户内变电站基础知识
一、概述
1.变电站按照建筑形式和电气设备布置方式,分为全户内、半广内和户外变电站一种类型。其中,户外变电站主变压器和高压侧电气设备均布置在户外,设备占地面积较大,一般适合于城市中心区以外土地资源比较宽松的地方;
2.随着电气设备科技的进步和广泛推广,变电站高压侧配电装置普遍采用体积小、技术性能优良的GIS(SF。气体绝缘全封闭组合电器)设备,全部配电装置包括主变压器均可以集中布置在一栋建筑物内,从而具有节约占地面积、设备运行条件良好、容易与周围环境相协调的优点;
3.户内变电站是指主变压器和高压侧电气设备其中之一或全部装设于建筑物内的变电站,一般位于城市中心或市郊,采用全户内和半户内两种电气布置方式。
二、户内变电站向哪里去?
1.从国家层面总体矛盾来说,进入新时代,“日益增长的物质文化需求”变成了“满足人民群众美好生活的需要”。高质量发展必须“以满足人民日益增长的美好生活需要为出发点和落脚点”;
2.当前和今后一个时期城市工作的总体要求是:认真践行人民城市理念,坚持稳中求进工作总基调,坚持因地制宜、分类指导,以建设创新、宜居、美丽、韧性、文明智慧的现代化人民城市为目标,以推动城市高质量发展为主题,以坚持城市内涵式发展为主线,以推进城市更新为重要抓手,大力推动城市结构优化、动能转换、品质提升、绿色转型、文脉赓续、治理增效,牢牢守住城市安全底线,走出一条中国特色城市现代化新路子。
三、变电站室内环境分析
(一)简介
1.变电站传统的降温措施主要为机械通风和空调冷却,除此之外还可根据设备要求设置除湿机和加热器。据统计,平均每个变电站暖通设备的电费支出约占整个变电站电费支出的45%左右,暖通设备成为变电站中的主要能耗来源;
2.房间内热源主要来自于高压设备损耗发出的热量,若无法及时将热量排出,将会导致室内温度过高。过高的温度会增大了元件的电阻,加速了元件绝缘老化,甚至可能引发火灾。同时,空气中的水蒸气也可能在电气设备上形成凝露,造成电气设备对地短路。或是被高压设备的强电场电解,在潮湿的环境中与粉尘共同作用,使绝缘材料发生化学反应,加速绝缘的老化,严重影响设备的安全运行。另一方面,变电站电气设备在工作时会散发出热量,在夏季高温期间,也正是用电高峰期间,室内温度会显著升高。若高压室内通风气流组织不当,不能及时设备散发的热量排出,会导致高压室内温度过高影响变电站的安全运行,也使得运维人员进行维护时的工作环境恶化。
(二)相关技术研究
1.户内变电站的能耗特点具有多目标性、强耦合特性,通风系统的设计方法对变电站环境和能耗有重要影响。现有研究多考虑主要影响因子,忽视影响重大的环境因素,未能解决户内变电站通风最优化问题。目前国内外多注重通过减少发热量的电气设备设计缺乏负荷率对设备发热量影响机理的相关研究,不能实现精准节能。变电站节能研究主要集中在变电站设备的智能化与自动化,而针对变电站的环境及通风优化研究较少;
2.需加强对户内变电站的通风、空调、照明动态需求研究,不仅要关注运行环境最大需求及临界限值,还要兼顾不同地区差异性及全年动态需求变化规律;
3.建立全生命期、全过程系统的绿色低碳建设的目标体系,不单以标准限值规定约束还应采用现场实测法、仿真技术开展节能和精准控制设计;
4.开展节能低碳技术适用性、集成应用研究,适应变电站绿色低碳转型要求。
(三)室内环境需求
1.环境温度稳定性:变电站内部的设备(如变压器、电气屏柜、继电保护装置等)在运行过程中会产生大量的热量。为了确保设备的正常运行和延长使用寿命,必须保持设备室内温度在适宜范围内,避免设备因过热而出现故障;
2.环境湿度的稳定性:高湿度环境可能导致电气设备的绝缘性下降,增加腐蚀风险,甚至引发设备故障。因此,变电站的室内湿度需要控制在适当范围,以保障设备的安全运行;
3.空气清新与无尘环境:变电站内部设备对空气的洁净度有较高要求。灰尘、杂质或有害气体可能导致设备故障,因此需要有效的空气过滤系统来保持空气质量;
4.散热设备的冷却:变电站的设备通常长期运行,产生的热负荷较大。散热系统设计需考虑设备热量分布的特点,并提供高效的散热能加;
5.低噪音:变电站内的某些设备(如风机、变压器等)在运行时会产生噪音,因此,必须在建筑设计中考虑噪音隔离、吸音和消声等措施,以确保设备室内外的噪音不会超过国家标准。