变电站机房热岛问题的分析与治理研究

变电站机房热岛问题的分析与治理研究

陈智聪

（广东电网有限责任公司中山供电局广东中山528400）

摘要：随着经济不断发展，社会发展水平不断提升，公众对电力行业等方面的要求越来越高，变电站作为电力系统重要的基础设施，其运行水平直接影响到电力系统安全稳定情况，所以应当采取有效的措施全面加强变电站安全高效运行，才能切实发挥应有的功能。变电站机房热岛问题是一项复杂的系统问题，引发原因很多，需要综合分析，本文对变电站机房热岛问题进行了深入研究和分析，并提出了具体的改造治理措施，以期为不断提升变电站机房稳定安全运行水平提供一定的经验参考。

关键词：机房热岛；分析；治理；对策

近年来随着现代通信设备不断升级，在集成度和功率密度等方面的水平大幅提高，为更好地发挥通信保障和服务功能奠定了基础，但是可以看到，目前大部分的通信机房设备分布比较集中，运行要求高，加上受到环境等影响，从而容易导致出现热岛问题，严重影响通信机房性能的发挥，也不利于节能减排目标的有效达成。变电站机房在变电站系统运行过程中具有不可替代的重要作用，如果变电站机房出现热岛问题，将会影响通信系统和设备的正常稳定运行，从而不利于变电站的正常运行，严重时还会引发故障造成运行中断或者不必要的生命财产损失，加强变电站机房热岛问题分析和治理对策研究，意义重大。

1热岛问题诱发因素分析

伴随电力系统规模不断扩大，新形势下房通信设备耗能日益剧增，传统的变电站机房设计本身带有一定的局限性，加上后续设备配置陆续增多，高耗能运转，从而极容易引发局部热岛问题，造成冷热分布不均和能量浪费。在当前国家节能减排战略背景下，很多变电站依旧采用增加空调加大制冷量的简单粗放方式，这种情况还是容易导致机房内局部温度过高，出现散热不均匀，将回风温度控制模式置入运行系统中，不容易对温度进行灵活检测和控制，从而引发局部热岛现象，影响节能降耗效果。

通过对变电站机房热岛现象进行分析，主要形成的原因和以下因素有关：

1）机房本身的热环境。变电站机房常见热源包含5类：设备的散热、建筑围护结构的得热、外窗的太阳光辐射热、人体散热、照明装置散热。其中机房照明与人体散热只有在检修状态才产生，可忽略不计，另外建筑围护结构的得热与外窗的太阳光辐射热可以归结为建筑负荷，由建筑格局客观决定，设备的散热是由机房内所有设备的总能耗决定，因此要关注热岛的问题应重点关注设备的能耗及分布密度。机房温度偏高或者偏低，都将影响所有设备的运行参数设置，从而加速设备老化导致停运等。机房的湿度偏高或者偏低，也会导致机房相关的金属材料或者服务设备性能发生变化，从而对设备正常运行产生影响。此外空气中尘埃尘土等如果清理不干净，也会导致杂物附着在运行设备表面，从而影响元器件运行性能。

2）机房本身的热量系统。机房传输、数据网等设备始终处于高效运转情况，设备具有较大的散热量，但是散湿量却比较小，影响运行环境的稳定性。同时在制冷不变的情况下，机房内空调运行会导致很多区域热量比较集中，如果换气力度不够，将会导致风量鞭挞，从而导致焓差减少。加上空调本身运行时间比较长，散热量比较大，机房内部温度往往会超出设计温度，从而影响运行功能。

2变电站机房热岛问题治理对策

机房热岛问题的出现，是变电站运行系统中经常遇到的问题，为了更好地应对机房热岛问题，不得不采取局部增加空调机组或者降低机房温度的措施来进行控制。这种设计或者方法很显然经过实践检验，并不能从根源上解决和控制机房热岛问题，所以需要重新进行设计。

2.1基本思路和方法

在变电站机房中引入变风量空调设计理念。通过引入变风量空调系统——VAV（VariableAirVolume）系统，从而确保在介质流量恒定的前提下，动态调整空调系统风量，从而保证热量和冷量均衡输送，提升机房温度、湿度等均匀分布程度，降低热岛现象的出现。这种VAV系统本身具备的风量调节功能，可以实现对温度的直接控制和独立控制，在系统末端通过增加配置温度感应、变风量装置等，从而进一步提升送风的精准度。

