CN101192743A - 节能型变电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型变电站，至少包括主变室、控制室、电容器室及配电装置室，所述的主变室、控制室、电容器室及配电装置室均由外墙合围构成，共用一底座及一顶盖；所述外墙外侧设置有遮阳装置；所述控制室及所述配电装置室内设置有空气调节系统；所述外墙为复合节能墙体，所述复合节能墙体由墙主体和保温结构构成；所述顶盖为倒置式屋面，自上到下为保护层、隔离层、保温层、防水层、结构层。本发明的节能变电站从建筑物、变电站主要能耗设施等多方面节约变电站的能耗，具有结构合理、节能、节地、节水、节材、环保的有益效果，大大降低了变电站的使用能耗。

Description

节能型变电站

技术领域

本发明涉及电力供电领域，尤其涉及一种节能型变电站。

背景技术

目前的变电站主要有户外型、户内型及少量的地下变电站。对户外型变电站来说，配电装置一般都为户外式，变电站内只有少量的建筑，如主控制楼、就地继保室等；在城市中心，变电站一般为户内型，所有的电气设备都在室内。地下变电站由于土建费用较大，故总的数量不多。

对变电站建筑来说，目前大都采用框架结构，小型混凝土砌块等新型墙体作为框架结构的围护墙，有的变电站还在使用已不准使用的粘土砖。由于目前国家、省市的节能规范都是针对民用建筑和公共建筑的，尚未对工业建筑作出节能方面的规定。因此，变电站的设计未采用节能设计。

目前，电力公司建设的变电站能耗较大。主要体现在两个方面，一是在变电站建设的过程中，大量使用能耗高的水泥、混凝土、砖、钢材等建筑材料，因为这些材料在生产过程中本身消耗了大量的能源。

二是在变电站运行过程中，空调、照明、通风、值班人员生活等需消耗大量的电和水，需消耗大量的能源。

据统计，在能源消耗中，建筑在其使用过程中所消耗的能量，在社会总消耗中占有很大的比例。在发达国家，建筑能耗占社会总能耗的30％～50％，我国建筑能耗目前已占社会总能耗的30％左右，并有逐步提高到35％的趋势。因此，建筑节能无疑是节约能源最有效、最经济的方法之一。

变电站内的耗能设备主要为生产设备本身的损耗(如变压器)及站内的照明、空调、风机等辅助系统的能耗。

目前，在电网内新建的变电站情况来看，无论主变还是站变几乎全部采用传统的低损耗硅钢片变压器，又由于变压器容量一般按满足远景最大负荷选择，故空载损耗均较大。特别是站用变压器的容量是按照全站的最严重情况下的负荷来配置的，例如在220kV变电站中为了满足135kW的消防用水泵启动的要求而配置了500kVA的站用变压器，在正常情况下，一座220kV集控站的日常站用电负荷一般在70A～80A。例如在110kV无人值守的终端变电站中，站用变压器的容量为80kVA，在站用变负荷计算统计中可发现变电站内一次设备操作用电源：110kV、10kV设备照明、加热、断路器弹簧储能电源及直流装置充电电源、控制室内自动化装置电源的用电负荷约为23.25kVA，其他都是空调和照明、检修动力等辅助系统的用电负荷，由此可见站用变压器的正常情况下均处于轻载运行状态。

照明光源基本还是采用传统的白炽灯、荧光灯或气体放电灯，相比新光源能耗很大。

现有变电站内的空调、风机等辅助设备的启动均采用人工的方式，一般选用风冷分体商用空调机、低噪声轴流风机。当发生火警时消防报警系统联动切断空调及风机的电源，其它情况下，空调及风机需人工关闭电源开关退出运行状态。各运行单位所管辖的变电站的数量众多，不可能根据环境温度的变化派运行人员到现场调整空调及风机的运行工况，使得在空调及风机的一旦开启就要保持一段很长的时间，例如空调需在夏季过去后才停止制冷，造成能源的极大浪费。

例如在220kV变电站，设置空调的房间有：监控室、通信室、继保室、35kV配电装置室、蓄电池室、办公室、会议室、休息室、技术资料室等。

又譬如，在110kV变电站内，设置机械通风的房间有：电缆层、110kV配电装置室、电容器室。

如在220kV变电站内，设置机械通风的房间有：电缆层、110kV配电装置室、电容器室、站用变室、接地变室。

因此，变电站节能作为电力生产节能措施的重要一环是十分必要的。但现有技术中，本领域的技术人员未能从整体上开发变电站节能的技术。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好节能效果的变电站。

为实现上述目的，本发明提供了一种节能变电站，包括主变室、控制室、电容器室及配电装置室，所述主变室、控制室、电容器室及配电装置室均由外墙合围构成，共用一底座及一顶盖；所述外墙外侧设置有遮阳装置；所述控制室及所述配电装置室内设置有空气调节系统；所述外墙为复合节能墙体，所述复合节能墙体由墙主体和保温结构构成；所述顶盖为倒置式屋面，自上到下为保护层、隔离层、保温层、防水层、结构层。

