石油化工企業變電所暖通空調系統設計探討

朱 亞 雙

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510620)

石油化工企業通常設有總變電所、區域變電所、裝置變電所等。變電所的常設房間包括變壓器室、配電室、六氟化硫室、蓄電池室、電纜夾層等。下面就主要房間的暖通空調及排煙設計進行探討。

1 變壓器室

變壓器按結構形式分為油浸式和干式兩種。油浸式變壓器需要單臺單獨布置，干式變壓器一般由生產廠家做成柜式直接布置在配電室內。故工程設計中討論的均為油浸式變壓器。變壓器室沒有采暖要求，只有降溫要求，要求室溫不高于45 ℃。

變壓器室一般采用通風排出余熱。通風方式通常采用自然通風。當自然通風不能滿足要求時，可采用機械進風和自然排風相結合的方式，或采用機械進風和機械排風。當采用機械進風時，送風口宜直接吹向變壓器的散熱排管。每間變壓器室的通風系統應單獨設置，不能合用一個通風系統。進風口應設在空氣潔凈區，當變壓器室布置在灰塵較多的地區時，進風應過濾。

變壓器室的通風量按式(1)計算：

L=Q/0.28cρavΔt

(1)

其中，L為變壓器室的通風量，m3/h；Q為變壓器的散熱量，W；c為空氣的比熱容，取1.01 kJ/(kg·℃)；ρav為進排風平均密度，kg/m3；Δt為進排風溫度差，℃，不應超過15 ℃。

變壓器室的設備散熱量按式(2)計算：

Q=Pul+Plo

(2)

其中，Q為變壓器的散熱量，W；Pul為變壓器的空載功率損耗，W；Plo為變壓器的負載功率損耗(也稱為短路損耗)，W。

2 配電室

2.1 配電室分類

石油化工企業的配電室分為高壓配電室和低壓配電室。高壓配電室包括110 kV配電室、35 kV配電室、10 kV配電室等。低壓配電室包括380 V配電室、220 V配電室等。

2.2 采暖

DL/T 5035—2016發電廠供暖通風與空氣調節設計規范規定的冬季室內溫度不小于5 ℃，夏季溫度不高于40 ℃，考慮設備使用壽命和人員舒適度的因素，建議夏季室溫低于30 ℃。

由于配電室的設備散熱量較大，寒冷地區可不設供暖系統。嚴寒地區的配電室可設置熱風供暖或電供暖，不應敷設熱媒管線，防止熱水泄漏發生事故。

2.3 通風

GB 50053—2013 20 kV及以下變電所設計規范規定配電室宜采用自然通風。GB 50059—2011 35 kV～110 kV變電站設計規范規定配電室應設置換氣次數不小于10 次/h的事故排風機，事故排風機可兼作平時通風用。DL/T 5218—2012 220 kV～750 kV變電所設計技術規程規定配電室應設置換氣次數不小于12次/h的事故排風機，事故風機可兼作通風機。設計時可根據變電所的電壓等級采用相應的通風方式和換氣次數。其實，上述規范提到的“事故通風”與GB 50019—2015工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范、SH/T 3004—2011石油化工采暖通風與空氣調節設計規范等規范提到的“事故通風”不是一個概念，二者不能混為一談，通風設置不必執行GB 50019或SH/T 3004。SH/T 3004第4.4.1條的條文說明解釋了設置事故通風的前提，是“可能突然產生大量有害氣體或爆炸危險性氣體的生產廠房”，對于那些“經常產生”或“周期性產生”的廠房則應按正常通風方式來解決。不能以事故通風方式來解決。

當利用事故通風兼作平時通風機時，應按排出余熱計算排風量，排風機的風量取兩種計算結果的較大值。按排除余熱計算的排風量計算公式與變壓器室相同，詳見式(1)。配電柜的散熱量應采用供應商提供的數值，當缺少配電柜的實際散熱量數據時，可按每個配電柜300 W散熱量估算。

2.4 空調

當夏季配電室采用通風方式不能滿足降溫要求時，應設置空調系統降溫除濕。當采用冷凍水作為冷媒時，空調機不能設在配電室內。當設置空調機房時，空調機房不能位于電氣設備用房的上層，以防地板漏水引起事故。當采用直接蒸發式空調機時，空調機可設在配電間內，但應采取措施防止空調冷凝水泄漏。空調機可采用柜式、風管式、射流式、屋頂式等。

3 六氟化硫(SF6)室

SF6是一種氣體絕緣和滅弧介質，廣泛用于電氣設備中。采用SF6的電氣設備全稱“SF6全封閉組合電器”，電氣專業一般用“GIS”表示。SF6電氣設備包括電路器、隔離開關、接地開關、母線、電壓互感器、電流互感器、接口避雷器等。

