曹晶晶

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，沈陽 110013）

六氟化硫電氣設(shè)備室通風(fēng)設(shè)計(jì)探討

曹晶晶

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，沈陽 110013）

探討有關(guān)六氟化硫電氣設(shè)備室通風(fēng)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題。通過介紹六氟化硫（SF6）電氣設(shè)備的特性及六氟化硫氣體性質(zhì)，根據(jù)有關(guān)規(guī)范的要求，提出六氟化硫電氣設(shè)備室內(nèi)通風(fēng)方案的選擇和風(fēng)量計(jì)算的方法；同時(shí)以山東無棣某廠110/10 kV總降壓站內(nèi)GIS室的工程設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)描述了典型六氟化硫電氣設(shè)備室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備布置及設(shè)備選型計(jì)算。

六氟化硫；通風(fēng)設(shè)計(jì)；事故通風(fēng)

0 引言

隨著我國輸配電技術(shù)飛速發(fā)展，六氟化硫電氣設(shè)備廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。由于六氟化硫（簡稱SF6）這種氣體在正常工作時(shí)是穩(wěn)定、安全的，但SF6生產(chǎn)制備過程中會(huì)含有雜質(zhì)，在電氣設(shè)備中經(jīng)電暈、火花放電及高電壓大電流電弧的作用，會(huì)產(chǎn)生多種由硫、氟、氫、碳等元素組成具有腐蝕性、刺激性和毒性的化合物。因此，六氟化硫電氣設(shè)備室的通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)格外重視。

1 六氟化硫電氣設(shè)備概況

1.1 特點(diǎn)及用途

采用SF6氣體做絕緣和滅弧介質(zhì)可以大幅度縮小變電站的體積，實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化，因此六氟化硫電氣設(shè)備廣泛用于高中壓電力系統(tǒng)中。當(dāng)前SF6氣體主要用于電力工業(yè)中如下4種類型的電氣設(shè)備，作為絕緣或滅弧介質(zhì)：

1）SF6斷路器及GIS（Gas Insulated Substation氣體絕緣變電站的英文名字簡稱）。

2）SF6負(fù)荷開關(guān)設(shè)備。3）SF6絕緣輸電管線。4）SF6變壓器及SF6絕緣變電站。

1.2 SF6氣體性質(zhì)

SF6常溫下是一種無色、無味、無毒和不可燃且透明的惰性氣體，一般不會(huì)與其他材料發(fā)生反應(yīng)。

但是，在生產(chǎn)SF6氣體時(shí)會(huì)伴隨有多種有毒氣體產(chǎn)生，并會(huì)混入產(chǎn)品氣體中。由于雜質(zhì)的存在（尤其是水分），SF6在電氣設(shè)備中經(jīng)電暈、火花放電及高電壓大電流電弧的作用，會(huì)分解產(chǎn)生SF4、S2F2、SF2、SOF2、SO2F2、SOF4和HF等具有有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性的化合物（除HF外，其他氣體均較空氣密度重）。含有這些化合物的空氣混合物會(huì)危及運(yùn)行檢修人員的人身安全，必須采取通風(fēng)措施，避免工作人員中毒事故的發(fā)生。

2 六氟化硫電氣設(shè)備室通風(fēng)方案

2.1 相關(guān)規(guī)定

1）《20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]。

條文6.3.3：裝有六氟化硫氣體絕緣的配電裝置的房間，在發(fā)生事故時(shí)房間內(nèi)易聚集六氟化硫氣體的部位，應(yīng)裝設(shè)報(bào)警信號(hào)和排風(fēng)裝置。

2）《35 kV～110 kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]。

條文4.5.6：六氟化硫開關(guān)室內(nèi)采用機(jī)械通風(fēng)，室內(nèi)空氣不應(yīng)再循環(huán)。六氟化硫電氣設(shè)備室的正常通風(fēng)量不應(yīng)少于2次/h。事故時(shí)通風(fēng)量不應(yīng)少于4次/h。

3）《有色金屬冶煉廠電力設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]。

條文3.9.2：裝有六氟化硫（SF6）設(shè)備的配電裝置的房間，其排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)有底部排風(fēng)口。

4）《火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[4]。

6.15 節(jié)：①吸風(fēng)口在房間的下部（一般距地面100~200 mm）。②應(yīng)設(shè)事故排風(fēng)裝置，事故排風(fēng)宜由經(jīng)常使用的下部排風(fēng)系統(tǒng)和上部排風(fēng)系統(tǒng)共同擔(dān)負(fù)。③與SF6電氣設(shè)備室相通的地下電纜隧道（或電纜溝），應(yīng)設(shè)機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)量按不少于（只計(jì)算到第一道防火墻）2次/h換氣量計(jì)算，吸風(fēng)口設(shè)在電纜隧道下部，排風(fēng)機(jī)宜安裝在SF6電氣設(shè)備室外墻上。④排風(fēng)口應(yīng)接至室外并高出屋面。當(dāng)排風(fēng)口設(shè)在無人員停留或無人經(jīng)常通行處時(shí)，可設(shè)軸流風(fēng)機(jī)向室外排風(fēng)，但應(yīng)防止氣流短路。

