C（SVG机组在气温过低的情况会启动保护装置而导致机组停机），每组排风机的排风管设置一个对内排风的风阀2，一个对外排风的风阀1，通风散热工况风阀2关闭，风阀1开启。在SVG设备内部温度降到预警温度的时候，开启阀门2关闭阀门1将设备内部排出的热风对室内空气加热，来维持室内温度不低于-10°C。
        3.3、SVG排风的气流组织
        为了有效的组织气流，根据建筑形式排风侧和进风侧分别设置在建筑的两侧，并将自然进风口设置在房间顶部，避开地面的污染源，由于SVG的进风侧靠近机组下方，房间内部形成自上而下的单向流通风，为了有效的控制污染物进入房间在进风口处设置采用G2级别65%效率的初效金属过滤网（阻力低,使用寿命长，可反复清洗）。通风气流依靠设备自带的排热风机排出室外。
        3.4、SVG排风机选型
        由于设备自带的风机选型需结合整体方案设计，SVG排风机的全压主要由SVG机组内部阻力和房间自然进风口到设备房进风口的通路的总阻力两部分组成，由于房间面积大通路上阻力主要是过滤网的阻力。过滤网采用G2级别65%效率的初效金属过滤网，风速控制1m/s，初阻力15Pa，终阻力105Pa。而机组内部阻力是制约风机选型的主要因素。机组内部阻力跟整机的风道结构合理性密切相关，需要保证流经上、中、下部的功率单元的气流速度没有差别，才能达到各功率单元散热的稳定，风机选型的模拟计算需结合整体设计，较单独的只考虑机组本身要复杂。

        SVG整机流场分部
        4 结语
        由于风冷SVG设备本身具备初投资少，无需专员维护的特点，如何合理的控温及减少故障率是关键，所以机组的降温方案应结合暖通专业、建筑专业统一考虑，才能够达到最优。
        参考文献
        [1]陆耀庆.供暖通风设计手册.北京:中国建筑工业出版社,1993.
        [2]朱卫东.SVG产品的散热研究及实用设计[D].山东大学,2013.
        [3]李敏，赵鸿飞等.静止无功发生器的发热分析[J].电能质量，2012(12)53—56