±800kV普洱換流站閥廳通風及空調設計研究

摘 要：文章結合工程的實際情況，對閥廳通風空調的系統形式、設備布置、氣流組織型式、消防排煙等方面進行了論述研究。結論表明，閥廳空調采用風冷螺桿式冷（熱）水機組+組合式空氣處理機組+送/回風管的系統型式，并合理安排空調設備布置及氣流組織形式能滿足閥廳內部電氣設備運行的溫度要求。

關鍵詞：閥廳通風空調；系統型式；設備布置；氣流組織型式；消防排煙

1 概述

換流閥為換流站的核心設備，承擔著交-直流轉換的功能，換流閥安裝在閥廳內，其在運行過程中盡管水冷卻系統帶走了大部分熱量，但換流閥仍將向閥廳散發很大的熱量，為了保證換流閥的正常工作，必須保證閥廳室內的空氣參數（溫度、濕度、潔凈度等）在一定范圍之內，即閥廳內必須進行通風空調系統設計。

文章結合±800kV普洱換流站一高端閥廳，對閥廳通風空調的系統形式，設備布置，氣流組織型式，消防排煙等方面進行了論述研究。

2閥廳空調系統

2.1負荷計算

閥廳空調設備負荷計算的依據是：（1）電氣設備的發熱量；（2）

圍護結構的傳熱負荷。

其中設備發熱量可根據設備資料獲得，傳熱負荷則需要計算。計算時不能用單位冷負荷估算，如果冷負荷估算結果偏大，會造成主機、管道輸送系統、末端設備均偏大，由此帶來投資偏大，給節能和環保帶來問題；如果估算偏小，閥廳內的余熱量大，溫度高，會給閥廳內設備安全運行帶來隱患。為了使閥廳空調設備容量選型合理，應根據各項得熱量的種類和性質以及維護結構的蓄熱特性，根據下列各項分別逐項逐時的進行冷負荷計算。（1）通過圍護結構出入的熱量；（2）通過外門進入的太陽輻射熱量；（3）照明散熱量；（4）設備、器具、管道及其他內部熱源的散熱量；（5）新風負荷。

根據以上計算方法，通過輸入參數和公式計算，得出本站閥廳空調冷負荷值為280kW，夏季空調送風量為50000m3/h。

2.2 系統形式

為了控制閥廳的溫度，在夏季，閥廳設置通風空調系統進行降溫，在冬季，換流閥正常運行時，其發熱量足以使閥廳溫度維持在10°C以上，但當換流閥停運且室外溫度較低時，空調系統則需要制熱以保證電氣設備不被凍壞。另外，為了保證換流閥運行時不發生閃絡現象，通風空調系統還需要控制閥廳內的相對濕度。同時，通風空調系統還可以通過調節空氣處理機組排風和新風閥門開度，使新風量大于滲透量和排風量之和來保持閥廳內的微正壓，防止戶外灰塵通過門、孔洞及維護結構的縫隙滲透到閥廳。因此，閥廳全年室內環境需維持如下標準。

溫度：10～45℃

相對濕度：10～50%

室內微正壓值：5～30Pa

為了滿足上述要求，閥廳將設置1套空調降溫系統，采用風冷冷（熱）水機組+組合式空氣處理機組+送/回風管的系統型式。風冷冷（熱）水機組和組合式空氣處理機組按照2×100%容量配置，即1臺運行、1臺備用。當設備發生故障時，備用機組可自動地投入運行。另外，備用設備與運行設備之間也可定期切換。

在冬、夏之間的過渡季節，冷（熱）水機組將不投入運行，空氣處理機組直接將室外新風送入閥廳維持閥廳溫濕度和微正壓。

2.3 設備選擇

風冷冷（熱）水機組為螺桿式，性能系數（COP）不應低于國家相關規程規范要求，制冷劑采用R407C或R134a環保冷媒。冷（熱）水機組夏季提供給空氣處理機組的冷凍水供、回水溫度為7～12℃，冬季提供給空氣處理機組的熱水供、回水溫度為45～40℃[2]。風冷螺桿式冷水機組具有體積小、噪音低、穩定性好、壽命長、操作簡便等優點。