2.2 通風(fēng)方案

通過前文分析，SF6電氣設(shè)備室內(nèi)應(yīng)設(shè)置機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)方式應(yīng)采用正常通風(fēng)和事故通風(fēng)兩種。

目前我國缺少SF6運(yùn)行事故的處理實(shí)例，建議事故通風(fēng)設(shè)計(jì)按照《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，換氣次數(shù)不少于12次/h[5]，事故通風(fēng)由經(jīng)常使用的通風(fēng)系統(tǒng)和事故通風(fēng)系統(tǒng)共同保證，事故通風(fēng)由上部排風(fēng)和下部排風(fēng)系統(tǒng)共同擔(dān)負(fù)，其擔(dān)負(fù)比例分別為1/3和2/3，事故通風(fēng)量包括第一道防火墻以內(nèi)地下電纜隧道（或電纜溝）的風(fēng)量。同時(shí)根據(jù)文獻(xiàn)[2]中正常通風(fēng)與事故通風(fēng)比例關(guān)系，SF6電氣設(shè)備室內(nèi)正常通風(fēng)量按不少于6次/h計(jì)算。

SF6電氣設(shè)備室一般位于地上，且無人值守時(shí)，可不設(shè)火災(zāi)排煙系統(tǒng)。通常SF6電氣設(shè)備室的消防設(shè)施采用干粉滅火器（固定式或移動(dòng)車式）或氣體滅火系統(tǒng)。僅當(dāng)采用氣體滅火消防系統(tǒng)時(shí)，需考慮火災(zāi)后室內(nèi)煙氣的排除，SF6電氣設(shè)備室設(shè)置的正常通風(fēng)系統(tǒng)完全能滿足《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求[6]。

2.3 通風(fēng)設(shè)備選擇

當(dāng)SF6電氣設(shè)備室發(fā)生事故時(shí)，產(chǎn)生的有害氣體基本具有腐蝕性，但為非爆炸危險(xiǎn)性氣體，通風(fēng)設(shè)備選擇時(shí)僅考慮防腐蝕性即可。

3 典型工程

3.1 工程概述

山東無棣某廠110/10 kV總降壓站，其GIS室為獨(dú)立單層建筑，布置在總降壓站主變壓器外墻南側(cè)，電纜布置在電纜溝內(nèi)，自2012年底以來一直穩(wěn)定工作運(yùn)行。

GIS室建筑面積為500 m2，長42 m，寬12 m，高15 m，室內(nèi)距第一道防火墻的電纜溝尺寸為：長41 m，寬0.8 m，深0.3 m。

3.2 通風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，GIS室的通風(fēng)計(jì)算如下：正常排熱通風(fēng)按換氣次數(shù)取6次/h；事故通風(fēng)換氣次數(shù)取12次/h；電纜溝內(nèi)換氣次數(shù)取12次/h，考慮事故通風(fēng)，兼顧檢修前的安全通風(fēng)。GIS室通風(fēng)量計(jì)算見下表1。

表1 GIS室通風(fēng)量計(jì)算匯總

3.3 通風(fēng)方案

GIS室內(nèi)事故通風(fēng)量的1/3由屋頂軸流風(fēng)機(jī)排除室外，其余2/3事故通風(fēng)由設(shè)置正常排熱墻排風(fēng)機(jī)和增設(shè)的事故通風(fēng)墻排風(fēng)機(jī)（其中包含電纜溝內(nèi)事故通風(fēng)量）共同承擔(dān)。墻排風(fēng)機(jī)均布置在5.5 m高外墻，每臺(tái)風(fēng)機(jī)均通過室內(nèi)相應(yīng)的連接管道與距地面150 mm的吸風(fēng)口連接。自然進(jìn)風(fēng)口采用電動(dòng)雙層防雨調(diào)節(jié)百葉窗，進(jìn)風(fēng)口均高于室外地坪450 mm，風(fēng)速宜小于2.5 m/s。具體設(shè)備布置見圖1，設(shè)備3軸流風(fēng)機(jī)同時(shí)還連接電纜溝底的排風(fēng)口。

DIS室通風(fēng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表2，風(fēng)機(jī)材質(zhì)均為玻璃鋼，百葉窗為防腐材料制作。

圖1和表2中1、3、5和6號(hào)設(shè)備的電器控制開關(guān)，應(yīng)布置在室內(nèi)、外便于操作的位置。上述4種設(shè)備正常情況下關(guān)閉，當(dāng)室內(nèi)SF6報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)時(shí)，通風(fēng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)也可用電器開關(guān)手動(dòng)控制。

4 結(jié)語

1）SF6電氣設(shè)備室應(yīng)考慮事故通風(fēng)和正常通風(fēng)兩種方式，其換氣次數(shù)分別不低于12次/h和6次/h，并且正常通風(fēng)系統(tǒng)可分擔(dān)事故通風(fēng)。

2）SF6電氣設(shè)備室的通風(fēng)設(shè)備及附件均選擇耐腐蝕性材料。

3）排風(fēng)吸風(fēng)口應(yīng)設(shè)在房間下部，墻排風(fēng)機(jī)的高度盡量不低于3 m且布置在室外人員不經(jīng)常停留的外墻上，如果條件允許室外排風(fēng)口應(yīng)高于屋頂。

TU834.2

A

1673-1093（2015）08-0073-03

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.08.019

2015-03-24；

2015-04-04