[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

说明书

技术领域

本发明涉及变电站二次设备布置系统及方法的技术领域，特别涉及一种基于地热源温控方式的变电站二次设备布置系统及方法。

背景技术

变电站二次设备的运行环境温度及散热问题是影响设备安全可靠运行的重要因素之一。由于户外运行环境较为恶劣，通常不满足二次设备运行要求，因此需采用设立专门的保护小室、设置暖通系统及在设备屏柜内加装驱潮加热装置等方法对设备运行温度加以控制。这些方法存在造价成本高、温控系统可靠性对二次设备运行造成影响、加热方式为局部加热，温度调节效果不理想等缺点，无法适应保护装置等二次设备的就地下放。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的运行环境温度对二次设备运行可靠性造成影响的技术问题，本发明提供了一种基于地热源温控方式的变电站二次设备布置系统及方法。本发明是采用以地热源对设备运行环境温度进行控制的系统及方法，目的是通过自然换热或地源热泵等方式从地下环境交换出所需冷量或热量，为变电站二次设备提供稳定的运行环境温度，可有效解决各种不同气候地域下由运行环境引起的的变电站二次设备可靠性问题。

本发明是通过以下技术方案来实现发明目的：

基于地热源温控方式的变电站二次设备布置系统，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：在多个设备屏柜底部连接地能换热管道，各地能换热管道为联通式结构；地能换热管道上连接有地源热泵；地源热泵与空调末端通过空调末端换热管道进行连接，空调末端换热管道的另一端与设备屏柜相连接。

所述的竖井式热源是在设备屏柜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，换热管接口与设备屏柜底部相连接，竖井式换热管道的顶端设有换热管接口，换热管接口端设有环境监测及通风装置。所述的U形管式热源是设有两个设备屏柜，U型管式换热管道的两个换热管接口分别连接在两个设备屏柜下部，两个换热管接口端分别设有环境监测及通风装置。所述的管道式热源是设有多个设备屏柜，联通式的管道式换热管道通过换热管接口与各设备屏柜相连，各换热管接口处设有环境监测及通风装置。

所述的设备屏柜外部设绝热层，设备屏柜与换热管道接口处设有防护罩。

基于地热源温控方式的变电站二次设备布置方法，是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。

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与换热管道之间加入地源热泵进行强制换热；地源热泵温控系统包括地能换热管道、地源热泵及空调末端三个部分，地能换热管道内的循环换热介质为水，地源热泵与空调末端间通过空调末端换热管道进行连接，空调末端换热管道内的换热介质为水或空气，通过地源热泵强制地能换热管道、及空调末端换热管道内介质循环获得地能并以空调末端作为出口输送至设备屏柜，通过空调末端对循环强度加以控制从而对环境温度进行调节。