作为一种改进，节能变电站中所述外墙上开设有门窗，所述门窗为塑性门窗框或隔热铝型门窗框，所述门窗中设置吸热玻璃或热反射玻璃或单片阳光控制型Low-E玻璃，所述门窗的周边设置有用于气密闭的密封体。

作为一种改进，节能变电站中所述保温结构由导热系数小于0.05W/mh的保温材料构成。

作为一种改进，节能变电站中还包括太阳能热水系统和/或太阳能光伏发电系统。

作为一种改进，节能变电站中所述遮阳装置为户外可调铝合金百叶帘和/或可伸缩外遮阳蓬和/或日光增强型百叶帘和/或太阳能驱动卷闸帘和/或太阳能驱动风光感应及无线控制窗帘。

作为一种改进，节能变电站中所述变压器为卷铁芯变压器或非晶合金变压器或铁铌硼合金变压器。

作为一种改进，节能变电站中所述空气调节系统为地源热泵空调系统和/或空气源热泵空调系统。

本发明的节能变电站由于采用了上述节能技术手段，综合多种结合技术，从建筑物、变电站主要能耗设施等多方面节约变电站的能耗，与现有技术中的变电站相比，解决了现有技术隔热性差、浪费能源、工作安全可靠性易受影响以及产品整体性较差的缺点，具有结构合理、节能、节地、节水、节材、环保的有益效果，大大降低了变电站的使用能耗。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明一具体实施例的结构示意图；

图2是图1中倒置式屋顶的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种节能变电站，主要包括主变室1、控制室2、电容器室及配电装置室3，还包括位于下方、半地下结构的主变油坑11及电缆层7。主变室1、控制室2、电容器室及配电装置室3均由外墙5合围构成，共用一底座6及一顶盖4。

本发明的特别之处在于，本发明的节能变电站采用了多种节能技术，并使之结合形成一彼此配合作用的新的节能系统，获得了比现有技术更良好的、低能耗的节能效果。

本发明中的外墙5为复合节能墙体，由墙主体和保温结构构成。复合节能墙体是在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。根据复合材料与主体结构位置的不同，又分为内保温复合节能墙体、外保温复合节能墙体及夹心保温复合节能墙体。保温结构由热阻值高、导热系数小于0.05W/mh的高效保温材料构成，对外墙的保温性能增效明显。

作为一种变换，外墙5也可以采用单一节能墙体。单一节能墙体是通过改善主体结构材料本身的热工性能来达到墙体节能效果，目前常用的墙材中加气混凝土、空洞率高的多孔砖或空心砌块等均可用作单一节能墙体。

外墙保温的另一关键是在丁字墙、拐角等部位必须另加保温结构，以避免产生局部的热桥。

通过改善建筑物围护结构的热工性能，本发明中的外墙5达到了夏季隔绝室外热量进入室内，冬季防止室内热量泄出室外，使建筑物室内温度尽可能接近舒适温度，以减少通过辅助设备如采暖、制冷设备来达到合理舒适室温的负荷，最终获得节能变电站整体上的节能效果。

一般地，在外墙5上开设有门窗51。门窗51为塑性门窗框(或隔热铝型门窗框)，门窗51中设置吸热玻璃或热反射玻璃或单片阳光控制型Low-E玻璃，门窗51的周边设置有用于气密闭的密封体。门窗是建筑能耗的关键部位，门窗节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能三个方面进行。通过采用密闭材料来提高门窗的气密闭性，一般密封条设置在窗框和墙体之间、窗框和窗扇之间、窗扇和玻璃之间，选材以橡胶条为主，从而实现减少室内外冷热气流的直接交换以减少渗透量的技术目的。通过采用节能玻璃(如中空玻璃、热反射玻璃等)、节能型窗框(如塑性窗框、隔热铝型框等)来增大门窗的整体导热系数来防止室内外温差的存在以获得减少传热量的技术目的。

外墙5外侧还设置有遮阳装置。遮阳装置可以包括户外可调铝合金百叶帘和/或可伸缩外遮阳蓬和/或日光增强型百叶帘和/或太阳能驱动卷闸帘和/或太阳能驱动风光感应及无线控制窗帘等，使外窗的综合遮阳系数达到0.4，天窗的遮阳系数达到0.2。

如图2所示，本发明中顶盖4为倒置式屋面，自上到下依次为保护层41、隔离层42、保温层43、防水层44、结构层45。屋面由于直接受太阳辐射面积大、时间长而成为节能的关键部件。由于采用了特殊结构设计的倒置式屋面，保温层43放在防水层44的外侧，减少了黑色防水层对太阳辐射热的吸收和向室外辐射放热；同时由于屋面结构不直接被太阳辐射，表面温度升降幅度也较小，从而改善了屋面层的热工性能，阻止能量的传递。该倒置式屋面同时还可以结合采用保温屋面、架空通风屋面、坡屋面、绿化屋面等，以获得更好的节能技术效果。

