[发明专利]基于地热源温控方式的变电站二次设备布置系统及方法

权利要求书

1.基于地热源温控方式的变电站二次设备布置系统，其特征在于：包括自然换热的热源系统和地源热泵的换热系统两种方式；

所述的自然换热的热源系统为地下设置的换热管道，按不同变电站规模及换热性能要求其形式包括竖井式、U型管式、管道式；

所述的地源热泵的换热方式是：在多个设备屏柜（1）底部连接地能换热管道（12），各地能换热管道（12）为联通式结构；地能换热管道（12）上连接有地源热泵（11）；地源热泵（11）与空调末端（10）通过空调末端换热管道（13）进行连接，空调末端换热管道（13）的另一端与设备屏柜（1）相连接。

2.根据权利要求1所述的基于地热源温控方式的变电站二次设备布置系统，其特征在于：所述的竖井式热源是在设备屏柜（1）下部按间隔分别设置换热竖井，换热竖井内壁设有竖井式换热管道（7），换热管接口（6）与设备屏柜（1）底部相连接，竖井式换热管道（7）的顶端设有换热管接口（6），换热管接口（6）端设有环境监测及通风装置（5）；

所述的U形管式热源是设有两个设备屏柜（1），U型管式换热管道（8）的两个换热管接口（6）分别连接在两个设备屏柜（1）下部，两个换热管接口（6）端分别设有环境监测及通风装置（5）；

所述的管道式热源是设有多个设备屏柜（1），联通式的管道式换热管道（9）通过换热管接口（6）与各设备屏柜（1）相连，各换热管接口（6）处设有环境监测及通风装置（5）。

3.根据权利要求1或2所述的基于地热源温控方式的变电站二次设备布置系统，其特征在于：所述的设备屏柜（1）外部设绝热层（4），设备屏柜（1）与换热管道接口（6）处设有防护罩。

4.基于地热源温控方式的变电站二次设备布置方法，其特征在于：采用地表浅层地热源作为变电站二次设备的温控热源，通过换热系统使变电站设备屏柜实现与地下环境的热交换，从而为二次设备运行提供良好的恒温环境；

具体方法包括：

步骤一：对设备安装处的地下环境进行监测，确定换热管道适宜的安装深度及防护措施，通过在变电站安装地点不同位置及深度置入温湿度等物理量的监测用传感器，获得地下环境分布情况，并结合对应的一次设备确定换热管的具体安装位置及深度；

步骤二：根据安装地点地下环境、变电站二次设备数量及可靠性要求等条件不同，确定换热系统采用自然换热方式和通过地源热泵换热方式两种换热方式及其相应二次设备进行布置。

5.根据权利要求4所述的基于地热源温控方式的变电站二次设备布置方法，其特征在于：所述的自然换热方式的地热源温控系统利用地表浅层土壤冻土层下的近恒温层作为地热源，通过换热管道与地上设备屏柜相连，采用换热介质为空气，在无强制循环措施或仅以通风装置作为简单循环装置的情况下实现换热，从而为二次设备运行环境提供适宜温度；

所述的地源热泵的换热方式在设备屏柜（1）与换热管道之间加入地源热泵（11）进行强制换热；地源热泵（11）温控系统包括地能换热管道（12）、地源热泵（11）及空调末端（10）三个部分，地能换热管道（12）内的循环换热介质为水，地源热泵（11）与空调末端（10）间通过空调末端换热管道（13）进行连接，空调末端换热管道（13）内的换热介质为水或空气，通过地源热泵（11）强制地能换热管道（12）、及空调末端换热管道（13）内介质循环获得地能并以空调末端（10）作为出口输送至设备屏柜（1），通过空调末端（10）对循环强度加以控制从而对环境温度进行调节。

6.根据权利要求4所述的基于地热源温控方式的变电站二次设备布置方法，其特征在于：所述的自然换热方式包括竖井式热源，是在设备屏柜下按间隔分别设置换热竖井，按监测结果确定竖井挖掘深度；竖井内壁为竖井式换热管道（7），竖井口设与设备屏柜底部联通的换热接口，需加强换热效果时，在屏柜内加设通风装置；

所述的自然换热方式包括U形管式热源，按两面设备屏柜为一组，U型管式换热管道（8）的两个换热管接口（6）分别安放在设备屏柜（1）的下方，地下管道采用纵向U形布置以取得更多地热源，在用地面积充足且可满足换热效果时采用横向布置；管道埋放深度由监测结果确定，管道材质应满足地下换热及防护需要，可在两侧管口分别设置通风装置以加强换热效果；

所述的自然换热方式包括管道式热源采取联通式的地下换热管道，与各设备屏柜以换热口相连，各处连接及管道整体满足换热及防护要求，各换热口可设通风装置。