六氟化硫电气设备室通风设计探讨

曹晶晶

（东北大学设计研究院有限公司，沈阳 110013）

六氟化硫电气设备室通风设计探讨

曹晶晶

（东北大学设计研究院有限公司，沈阳 110013）

探讨有关六氟化硫电气设备室通风设计的相关问题。通过介绍六氟化硫（SF6）电气设备的特性及六氟化硫气体性质，根据有关规范的要求，提出六氟化硫电气设备室内通风方案的选择和风量计算的方法；同时以山东无棣某厂110/10 kV总降压站内GIS室的工程设计为例，详细描述了典型六氟化硫电气设备室通风系统设计、设备布置及设备选型计算。

六氟化硫；通风设计；事故通风

0 引言

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（Gas Insulated Substation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。

1.2 SF6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）《20 kV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）《35 kV～110 kV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100~200 mm）。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110/10 kV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500 m2，长42 m，宽12 m，高15 m，室内距第一道防火墙的电缆沟尺寸为：长41 m，宽0.8 m，深0.3 m。

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。

表1 GIS室通风量计算汇总

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5.5 m高外墙，每台风机均通过室内相应的连接管道与距地面150 mm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450 mm，风速宜小于2.5 m/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3 m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。

TU834.2

A

1673-1093（2015）08-0073-03

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.08.019

2015-03-24；

2015-04-04