六氟化硫配电装置室通风设计要点探讨

六氟化硫配电装置室通风设计要点探讨

孙小平徐光彬严勇毕巧莹

湖北省电力勘测设计院有限公司湖北省武汉市430040

摘要：目前，变电站工程中采用六氟化硫气体绝缘的配电装置应用日趋广泛，其工艺布置也呈现出新的特点。依据相关国家和行业规范，结合新一代变电站中室内配电装置的工艺特点，探讨六氟化硫配电装置室通风设计要点，指出设计中需要注意的问题。

关键词：变电站；配电装置；六氟化硫；通风

前言

随着国家电力设施建设的发展，基于六氟化硫（分子式SF6）气体具有优良的绝缘与灭弧性能以及工作时的稳定性及安全性，以SF6气体作为绝缘介质的电气设备得到广泛应用。常温下，SF6气体是一种无色、无味、无毒的惰性气体，但其对人体有窒息作用，且在电弧及电晕的作用下，该气体会分解产生有刺激性和毒性的低氟化合物；这对SF6配电装置室的通风设计提出了较高的要求。

1通风设计的必要性

随着社会的进步和发展，SF6涉及的领域不断扩展，SF6气体作为一种具有优良电绝缘性和灭弧特性的介质，在电力行业中得到广泛应用。

SF6是化合物，常温常压下是一种无色、无味、无臭、无毒、不可燃且透明的惰性气体，密度约为空气密度的5倍，稳定性较好，一般不会与其他材料发生反应，虽然无毒，但是不能维持生命，且在生产过程中会有少量伴随的生成物，低氟化硫、氟化氢等有毒气体，且配电装置内的SF6气体在高温电弧发生作用时而产生的某些有毒化合物，如SF4，SF2，S2F2，SO2F2和HF等，具有强烈的腐蚀性、刺激性和毒性，这些分解物又能与水分发生化学反应而生成某些有毒产物；这些化合物在空气中均会危害运检人员的健康和人身安全，必须采取良好的通风措施，避免运检人员窒息和中毒事故的发生。

2通风设计原则

2.1相关规定

《六氟化硫电气设备运行、试验及检修人员安全防护导则》[1]中5.2.4条规定：工业场所室内SF6气体含量不得超过1000μL/L且含氧量不低于18%；工作人员在进入设备室内时，应先通风15min，检测室内空气氧含量合格后方可进入。

《高压配电装置设计技术规程》[2]中9.3.2条规定：GIS配电装置室内低位区应配有SF6泄露报警仪及事故排风装置。

《220~750kV变电站设计技术规程》[3]中8.2.4条规定：SF6配电装置室应采用机械通风，室内空气不允许再循环。室内SF6含量不超过6000mg/m3。SF6配电装置室正常通风量不少于2次/h，吸风口应设置在室内下部。事故时通风量不少于4次/h，由设置在下部的正常通风系统和上部的事故排风系统共同保证。

《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》[4]中6.15.2条规定：GIS室平时通风系统应按连续运行设计，风量按换气次数不少于4次/h计算，事故排风量按换气次数不少于6次/h计算；平时通风系统的吸风口应设置在室内下部，下缘距地不大于0.3m；事故排风量宜由平时通风的下部排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，可直接排至室外。

《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》[5]中6.1.14条规定：同时放散有害物质、余热和余湿时，全面通风量应按分别消除有害物质、余热和余湿所需风量的最大值确定。当数种溶剂蒸气或数种刺激性气体同时放散于空气中时，应按各种气体分别稀释至规定的接触限值所需空气量的总和计算通风量。6.4.1条规定：对可能突然放散大量有毒气体、有爆炸危险气体或粉尘的场所，应根据工艺设计要求设置事故通风系统。6.4.3条规定：事故通风量宜根据工艺设计条件通过计算确定，且换气次数不小于12次/h。6.3.9条规定：当放散气体的密度大于比空气重，且放散的显热不足以形成稳定的上升气流而沉积在下部区域时，宜从下部区域排出总排风量的2/3、上部区域排出总排风量的1/3。

