高风沙环境下的预制舱防尘设计方案

黄景亮 郭魏凯

摘要 随着智能变电站模块化建设的推进，预制舱式二次组合设备的运用越来越广泛。在文中结合高风沙地区的应用环境，进行舱体防尘及密封的优化设计工作。舱门采用隔断方案和防水刀边密封设计，有效的增强舱体的防尘性能。通过风道优化设计，解决了舱内空气与外部对流时灰尘沙粒的进入，且维护方便，可使预制舱适用于高风沙等环境恶劣地区。

【关键词】预制舱 防尘 密封 隔断

1 前言

随着城市化进程加快及国家基础建设设施的大力投入，电力工程建设进入快速发展时期，通过采用预制舱式二次组合设备，满足“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的要求，缩短了安装调试周期，提升了工艺质量，提高了变电站建设效率。国家电网公司于2014年底颁布《预制舱式组合二次设备技术规范》（O/GDW 11157-2014）、2015年9月颁布《110kV （66）智能变电站模块化建设通用设计》等一系列规范措施支撑预制舱式组合设备的应用推广，并要求在2016年新建变电站中采用此种建设模式，大力推广智能变电站的模块化建设模式。在我国西北新疆地区，仅2017年就有17个11OkV变电站新建工程采用预制舱的模块化建站模式。

2 舱体设计

西北地区的风砂和灰尘都是机械活性粒子，这些沙尘性物质除了会使设备机械部分阻塞和磨蚀外，还会与空气、水份或其他物质发生化学作用，引起酸性或碱性反应而产生腐蚀。某些绝热性物质附着于冷却系统，影响系统的散热。固体物质中的导电尘埃沉积于电路，会产生短路，而绝缘体又会积聚电荷对电路形成干扰。同时，在雨雪天气入舱检修时，雨雪有伴随开门进入舱内的可能，会影响舱内设备的正常运行。因此，可靠的密封是舱体设计中最关键的一环。

在舱体结构设计中，舱体维护结构占舱体对外接触面积最大，采用多层密封结构形式，如图1，外部采用金邦板，中间立柱与聚氨酯保温板，内部采用龙骨和新型装饰材料。舱体底座和顶盖的加工采用钢板满焊，与维护结构构成预制舱整体密闭空间。但经过众多预制舱工程实际应用发现，现有方案舱体对外接口部分存在密封问题，如舱门、风扇进出风口、空调等部位，需要进行专项优化设计工作。

舱门的密封是二次设备预制舱舱体密封的薄弱环节，舱门的设计受到舱体的宽度的限制，单个门舱在长期使用过程中，密封圈处不断的堆积粉尘，受到腐蚀的同时，在舱门开合过程中，堆积的粉尘没有密封的情况下进入舱室。特别在风沙天气状况下，会出现沙尘进入舱室的情况。在舱门内部设立独立的隔断缓冲区，防尘室通过内门与舱内设备间相连;隔断缓冲区采取与内部设备室完全密封隔离的设计，放置舱门开启情况下，灰尘砂砾通过隔断缓冲区空隙进入设备室;隔断缓冲区的大小要能容许工作人员及实验设备通过;底部铺有带孔的金属板，堆积在防尘舱的灰尘能够通过孔漏出舱体，舱体具有很好的散热性能。防尘方案对舱体外围尺寸不产生影响，保证了舱体设计简洁，外形尺寸统一。人员进入设备舱时先开启外部舱门，进入隔断缓冲区后关闭舱门后再开启内部防尘门，形成舱外和舱内空间的缓冲区，可有效的避免舱内环境与外部直接接触。在进入舱内进行相应操作，可以有效防止灰尘沙粒直接进入设备室，结构设计如图2所示。同时，门框框口截面采用防水刀边设计，结合U型卡槽密封条及气泡式密封条双重保护，如图3所示，提高密封性能。本设计在保留原有舱体主体结构不变的情况下，采用舱门内设置隔断缓冲区的设计方法，对舱体的密封抗风沙性能有了显著的提升。

传统民用空调风量小，需要现场管路连接，连接的管路不美观，并且现场连接可靠性低，增加制冷剂泄漏的风险。同时，很多变电站工程环境比较恶劣，比如高温，高粉尘，传统民用空调的防护等级低，不能长时间连续运行，无法实现多台空调的协调工作，满足不了现场设备的安全运行要求。因此，通过一体化设计，现场无需管路连接;内部集成除湿功能，内部温度可控;针对大功率设备的散热要求，进行大风量设计，降低凝露风险LCD中文菜单显示，方便运维，并设计有通讯接口，形成一体化嵌入式工业空调方案，防护等级可达IP55，室外侧可带电冲洗，美观且提高可靠性，满足防尘防水的要求，同时也适用于高风沙环境。

西北地区有可能出现的沙暴天气会导致设备舱外挂附件（如风扇等）进出风口产生积沙现象，情况严重的会影响到这些设备的正常运行，从而致使设备舱的温控功能失效。为此，需在空调、风扇等设备的外口外侧加装迷宫式防护结构，用以阻挡风沙侵入设备内部。同时，由于预制舱日常处于无人值守的状态，仅当维护检修时需要人员进入舱内，风扇可在人员进入舱内时人工启动。根据这一特点，为风扇配备电动手动一体式防尘百叶窗，当人员进入舱体前，启动开关，打开百叶窗，启动风扇，当结束维护工作后，关闭风扇及百叶窗，排风扇风道内设置防尘设计，降低风速利于灰尘沙粒沉淀，有效防止灰尘进入风道顶部，同时为风扇选配防护等级达到IP65的过滤网，该过滤网针对0.3um灰尘，在1m/s的风速下过滤效率高达99%，有效防止灰尘由通风口进入舱内，同时双重防护措施保障艙体的密封性。

3 结语

本文结合西北工程站址区域环境高风沙特点，提出舱体优化设计方案。在保留原有舱体主体结构不变的情况下，利用舱内部设立密封防尘室的结构，有效解决了预制舱在风沙大雨等极端气候条件下的人员进出舱时的灰尘、砂砾进舱问题。特殊的风扇风道设计采用高防护的滤网及防尘风道设计，避免了舱内空气与外部对流时裹挟外部灰尘沙粒进入舱内的情况，维护方便，满足互换性。舱门的防水刀边双层密封设计、风扇双重式密封设计，有效的增强舱体的防尘性能。为智能变电站内二次设备提供了适宜的运行环境和更人性化的运维环境。