六氟化硫電氣設備室通風設計探討

曹晶晶

（東北大學設計研究院有限公司，沈陽 110013）

六氟化硫電氣設備室通風設計探討

曹晶晶

（東北大學設計研究院有限公司，沈陽 110013）

探討有關六氟化硫電氣設備室通風設計的相關問題。通過介紹六氟化硫（SF6）電氣設備的特性及六氟化硫氣體性質，根據(jù)有關規(guī)范的要求，提出六氟化硫電氣設備室內通風方案的選擇和風量計算的方法；同時以山東無棣某廠110/10 kV總降壓站內GIS室的工程設計為例，詳細描述了典型六氟化硫電氣設備室通風系統(tǒng)設計、設備布置及設備選型計算。

六氟化硫；通風設計；事故通風

0 引言

隨著我國輸配電技術飛速發(fā)展，六氟化硫電氣設備廣泛應用于電力系統(tǒng)中。由于六氟化硫（簡稱SF6）這種氣體在正常工作時是穩(wěn)定、安全的，但SF6生產(chǎn)制備過程中會含有雜質，在電氣設備中經(jīng)電暈、火花放電及高電壓大電流電弧的作用，會產(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，六氟化硫電氣設備室的通風設計應格外重視。

1 六氟化硫電氣設備概況

1.1 特點及用途

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

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負荷開關設備。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

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，一般不會與其他材料發(fā)生反應。

但是，在生產(chǎn)SF6氣體時會伴隨有多種有毒氣體產(chǎn)生，并會混入產(chǎn)品氣體中。由于雜質的存在（尤其是水分），SF6在電氣設備中經(jīng)電暈、火花放電及高電壓大電流電弧的作用，會分解產(chǎn)生SF4、S2F2、SF2、SOF2、SO2F2、SOF4和HF等具有有強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危及運行檢修人員的人身安全，必須采取通風措施，避免工作人員中毒事故的發(fā)生。

2 六氟化硫電氣設備室通風方案

2.1 相關規(guī)定

1）《20 kV及以下變電所設計規(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)生事故時房間內易聚集六氟化硫氣體的部位，應裝設報警信號和排風裝置。

2）《35 kV～110 kV變電站設計規(guī)范》[2]。

條文4.5.6：六氟化硫開關室內采用機械通風，室內空氣不應再循環(huán)。六氟化硫電氣設備室的正常通風量不應少于2次/h。事故時通風量不應少于4次/h。

3）《有色金屬冶煉廠電力設計規(guī)范》[3]。

條文3.9.2：裝有六氟化硫（SF6）設備的配電裝置的房間，其排風系統(tǒng)應有底部排風口。

4）《火力發(fā)電廠及變電所供暖通風空調設計手冊》[4]。

6.15 節(jié)：①吸風口在房間的下部（一般距地面100~200 mm）。②應設事故排風裝置，事故排風宜由經(jīng)常使用的下部排風系統(tǒng)和上部排風系統(tǒng)共同擔負。③與SF6電氣設備室相通的地下電纜隧道（或電纜溝），應設機械排風系統(tǒng)，排風量按不少于（只計算到第一道防火墻）2次/h換氣量計算，吸風口設在電纜隧道下部，排風機宜安裝在SF6電氣設備室外墻上。④排風口應接至室外并高出屋面。當排風口設在無人員停留或無人經(jīng)常通行處時，可設軸流風機向室外排風，但應防止氣流短路。

2.2 通風方案

通過前文分析，SF6電氣設備室內應設置機械通風系統(tǒng)，通風方式應采用正常通風和事故通風兩種。

目前我國缺少SF6運行事故的處理實例，建議事故通風設計按照《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》規(guī)定，換氣次數(shù)不少于12次/h[5]，事故通風由經(jīng)常使用的通風系統(tǒng)和事故通風系統(tǒng)共同保證，事故通風由上部排風和下部排風系統(tǒng)共同擔負，其擔負比例分別為1/3和2/3，事故通風量包括第一道防火墻以內地下電纜隧道（或電纜溝）的風量。同時根據(jù)文獻[2]中正常通風與事故通風比例關系，SF6電氣設備室內正常通風量按不少于6次/h計算。

SF6電氣設備室一般位于地上，且無人值守時，可不設火災排煙系統(tǒng)。通常SF6電氣設備室的消防設施采用干粉滅火器（固定式或移動車式）或氣體滅火系統(tǒng)。僅當采用氣體滅火消防系統(tǒng)時，需考慮火災后室內煙氣的排除，SF6電氣設備室設置的正常通風系統(tǒng)完全能滿足《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求[6]。

2.3 通風設備選擇

當SF6電氣設備室發(fā)生事故時，產(chǎn)生的有害氣體基本具有腐蝕性，但為非爆炸危險性氣體，通風設備選擇時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室為獨立單層建筑，布置在總降壓站主變壓器外墻南側，電纜布置在電纜溝內，自2012年底以來一直穩(wěn)定工作運行。

GIS室建筑面積為500 m2，長42 m，寬12 m，高15 m，室內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 通風量計算

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

表1 GIS室通風量計算匯總

3.3 通風方案

GIS室內事故通風量的1/3由屋頂軸流風機排除室外，其余2/3事故通風由設置正常排熱墻排風機和增設的事故通風墻排風機（其中包含電纜溝內事故通風量）共同承擔。墻排風機均布置在5.5 m高外墻，每臺風機均通過室內相應的連接管道與距地面150 mm的吸風口連接。自然進風口采用電動雙層防雨調節(jié)百葉窗，進風口均高于室外地坪450 mm，風速宜小于2.5 m/s。具體設備布置見圖1，設備3軸流風機同時還連接電纜溝底的排風口。

DIS室通風設備技術參數(shù)見表2，風機材質均為玻璃鋼，百葉窗為防腐材料制作。

圖1和表2中1、3、5和6號設備的電器控制開關，應布置在室內、外便于操作的位置。上述4種設備正常情況下關閉，當室內SF6報警信號啟動時，通風設備聯(lián)動運行，同時也可用電器開關手動控制。

4 結語

1）SF6電氣設備室應考慮事故通風和正常通風兩種方式，其換氣次數(shù)分別不低于12次/h和6次/h，并且正常通風系統(tǒng)可分擔事故通風。

2）SF6電氣設備室的通風設備及附件均選擇耐腐蝕性材料。

3）排風吸風口應設在房間下部，墻排風機的高度盡量不低于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口應高于屋頂。

TU834.2

A

1673-1093（2015）08-0073-03

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.08.019

2015-03-24；

2015-04-04