[發明專利]基于地熱源溫控方式的變電站二次設備布置系統及方法

有效

• 申請號: 201410368680.2
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104197562A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李籽良;葛維春;于同偉;金世鑫
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: F24J3/08
• 分類號: F24J3/08;F25B30/06;F24F5/00;H05K7/20
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 何學軍

技術領域

本發明涉及變電站二次設備布置系統及方法的技術領域，特別涉及一種基于地熱源溫控方式的變電站二次設備布置系統及方法。

背景技術

變電站二次設備的運行環境溫度及散熱問題是影響設備安全可靠運行的重要因素之一。由于戶外運行環境較為惡劣，通常不滿足二次設備運行要求，因此需采用設立專門的保護小室、設置暖通系統及在設備屏柜內加裝驅潮加熱裝置等方法對設備運行溫度加以控制。這些方法存在造價成本高、溫控系統可靠性對二次設備運行造成影響、加熱方式為局部加熱，溫度調節效果不理想等缺點，無法適應保護裝置等二次設備的就地下放。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的運行環境溫度對二次設備運行可靠性造成影響的技術問題，本發明提供了一種基于地熱源溫控方式的變電站二次設備布置系統及方法。本發明是采用以地熱源對設備運行環境溫度進行控制的系統及方法，目的是通過自然換熱或地源熱泵等方式從地下環境交換出所需冷量或熱量，為變電站二次設備提供穩定的運行環境溫度，可有效解決各種不同氣候地域下由運行環境引起的的變電站二次設備可靠性問題。

本發明是通過以下技術方案來實現發明目的：

基于地熱源溫控方式的變電站二次設備布置系統，包括自然換熱的熱源系統和地源熱泵的換熱系統兩種方式；所述的自然換熱的熱源系統為地下設置的換熱管道，按不同變電站規模及換熱性能要求其形式包括豎井式、U型管式、管道式；所述的地源熱泵的換熱方式是：在多個設備屏柜底部連接地能換熱管道，各地能換熱管道為聯通式結構；地能換熱管道上連接有地源熱泵；地源熱泵與空調末端通過空調末端換熱管道進行連接，空調末端換熱管道的另一端與設備屏柜相連接。

所述的豎井式熱源是在設備屏柜下部按間隔分別設置換熱豎井，換熱豎井內壁設有豎井式換熱管道，換熱管接口與設備屏柜底部相連接，豎井式換熱管道的頂端設有換熱管接口，換熱管接口端設有環境監測及通風裝置。所述的U形管式熱源是設有兩個設備屏柜，U型管式換熱管道的兩個換熱管接口分別連接在兩個設備屏柜下部，兩個換熱管接口端分別設有環境監測及通風裝置。所述的管道式熱源是設有多個設備屏柜，聯通式的管道式換熱管道通過換熱管接口與各設備屏柜相連，各換熱管接口處設有環境監測及通風裝置。

所述的設備屏柜外部設絕熱層，設備屏柜與換熱管道接口處設有防護罩。

基于地熱源溫控方式的變電站二次設備布置方法，是采用地表淺層地熱源作為變電站二次設備的溫控熱源，通過換熱系統使變電站設備屏柜實現與地下環境的熱交換，從而為二次設備運行提供良好的恒溫環境；具體方法包括：

步驟一：對設備安裝處的地下環境進行監測，確定換熱管道適宜的安裝深度及防護措施，通過在變電站安裝地點不同位置及深度置入溫濕度等物理量的監測用傳感器，獲得地下環境分布情況，并結合對應的一次設備確定換熱管的具體安裝位置及深度；

步驟二：根據安裝地點地下環境、變電站二次設備數量及可靠性要求等條件不同，確定換熱系統采用自然換熱方式和通過地源熱泵換熱方式兩種換熱方式及其相應二次設備進行布置。

所述的自然換熱方式的地熱源溫控系統利用地表淺層土壤凍土層下的近恒溫層作為地熱源，通過換熱管道與地上設備屏柜相連，采用換熱介質為空氣，在無強制循環措施或僅以通風裝置作為簡單循環裝置的情況下實現換熱，從而為二次設備運行環境提供適宜溫度。

所述的地源熱泵的換熱方式在設備屏柜與換熱管道之間加入地源熱泵進行強制換熱；地源熱泵溫控系統包括地能換熱管道、地源熱泵及空調末端三個部分，地能換熱管道內的循環換熱介質為水，地源熱泵與空調末端間通過空調末端換熱管道進行連接，空調末端換熱管道內的換熱介質為水或空氣，通過地源熱泵強制地能換熱管道、及空調末端換熱管道內介質循環獲得地能并以空調末端作為出口輸送至設備屏柜，通過空調末端對循環強度加以控制從而對環境溫度進行調節。