2.2变风量系统的设计原理分析

基于变电站机房中引入变风量空调设计理念，为了满足变电站机房运行正常需求，具体可以参考下图进行设计：

图1变风量系统设计原理图

整个VAV系统主要组成设备包括变风量空调箱、空气处理机组、新风及送风、回风管道、室内风口、房间温控器等，最重要的关键设备应当是变风量空调箱，在整体系统独立运行控制中发挥着自动控制风量和温度等作用，从而为改善机房局部运行环境等提供支撑。

对整个设计系统进行分析，该系统具有明显的优势特征，主要体现在：

1）降低动能损耗，达到节能效果。整个系统设计遵循科学的理念，通过对送风量进行动态调整，从而对变电站机房整体温度进行有序控制，这样有助于降低送风风机在运行过程中的动能损耗，从而起到节能的功效。

2）能够解决冷凝水问题和过热过冷现象。一方面本身VAV系统具有自动化调节的功能，属于全空气系统，冷水管道不需要安装在吊顶部位，从而也不容易发生冷凝水问题，减少故障发生率。另一方面，由于该系统可以实现独立安装和运行，不容易受到其他因素的感染，所以在温度独立控制的过程中，不会发生局部过热或者过冷等情况，在具体安装配置阶段，可以通过逐渐安装或者增加相应配置的程序，从而实现逐步送风，实现对运行和不运行设备的分布控制，降低冷源浪费，节约运行成本。

3）可以引入新风作为天然冷源，从而起到双重作用。为了更好地体现和发挥该系统的功能，可以在过渡时期将新风引入，作为天然冷源，从而进一步降低了制冷设备的能量损耗，这样也有助于进一步改善机房运行环境。

4）操作简便，降低前期投入费用。一方面本身变风量空调控制系统在进行送风管、风口连接过程中，配置了相应的软管，本身性能具有较好的灵活性，可以根据具体的运行情况和送风口位置等进行灵活调整，提高了操作的便利性。另一方面从成本控制的角度看，虽然本身系统配置需要增设系统静压调控系统以及空调箱装置，但是由于该系统本身可以实现对风量等自动化调控，这样可以随时根据变电站机房运行情况合理进行送风量机房机列间的有序转移，从而从总体上进行总风量控制，降低了设备运行负荷，可能会减少前期投入和后期运行费用。

2.3控制方式分析

通过对系统运行情况和优势分析，总结控制方式，目前主要有三种方式。一是定静压法，也就是指在系统的送风管部位，选取合适的点位配置静压传感器，控制该位置的静压参数，进而借助变频器对送风量进行有序控制；二是变静压法，是指通过对系统各个环节的末端阀门开度进行控制，从而对阀位反馈信号进行动态采集，根据参数借助变频器对送风量进行有序控制。通常设置阀门开度范围为85%至100%之间；三是采取控制总风量的方法，对系统总风量实时运行情况进行快速获取，并对最佳需求总风量进行测算，进行对比分析，结合统计结果做出如何通过变频器调整送风量的具体决策。

3案例实践可行性与建议

在变电站机房通过对空调系统进行改变，VAV系统从理论上是可行的，在具体操作层面，需要做好以下工作：

1）在不改变空调机房管路布局的前提下，可以通过将变频控制箱替代机房内的控制设备的方式来进行简易改装。

2）将变风量空调箱和温度传感器安装在通信机房内，前者替代送风口，后者需要根据具体的运行要求选择合理的部位进行安装。

3）加强自动化运行配置，根据变电站机房功能运行要求，引入现代信息技术和自动化控制设备，从而建立机房运行和计算机网络系统相连接的控制平台，加强对机房温度的自动化检测控制，一旦超过既定标准，立即启动警报响应等，提高温度自动化控制和隐患全面控制水平。

4结论

变电站机房热岛现象涉及温度、湿度、通风等多个方面的因素，需要结合变电站机房系统运行情况、运行环境，优化整个变风量空调系统设计，同时要选择合理的控制方式，根据改造运行情况进行多维度分析，在总结运行经验的基础上，找出导致出现热岛问题的原因，通过增设变风量空调系统，来加强全面自动化控制，根据运行情况进行不断改进，才能切实发挥好应有的功能，更好地保障变电站机房系统正常稳定运行。

参考文献：

[1]陆志栋；陈恭亮.基于变风量空调解决通信机房节能及热岛问题的应用研究[J]，通讯世界，2016（02）

[2]蔡晓阳.传统机房局部热岛解决方案探讨[J]，通信电源技术，2015（11）

[3]胡乾普.探讨传统机房局部热岛解决方案[J]，通信电源技术，2016（01）

[4]杨阳；杨茂光.内蒙古移动公司枢纽楼机房“热岛”解决方案[J]，电信技术，2014（07）