石油化工企业变电所暖通空调系统设计探讨

朱 亚 双

(中石化广州工程有限公司，广东 广州 510620)

石油化工企业通常设有总变电所、区域变电所、装置变电所等。变电所的常设房间包括变压器室、配电室、六氟化硫室、蓄电池室、电缆夹层等。下面就主要房间的暖通空调及排烟设计进行探讨。

1 变压器室

变压器按结构形式分为油浸式和干式两种。油浸式变压器需要单台单独布置，干式变压器一般由生产厂家做成柜式直接布置在配电室内。故工程设计中讨论的均为油浸式变压器。变压器室没有采暖要求，只有降温要求，要求室温不高于45 ℃。

变压器室一般采用通风排出余热。通风方式通常采用自然通风。当自然通风不能满足要求时，可采用机械进风和自然排风相结合的方式，或采用机械进风和机械排风。当采用机械进风时，送风口宜直接吹向变压器的散热排管。每间变压器室的通风系统应单独设置，不能合用一个通风系统。进风口应设在空气洁净区，当变压器室布置在灰尘较多的地区时，进风应过滤。

变压器室的通风量按式(1)计算：

L=Q/0.28cρavΔt

(1)

其中，L为变压器室的通风量，m3/h；Q为变压器的散热量，W；c为空气的比热容，取1.01 kJ/(kg·℃)；ρav为进排风平均密度，kg/m3；Δt为进排风温度差，℃，不应超过15 ℃。

变压器室的设备散热量按式(2)计算：

Q=Pul+Plo

(2)

其中，Q为变压器的散热量，W；Pul为变压器的空载功率损耗，W；Plo为变压器的负载功率损耗(也称为短路损耗)，W。

2 配电室

2.1 配电室分类

石油化工企业的配电室分为高压配电室和低压配电室。高压配电室包括110 kV配电室、35 kV配电室、10 kV配电室等。低压配电室包括380 V配电室、220 V配电室等。

2.2 采暖

DL/T 5035—2016发电厂供暖通风与空气调节设计规范规定的冬季室内温度不小于5 ℃，夏季温度不高于40 ℃，考虑设备使用寿命和人员舒适度的因素，建议夏季室温低于30 ℃。

由于配电室的设备散热量较大，寒冷地区可不设供暖系统。严寒地区的配电室可设置热风供暖或电供暖，不应敷设热媒管线，防止热水泄漏发生事故。

2.3 通风

GB 50053—2013 20 kV及以下变电所设计规范规定配电室宜采用自然通风。GB 50059—2011 35 kV～110 kV变电站设计规范规定配电室应设置换气次数不小于10 次/h的事故排风机，事故排风机可兼作平时通风用。DL/T 5218—2012 220 kV～750 kV变电所设计技术规程规定配电室应设置换气次数不小于12次/h的事故排风机，事故风机可兼作通风机。设计时可根据变电所的电压等级采用相应的通风方式和换气次数。其实，上述规范提到的“事故通风”与GB 50019—2015工业建筑供暖通风与空气调节设计规范、SH/T 3004—2011石油化工采暖通风与空气调节设计规范等规范提到的“事故通风”不是一个概念，二者不能混为一谈，通风设置不必执行GB 50019或SH/T 3004。SH/T 3004第4.4.1条的条文说明解释了设置事故通风的前提，是“可能突然产生大量有害气体或爆炸危险性气体的生产厂房”，对于那些“经常产生”或“周期性产生”的厂房则应按正常通风方式来解决。不能以事故通风方式来解决。

当利用事故通风兼作平时通风机时，应按排出余热计算排风量，排风机的风量取两种计算结果的较大值。按排除余热计算的排风量计算公式与变压器室相同，详见式(1)。配电柜的散热量应采用供应商提供的数值，当缺少配电柜的实际散热量数据时，可按每个配电柜300 W散热量估算。

2.4 空调

当夏季配电室采用通风方式不能满足降温要求时，应设置空调系统降温除湿。当采用冷冻水作为冷媒时，空调机不能设在配电室内。当设置空调机房时，空调机房不能位于电气设备用房的上层，以防地板漏水引起事故。当采用直接蒸发式空调机时，空调机可设在配电间内，但应采取措施防止空调冷凝水泄漏。空调机可采用柜式、风管式、射流式、屋顶式等。

3 六氟化硫(SF6)室

SF6是一种气体绝缘和灭弧介质，广泛用于电气设备中。采用SF6的电气设备全称“SF6全封闭组合电器”，电气专业一般用“GIS”表示。SF6电气设备包括电路器、隔离开关、接地开关、母线、电压互感器、电流互感器、接口避雷器等。