2.2通风设计原则确定

在电弧及电晕的作用下，电气设备内SF6气体分解产生的有刺激性和毒性的低氟化合物的含量难以准确计算，当SF6气体渗漏或泄露至室内时，无法按各种气体分别稀释至规定的接触限值所需空气量的总和计算通风量。但是可按GIS配电装置渗漏至室内的SF6气体的有效排除量来计算所需的通风量。国家标准《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》[6]和电力行业标准《六氟化硫电气设备运行、试验及检修人员安全防护导则》[1]中规定：“运行人员经常出入的场所每班至少换气15min，吸风口设在室内下部；对不经常出入的设备场所，进入前先通风15min。设备室地面应安装带报警装置的SF6浓度检测仪和氧量仪，当SF6浓度超过1000μL/L或含氧量低于18%时应报警，并进行通风换气。”据此操作管理规定可认为，GIS配电装置室平时风机是不开启的，只有SF6浓度和氧量仪报警通风机才投入使用，并且人员进入室内先通风15min。由于SF6配电装置发热量较小且GIS室空间较大，通过工程实例计算，GIS设备正常运行时，GIS室所需的通风换气量极小，平时不开启风机，只有SF6浓度检测仪和氧量仪报警时风机才投入使用是可行的。为保证能在15min内换气一次，规定GIS室运行时的平时通风换气系统按不少于4次/h计算，吸风口设在室内下部。

事故发生时，SF6泄露至室内，需进行事故通风。由于单个间隔内GIS设备含有的SF6气体量是有限的，即使发生泄露事故，也是一个间隔内的SF6气体，气体量较小，体积不超过GIS室内空气量的0.15%，且多个间隔同时发生气体泄露的可能性极小。虽然GIS室SF6气体泄露称之为“事故通风”，但不属于“突然散发大量有害气体或有爆炸危险气体的场所”，可不执行《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》[5]中事故通风换气次数不低于12次/h的规定。由于单个隔间SF6气体量是一定的，通过工程实例，按照15min之内有效排除SF6气体计算，最大事故通风换气次数为4次/h。GIS室气体泄露事故发生后，大部分有害气体比重比空气大，集中在房间下部，也有部分氟化氢气体比空气轻，会聚集在房间上部。事故排风主要排除室内下部有害气体，也需要排除室内上部有害气体。

根据规范规定中上下部通风量比例，正常运行时下部排风，换气次数不小于4次/h，事故时上下部排风共同运行，换气次数不小于6次/h。

3通风设计要点

根据设计原则，GIS室内应设置机械通风系统，通风方式为平时正常通风和事故通风，室内设置SF6浓度检测仪及氧含量仪，当SF6浓度检测仪报警时，事故排风系统能自动运行。

通风换气次数按平时不小于4次/h，事故时上下部排风系统共同运行，换气次数不小于6次/h计算，风机上下部分设，底部吸风口距地面不超过0.3m，进风通过设置外墙上的防雨百叶窗进入；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，可直接排至室外。通风设备、风管机附件考虑防腐措施。

GIS室排风机除联锁自动控制外，还需设置手动控制装置，手动控制装置应该设置在室外门口便于检修处。

4结论

①SF6配电装置室应设置正常通风和事故通风，换气次数分别为每小时4次和每小时6次，事故通风量由室内排风系统共同承担，且通风设备需考虑防腐。

②SF6配电装置室应设置SF6浓度检测仪及氧含量仪，与通风系统联锁，报警时开启通风系统。

③室内排风吸风口距离地面不超过0.3m，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，可直接排至室外。

④GIS室排风机需在室外门口便于检修处设置手动控制装置。

参考文献

[1]DL/T639-2016六氟化硫电气设备运行、试验及检修人员安全防护导则[S].北京：中国电力出版社，2016.

[2]DL/T5352-2006.高压配电装置设计技术规程[S].北京：中国电力出版社，2006.

[3]DL/T5218-2012.220~750kV变电站设计技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.

[4]DL/T5035-2016.发电厂供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2016.

[5]GB50019-2015.工业建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2015.

[6]GB/T8905-2012六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则[S].北京：中国标准出版社，2012.