本发明中，控制室2及配电装置室3等除主变室、电容器室等以外的房间室内还设置有空气调节系统。空气调节系统为地源热泵空调系统或空气源热泵空调系统。地源热泵是一个广义的术语，包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和热汇的系统，即地下耦合热泵系统，也叫地下热交换器地源热泵系统、地下水热泵系统、地表水热泵系统。空气源热泵热水器是将空气能与热泵节能技术有机地结合起来，采用逆卡诺循环原理，以极少的电能通过热泵工作把空气中的低温热能吸收起来，其用电量仅仅是电热水器的四分之一，燃气热水器的三分之一，是继燃气热水器、电热水器，太阳能热水器之后的第四种热水器。

本发明中，还可以采用相变蓄能罐用做空调相变蓄能装置。在电力低谷时开启空调制冷功能，冷量直接传入相变蓄能罐中蓄冷，待相变材料相变完全后，空调器停止运转，在电力需求高峰时段，利用空气循环换热，将蓄能罐中的冷量逐步释放到室内空间；冬季相变材料可以发挥蓄热功能，从而实现电力调峰和节省电费支出的目的。

本发明中还包括太阳能热水系统和/或太阳能光伏发电系统8。太阳能热水系统由集热器阵列、储热水箱、辅助加热系统、智能控制系统、管道及循环系统组合成，可根据需要随意设置出水温度。太阳能光伏发电系统8由光伏组件、并网逆变器及计量装置组成，采用逆流并网型系统，全自动运行的方式。上述的太阳能热水系统与太阳能光伏发电系统可以分开设置成为独立系统，也可以合并设置。

由于综合应用太阳能热水系统和太阳能光伏发电系统8，为变电站提供热水和空调、照明、通风等用电，剩余电能还可以上传电网。

本实施例中，变压器采用了非晶合金变压器。在本发明的其他实施例中，变压器也可以为卷铁芯变压器或铁铌硼合金变压器。

在本发明的其他实施例中，还可以综合应用LED照明光源、变频风机空调、温湿度控制器等节能型电气设备以节约节能变电站的站用电，具有更好的节能效果。

在变电站的设计中，充分重视环保。一是选用低噪声的设备，选用分体式主变；二是在建筑方面采取隔声措施，采用隔声百叶窗、墙面贴隔声材料、基础底座采取避振措施，如加隔振垫等。三是使变电站与周围敏感建筑保持必要的距离，避免变电站的噪声对其影响。

本发明的节能变电站由于采用了上述节能技术手段，综合多种结合技术，从建筑物、变电站主要能耗设施等多方面节约变电站的能耗，与现有技术中的变电站相比，解决了现有技术隔热性差、浪费能源、工作安全可靠性易受影响以及产品整体性较差的缺点。具体如，对于110kV变电站，本发明的节能变电站与现有技术中的变电站相比每年可节约标煤41.2吨，减少二氧化碳排放79吨。对于220kV变电站，本发明的节能变电站与现有技术中的变电站相比每年可节约标煤161.7吨，减少二氧化碳排放308吨。

因此，本发明的节能变电站具有结构合理、节能、节地、节水、节材、环保的有益效果，大大降低了变电站的使用能耗。

综上所述，本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种节能型变电站，至少包括主变室、控制室、电容器室及配电装置室，所述主变室、控制室、电容器室及配电装置室均由外墙合围构成，共用一底座及一顶盖；所述外墙外侧设置有遮阳装置；所述控制室及所述配电装置室内设置有空气调节系统；其特征在于：所述外墙为复合节能墙体，所述复合节能墙体由墙主体和保温结构构成；所述顶盖为倒置式屋面，自上到下为保护层、隔离层、保温层、防水层、结构层。

2.如权利要求1所述的节能型变电站，其特征在于：所述外墙上开设有门窗，所述门窗为塑性门窗框或隔热铝型门窗框，所述门窗中设置吸热玻璃或热反射玻璃或单片阳光控制型Low-E玻璃，所述门窗的周边设置有用于气密闭的密封体。

3.如权利要求1所述的节能型变电站，其特征在于：所述保温结构由导热系数小于0.05W/mh的保温材料构成。

4.如权利要求1所述的节能型变电站，其特征在于：还包括太阳能热水系统和/或太阳能光伏发电系统。

5.如权利要求1至4任一所述的节能型变电站，其特征在于：所述遮阳装置为户外可调铝合金百叶帘和/或可伸缩外遮阳蓬和/或日光增强型百叶帘和/或太阳能驱动卷闸帘和/或太阳能驱动风光感应及无线控制窗帘。

6.如权利要求1至4任一所述的节能型变电站，其特征在于：所述变压器为卷铁芯变压器或非晶合金变压器或铁铌硼合金变压器。

7.如权利要求1至4任一所述的节能型变电站，其特征在于：所述空气调节系统为地源热泵空调系统和/或空气源热泵空调系统。

Images