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六氟化硫电气设备室通风设计

2015/09/24 阅读:

随着我国输配电技术飞速发展,六氟化硫电气设备广泛应用于电力系统中。由于六氟化硫(简称SF6)这种气体在正常工作时是稳定、安全的,但SF6生产制备过程中会含有杂质,在电气设备中经电晕、火花放电及高电压大电流电弧的作用,会产生多种由硫、氟、氢、碳等元素组成具有腐蚀性、刺激性和毒性的化合物。因此,六氟化硫电气设备室的通风设计应格外重视。

1六氟化硫电气设备概况

1.1特点及用途采用SF6气体做绝缘和灭弧介质可以大幅度缩小变电站的体积,实现设备小型化,因此六氟化硫电气设备广泛用于高中压电力系统中。当前SF6气体主要用于电力工业中如下4种类型的电气设备,作为绝缘或灭弧介质:1)SF6断路器及GIS(GasInsulatedSubstation气体绝缘变电站的英文名字简称)。2)SF6负荷开关设备。3)SF6绝缘输电管线。4)SF6变压器及SF6绝缘变电站。

1.2SF6气体性质SF6常温下是一种无色、无味、无毒和不可燃且透明的惰性气体,一般不会与其他材料发生反应。但是,在生产SF6气体时会伴随有多种有毒气体产生,并会混入产品气体中。由于杂质的存在(尤其是水分),SF6在电气设备中经电晕、火花放电及高电压大电流电弧的作用,会分解产生SF4、S2F2、SF2、SOF2、SO2F2、SOF4和HF等具有有强烈的腐蚀性和毒性的化合物(除HF外,其他气体均较空气密度重)。含有这些化合物的空气混合物会危及运行检修人员的人身安全,必须采取通风措施,避免工作人员中毒事故的发生。

2六氟化硫电气设备室通风方案

2.1相关规定1)《20kV及以下变电所设计规范》[1]。条文6.3.3:装有六氟化硫气体绝缘的配电装置的房间,在发生事故时房间内易聚集六氟化硫气体的部位,应装设报警信号和排风装置。2)《35kV~110kV变电站设计规范》[2]。条文4.5.6:六氟化硫开关室内采用机械通风,室内空气不应再循环。六氟化硫电气设备室的正常通风量不应少于2次/h。事故时通风量不应少于4次/h。3)《有色金属冶炼厂电力设计规范》[3]。条文3.9.2:装有六氟化硫(SF6)设备的配电装置的房间,其排风系统应有底部排风口。4)《火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册》[4]。6.15节:①吸风口在房间的下部(一般距地面100~200mm)。②应设事故排风装置,事故排风宜由经常使用的下部排风系统和上部排风系统共同担负。③与SF6电气设备室相通的地下电缆隧道(或电缆沟),应设机械排风系统,排风量按不少于(只计算到第一道防火墙)2次/h换气量计算,吸风口设在电缆隧道下部,排风机宜安装在SF6电气设备室外墙上。④排风口应接至室外并高出屋面。当排风口设在无人员停留或无人经常通行处时,可设轴流风机向室外排风,但应防止气流短路。

2.2通风方案通过前文分析,SF6电气设备室内应设置机械通风系统,通风方式应采用正常通风和事故通风两种。目前我国缺少SF6运行事故的处理实例,建议事故通风设计按照《采暖通风与空气调节设计规范》规定,换气次数不少于12次/h[5],事故通风由经常使用的通风系统和事故通风系统共同保证,事故通风由上部排风和下部排风系统共同担负,其担负比例分别为1/3和2/3,事故通风量包括第一道防火墙以内地下电缆隧道(或电缆沟)的风量。同时根据文献[2]中正常通风与事故通风比例关系,SF6电气设备室内正常通风量按不少于6次/h计算。SF6电气设备室一般位于地上,且无人值守时,可不设火灾排烟系统。通常SF6电气设备室的消防设施采用干粉灭火器(固定式或移动车式)或气体灭火系统。仅当采用气体灭火消防系统时,需考虑火灾后室内烟气的排除,SF6电气设备室设置的正常通风系统完全能满足《气体灭火系统设计规范》的要求[6]。

2.3通风设备选择当SF6电气设备室发生事故时,产生的有害气体基本具有腐蚀性,但为非爆炸危险性气体,通风设备选择时仅考虑防腐蚀性即可。

3典型工程

3.1工程概述山东无棣某厂110/10kV总降压站,其GIS室为独立单层建筑,布置在总降压站主变压器外墙南侧,电缆布置在电缆沟内,自2012年底以来一直稳定工作运行。GIS室建筑面积为500m2,长42m,宽12m,高15m,室内距第一道防火墙的电缆沟尺寸为:长41m,宽0.8m,深0.3m。

3.2通风量计算根据相关规范规定,GIS室的通风计算如下:正常排热通风按换气次数取6次/h;事故通风换气次数取12次/h;电缆沟内换气次数取12次/h,考虑事故通风,兼顾检修前的安全通风。GIS室通风量计算见下表1。

3.3通风方案GIS室内事故通风量的1/3由屋顶轴流风机排除室外,其余2/3事故通风由设置正常排热墙排风机和增设的事故通风墙排风机(其中包含电缆沟内事故通风量)共同承担。墙排风机均布置在5.5m高外墙,每台风机均通过室内相应的连接管道与距地面150mm的吸风口连接。自然进风口采用电动双层防雨调节百叶窗,进风口均高于室外地坪450mm,风速宜小于2.5m/s。具体设备布置见图1,设备3轴流风机同时还连接电缆沟底的排风口。DIS室通风设备技术参数见表2,风机材质均为玻璃钢,百叶窗为防腐材料制作。图1和表2中1、3、5和6号设备的电器控制开关,应布置在室内、外便于操作的位置。上述4种设备正常情况下关闭,当室内SF6报警信号启动时,通风设备联动运行,同时也可用电器开关手动控制。

4结语

1)SF6电气设备室应考虑事故通风和正常通风两种方式,其换气次数分别不低于12次/h和6次/h,并且正常通风系统可分担事故通风。2)SF6电气设备室的通风设备及附件均选择耐腐蚀性材料。3)排风吸风口应设在房间下部,墙排风机的高度尽量不低于3m且布置在室外人员不经常停留的外墙上,如果条件允许室外排风口应高于屋顶。

作者:曹晶晶 单位:东北大学设计研究院有限公司

六氟化硫电气设备室通风设计

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