SF6在电气设备中经电晕、火花放电及高电压大电流电弧作用，会产生多种比空气重的有害气体，其中相当部分具有腐蚀性、刺激性和毒性，会危及人员的生命安全，必须采取通风措施。

DL/T 5035—2016 发电厂供暖通风与空气调节设计规范对GIS室的冬季室内温度没有要求，要求夏季温度不高于40 ℃。考虑到设备使用寿命和人员卫生的因素，建议夏季室温不宜高于35 ℃。GIS室的平时通风机，排风量除按换气次数计算外，还应按排出余热来计算，风量取两者计算的较大值。GIS室一般不设置空调系统降温。

DL/T 5035—2016 发电厂供暖通风与空气调节设计规范规定GIS室应采用机械通风系统，空气中SF6的含量不得超过6 000 mg/m3，正常通风量不应小于4次/h，事故时通风量不应小于6次/h。平时通风系统的吸风口应设在室内下部，其下缘与地面的距离不应大于0.3 m。事故排风由下部正常通风系统和上部排风系统共同保证，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，排风可直接排至室外。当GIS室内的SF6浓度监测仪或氧含量仪发出报警信号时，事故排风系统应能自动投入运行。GIS室内的电缆沟及与其相通的室外部分应设置独立的机械排风系统。GIS室的排风机电源开关应设置在室外门口便于操作处。通风设备、风管及其附件应采取防腐措施。

4 蓄电池室

石油化工企业所用的蓄电池一般均为阀控密封式蓄电池，属于免维护型。这种蓄电池在正常的浮充电时处于密封状态，电解液不会泄漏，正常运行时不排出任何气体，但在严重过充时，可能会有氢气或氯气排到空气中。

GB 50059—2011 35 kV～110 kV变电站设计规范，对免维护式蓄电池的冬季室内温度没有要求，夏季温度不高于30 ℃。DL/T 5035—2016发电厂供暖通风与空气调节设计规范规定阀控式蓄电池室的冬季室内温度不低于20 ℃，夏季温度不高于30 ℃。因此蓄电池室应考虑冬季供暖。供暖系统设计参照配电室部分。

DL/T 5035—2016发电厂供暖通风与空气调节设计规范规定，当室内未设置氢气浓度检测仪时，平时通风排风量应按换气次数不少于3次/h计算，事故排风排风量应按换气次数不少于6次/h计算，平时通风用排风机的风量宜按2×100%配置，事故排风机可由2台平时通风用排风机共同保证。当室内需要采取降温措施时，应采用直流式降温通风系统。当室内设置氢气浓度检测仪时，事故排风排风量应按换气次数不少于6次/h计算，事故排风机应与氢气浓度检测仪联锁，当空气中氢气体积浓度达到1%时，事故通风机应能自动投入运行。当室内需要采取降温措施时，降温设备可采用防爆型空气调节装置，并与氢气检测仪联锁。

蓄电池室排风系统的吸风口应设在上部，吸风口上缘距顶棚平面或屋顶的距离不应大于0.1 m。排风系统不应与其他通风系统合并设置，并应排至室外。当蓄电池室的顶棚被梁分隔时，每个分隔均应设置吸风口。阀控式蓄电池室的通风系统的设备、风管及其附件没有必要采取防腐措施。

5 电缆夹层

DL/T 5035—2016 发电厂供暖通风与空气调节设计规范，对电缆夹层的冬季室内温度没有要求，夏季温度不高于40 ℃。电缆夹层宜采用自然通风，当自然通风不能满足要求时，可采用机械通风。

6 其他

GB 50016—2014建筑设计防火规范第6.4.5规定，除疏散门外，楼梯间周围2 m内的墙面上不应设置门、窗、洞口。通风系统的进风口、出风口应严格遵循该条强制性条文。

SH/T 3196—2017石油化工企业建筑物分类标准规定，不设置油浸变压器室的变电所的火灾危险性为丁类，设有油浸变压器室的变电所的火灾危险性为丙类。GB 50016—2014建筑设计防火规范第8.5.2规定，丙类厂房内建筑面积大于300 m2且经常有人停留或可燃物较多的地上房间，以及建筑面积大于5 000 m2的丁类生产车间应设置排烟设施。变电所一般无人值守，但是否属于可燃物较多，可能各地消防部门看法不一，是否设置排烟系统，应征询项目当地消防部门的意见。如果设置排烟设施，防排烟系统的设计应执行GB 51251—2017建筑防烟排烟系统技术标准。

7 结语

为了确保变电所的安全运转和工作人员的健康，变电所的暖通设计应严格执行国家和行业标准规范，和相关专业密切配合，结合石油化工行业的特殊性，使变电所的暖通空调设计做到经济合理、安全可靠、节能环保。