SF6在電氣設備中經電暈、火花放電及高電壓大電流電弧作用，會產生多種比空氣重的有害氣體，其中相當部分具有腐蝕性、刺激性和毒性，會危及人員的生命安全，必須采取通風措施。

DL/T 5035—2016 發電廠供暖通風與空氣調節設計規范對GIS室的冬季室內溫度沒有要求，要求夏季溫度不高于40 ℃。考慮到設備使用壽命和人員衛生的因素，建議夏季室溫不宜高于35 ℃。GIS室的平時通風機，排風量除按換氣次數計算外，還應按排出余熱來計算，風量取兩者計算的較大值。GIS室一般不設置空調系統降溫。

DL/T 5035—2016 發電廠供暖通風與空氣調節設計規范規定GIS室應采用機械通風系統，空氣中SF6的含量不得超過6 000 mg/m3，正常通風量不應小于4次/h，事故時通風量不應小于6次/h。平時通風系統的吸風口應設在室內下部，其下緣與地面的距離不應大于0.3 m。事故排風由下部正常通風系統和上部排風系統共同保證，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常通行處時，排風可直接排至室外。當GIS室內的SF6濃度監測儀或氧含量儀發出報警信號時，事故排風系統應能自動投入運行。GIS室內的電纜溝及與其相通的室外部分應設置獨立的機械排風系統。GIS室的排風機電源開關應設置在室外門口便于操作處。通風設備、風管及其附件應采取防腐措施。

4 蓄電池室

石油化工企業所用的蓄電池一般均為閥控密封式蓄電池，屬于免維護型。這種蓄電池在正常的浮充電時處于密封狀態，電解液不會泄漏，正常運行時不排出任何氣體，但在嚴重過充時，可能會有氫氣或氯氣排到空氣中。

GB 50059—2011 35 kV～110 kV變電站設計規范，對免維護式蓄電池的冬季室內溫度沒有要求，夏季溫度不高于30 ℃。DL/T 5035—2016發電廠供暖通風與空氣調節設計規范規定閥控式蓄電池室的冬季室內溫度不低于20 ℃，夏季溫度不高于30 ℃。因此蓄電池室應考慮冬季供暖。供暖系統設計參照配電室部分。

DL/T 5035—2016發電廠供暖通風與空氣調節設計規范規定，當室內未設置氫氣濃度檢測儀時，平時通風排風量應按換氣次數不少于3次/h計算，事故排風排風量應按換氣次數不少于6次/h計算，平時通風用排風機的風量宜按2×100%配置，事故排風機可由2臺平時通風用排風機共同保證。當室內需要采取降溫措施時，應采用直流式降溫通風系統。當室內設置氫氣濃度檢測儀時，事故排風排風量應按換氣次數不少于6次/h計算，事故排風機應與氫氣濃度檢測儀聯鎖，當空氣中氫氣體積濃度達到1%時，事故通風機應能自動投入運行。當室內需要采取降溫措施時，降溫設備可采用防爆型空氣調節裝置，并與氫氣檢測儀聯鎖。

蓄電池室排風系統的吸風口應設在上部，吸風口上緣距頂棚平面或屋頂的距離不應大于0.1 m。排風系統不應與其他通風系統合并設置，并應排至室外。當蓄電池室的頂棚被梁分隔時，每個分隔均應設置吸風口。閥控式蓄電池室的通風系統的設備、風管及其附件沒有必要采取防腐措施。

5 電纜夾層

DL/T 5035—2016 發電廠供暖通風與空氣調節設計規范，對電纜夾層的冬季室內溫度沒有要求，夏季溫度不高于40 ℃。電纜夾層宜采用自然通風，當自然通風不能滿足要求時，可采用機械通風。

6 其他

GB 50016—2014建筑設計防火規范第6.4.5規定，除疏散門外，樓梯間周圍2 m內的墻面上不應設置門、窗、洞口。通風系統的進風口、出風口應嚴格遵循該條強制性條文。

SH/T 3196—2017石油化工企業建筑物分類標準規定，不設置油浸變壓器室的變電所的火災危險性為丁類，設有油浸變壓器室的變電所的火災危險性為丙類。GB 50016—2014建筑設計防火規范第8.5.2規定，丙類廠房內建筑面積大于300 m2且經常有人停留或可燃物較多的地上房間，以及建筑面積大于5 000 m2的丁類生產車間應設置排煙設施。變電所一般無人值守，但是否屬于可燃物較多，可能各地消防部門看法不一，是否設置排煙系統，應征詢項目當地消防部門的意見。如果設置排煙設施，防排煙系統的設計應執行GB 51251—2017建筑防煙排煙系統技術標準。

7 結語

為了確保變電所的安全運轉和工作人員的健康，變電所的暖通設計應嚴格執行國家和行業標準規范，和相關專業密切配合，結合石油化工行業的特殊性，使變電所的暖通空調設計做到經濟合理、安全可靠、節能環保。