本站選用的風冷冷（熱）水機組主要技術參數：（1）制冷量：

347kW；（2）制熱量：365kW；（3）冷凍（熱）水流量：60m3/h；（4）冷凍水供、回水溫度：7/12℃；（5）熱水供、回水溫度：45/40℃。

空氣處理機組主要技術參數：（1）制冷量：320kW；（2）額定風

量：65000m3/h；（3）輔助電加熱量：3×20kW。

3 設備布置及氣流組織形式

3.1 設備布置

空調設備的布置在滿足進風要求的情況下應盡量靠近閥廳，節約占地面積，減少水管、風管的用量，供、回水管宜布置在內側，美觀不凌亂，溫度表、壓力表、閥門布置要觀察、檢修方便。

以往工程的風冷冷（熱）水機組布置在主/輔控樓屋面、閥廳外地面，空氣處理機組布置在主控樓屋面、閥廳外地面或主/輔控樓空調機房內。由于本站閥廳外有足夠的空間，故將冷水機組、組合式空氣處理機組均布置在室外且緊靠閥廳。

3.2 氣流組織形式

閥廳空調氣流組織一般有三種型式：（1）屋架上部送風，下部回風；（2）地道上送，上部回風；（3）地道上送和屋架內風管下送，閥廳中下部回風。

由于空調設備均放置在閥廳外地面上，采用地道送風能減少送風路程，節約冷量；同時，由于屋架上送風容易與屋架、閥冷管道等發生碰撞。故本站選用第2種氣流組織形式，即地道上送，上部回風。運行過程中，冷空氣經地道風口向上噴出進入閥廳，帶走閥塔釋放的熱量。同時被加熱的空氣上浮，在空氣處理機組內回風機的動力左右下從閥廳上部的回風口進入組空內再冷卻，循環流動，達到降低閥廳溫度的目的。同時，采用地道送風時還要考慮地面下閥冷管道等的布置，避免碰撞。閥廳內風管布置時還應注意與電氣設備的帶電距離問題。

4 防火及災后排煙

當閥廳內發生火災時，火災信號將聯鎖關閉空氣處理機組及送、回總管上的全自動防火閥。若風管內發生火災引起70℃熔斷的防火閥自動關閉，防火閥將輸出信號聯鎖關閉空調機組，防止火災蔓延。

閥廳將設置獨立的災后機械排煙系統，排煙風量按閥廳換氣次數0.25～0.5次/時計算，排煙設備采用耐高溫排煙風機，布置在閥廳屋架以上，排煙風機進口處設有排煙防火閥（常閉）。當閥廳內火災被撲滅后，可手動打開排煙防火閥及排煙風機向室外排煙，同時，還可打開空氣處理機組的送風閥及新風閥，關閉回風閥及排風閥，開啟機組內的送風機將室外新風送入閥廳內以加速室內空氣的凈化。如果在排煙過程中煙溫超過280℃，則排煙風機進口處的排煙防火閥將自動關閉，同時排煙風機和送風機將被聯鎖關閉。

5 結束語

通過以上論述，得出普洱換流站閥廳通風空調系統設計的結論如下：（1）閥廳空調將采用風冷冷（熱）水機組+組合式空氣處理機組+送/回風管的系統型式。風冷冷（熱）水機組和組合式空氣處理機組按照2×100%容量配置，即1臺運行、1臺備用。（2）風冷螺桿式冷（熱）水機組、組合式空氣處理機組均布置在室外且緊靠閥廳。（3）閥廳空調氣流組織形式為地道上送，上部回風。

參考文獻

[1]肖國鋒.特高壓直流閥廳空調系統設計探討[J].城市建設理論研究，2011（16）.

[2]張志軍，鄭勁，陳東.特高壓直流輸電工程高端閥廳空調通風系統的設計[J].電力建設，2009（9）.

[3]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[4]史華軍.冬冷夏熱地區換流站建筑節能設計.武漢大學學報（工學版），2010，8.

[5]吳必華，高湛，史華軍，等.特高壓換流變壓器現場組裝試驗廠房土建設計方案研究[C].2013年全國電網設計技術交流會會議論文.