某换流站空调设计案例

XX直流输电安顺换流站空调设计工程概况直流输电是将发电厂发出的交流电在送端换流站转换成为直流电，然后经输电线路送至目的地的受端换流站，再将直流电转换成为交流电，最后送至用户。直流输电较交流输电具有输送距离长、输送容量大、损耗小等优点。直流输电近年来在我国得到很大的发展，在“西电东送”中发挥着重要作用。“XX直流输电工程”是国家重点工程、“西电东送”重点工程。它西起贵州省安顺市，东至广东省肇庆市。输电容量为：3000MW，电压为：±500kV。换流站主要建筑物——阀厅和控制楼的作用就是将交流电转换成为直流电（或将直流电转换成为交流电）。控制楼内主要布置控制设备，这些设备对环境空气的温、湿度均有一定的要求（见下表）；阀厅主要布置交流变直流（或直流变交流）的可控硅整流设备——换流阀。换流阀在工作时将产生大量热量，且换流阀应在一定的温、湿度和洁净度环境条件下工作。因此，阀厅和控制楼应设置空调系统。设计标准空调设计全站设极1、极2两个阀厅和一个控制楼，阀厅布置在控制楼两侧。阀厅和控制楼空调系统冷热源设备及空气处理设备均采用风冷热泵屋顶式空调机组（制冷制热空气处理一体化机组）。该空调机组由压缩冷凝段、回风机段、排风新风段、初效过滤段、蒸发加热加湿段、送风机段、均流段、中效过滤段、消声段、送风段组成。经处理后的空气由风管送入各空调房间内。各系统均采用一次回风系统。阀厅空调极1厅和极2厅的长×宽×高均为：53.75m×27.50m×22.00m，建筑面积均为：1478.13m2，体积均为：32518.75m3。阀厅设置空调的目的：一是为了满足阀厅在运行时的室内设计空气参数及洁净度的要求；二是当某阀厅发生故障时，及时将阀厅内的空气温度从近50℃的高温降至符合卫生条件的温、湿度，确保检修维护工作人员及时进入阀厅进行检修。每个阀厅设置一套独立的空调系统，空调系统均为全年运行。每个系统的空调机组设100％的备用，当其中一台设备发生故障时，备用机组自动投入运行。在正常情况下，互为备用的两台机组运行15天后进行自动切换，以保证设备的均匀磨损。每个阀厅空调机组的制冷量：230kW，制热量：280kW，辅助电加热量：54kW,处理风量：30000m3/h。空调机组室外露天布置。由于阀厅空调的目的主要是维持换流阀的环境温、湿度，因此，风系统采用下送上回的气流组织形式，送风口设在换流阀正下方的地面上，直接对换流阀吹冷风；回风口设在房间上部，以便于及时、顺利带走换流阀散发出的热量。空调系统的送风量大于回风量，室内维持20~50Pa的微正压，防止室外的灰尘渗入。在过渡季节，为了节约能源，空调系统大量使用新风。由温湿度传感器测量新风入口处的室外空气温湿度来控制排风阀、新风阀和混合阀的开度。使得新风比随室外温湿度的变化在10~100%范围内变化。控制楼空调全站共设一个控制楼，布置在两个阀厅之间。控制楼共有二层，二层布置有运行控制室、站用控制保护设备室、极1、极2控制保护设备室、综合通信机房及值班室、会议室、办公室、资料室、备餐室，一层布置有中、低压交流配电室、充电机室、蓄电池室。控制楼空调机组的制冷量：330kW，制热量：350kW,辅助电加热量：81kW，处理风量：40000m3/h。空调机组室外露天布置。控制楼内设有不同功能的多种房间，各房间要求的空气参数不一致，一些房间有精度要求，一些没有。因此，被控参数只能取最重要的房间的参数，其他房间仅监测其温、湿度。空调风系统采用上送上回的气流组织形式，送风口（散流器）和回风口均设在房间上部或吊顶处。对于有通风要求的房间（如蓄电池室和充电室），空调系统只设送风口，另设独立的排风系统将室可能产生的有害气体直接排至室外。排风系统的排风机采用防爆轴流风机，风机与电机直接连接。在过渡季节，为了节约能源，空调系统大量使用新风。由温度传感器测量新风入口处的室外空气温湿度来控制排风阀、新风阀和混合阀的开度。使得新风比随室外温湿度的变化在10~100%范围内变化。防火排烟防火在空气调节系统送、回风总管穿越机房楼板或隔墙或防火墙处均设置了防火阀，并与换流站消防控制系统及空气处理机组连锁。当发生火灾时，由消防控制系统（或防火阀的易熔片）控制关闭防火阀，同时连锁关闭空气处理机组。及时切断房间之间的联系，防止火灾蔓延。排烟与高层民用建筑不同的是，电厂和变电站的排烟是在当火灾被扑灭并确认不会复燃的情况下进行的。这是因为排烟的目的不一样。高层民用建筑排烟是在火灾初期以疏散人员为目的的，当排烟温度达到280℃时，排烟系统应关闭，这时的主要任务就由救人转为救火；电厂发生火灾时，不存在疏散人员的问题，工作人员均在各自的岗位上工作，他们对自己的工作环境非常熟悉，对疏散通道非常熟悉。更重要的是，如果发生火灾时，他们的任务是按照火灾预案进行灭火和保护电力设备，而不是马上疏散。电厂和变电站的排烟是为了在灭火后迅速排出室内有害气体，为灾后尽快恢复生产为目的的。本工程各排烟系统均利用空调系统兼做排烟系统。排烟在火灾后进行。当火灾被扑灭并确认不会复燃的情况下，在消防控制中心（或消防控制盘上）手动开启排烟模式。自动打开防火阀，启动空调系统进行排烟。排烟状态下，空调机组内的混合阀将关闭，新风阀和排风阀将打开，送风机将室外新鲜空气送至室内；回风机将室内烟气排至室外。自动控制阀厅和控制楼空调系统均设置分布智能自动控制系统，该系统与主控制系统组成整体，以监督各空调系统。主控制系统与换流站的SCADA系统联合成一体，并且所有的控制变量具有报警能力。控制系统具有如下功能：1自动切换运行和备用机组，保证设备的均匀磨损和备用机组的自动投入。2机组能在中央计算机和就地控制盘上进行控制和调节，以维持室内温、湿要求。能在中央计算机上显示运行模式。能在中央计算机上显示重要参数，如温度和相对湿度等。3当发生火灾时，由消防控制系统或防火阀的易熔片自动关闭防火阀，同时连锁关闭空气处理机组。4控制盘上能显示送风机、回风机、排烟风机和防火阀的开启状态及控制其开关，并能进行故障报警。主要设备的技术特点本工程的空调的主要设备——空调机组采用风冷热泵屋顶式空调机组，这是因为：1换流站的主要设备——交、直流换流阀采用水冷却方式，因此水源是可靠的。但换流阀用冷却水水质要求严格，几乎为纯净水。如果采用该水作为空调冷却水，费用太高。另外，水本身的价格也较高，空调系统的运行费用太高；如果用未处理的水，水质太差，不能作为空调用水。2为了节约投资，没有单独的空调设备房间；3室外为变压器、高压电缆等电气设备，如果采用水冷却，冷却塔的水蒸汽将带来安全隐患。设备选型设备选型的特殊性安顺换流站的海拔为1430米，属高海拔地区。通风空调设备选型时，