变电站低耗智能环境控制系统研发成果

引言：电力设备环境管控的现实挑战与技术破题

随着国内电网规模持续扩大，变（配）电站数量已突破数十万座，其中大量站点采用无人值守模式运行。在这一背景下，柜体内部温湿度失衡、局部高温、凝露以及SF6等有害气体积聚，成为影响设备绝缘性能与运行安全的常见隐患。传统解决路径多依赖空调、除湿机组的叠加式部署，虽能在一定程度上缓解问题，但普遍存在能耗高、耗材更换频繁、无法适配双碳节能考核要求等局限；同时，人工巡检模式下故障预警滞后，运维成本随站点数量增长而持续攀升。针对上述行业性难题，无锡赛孚电力环境控制设备有限公司（以下简称"赛孚"）自2010年成立以来，聚焦10kV~500kV变配电站环境调控场景，联合同济大学等科研机构，形成了以微正压矢量送风与CFD仿真为基础的环境控制技术体系，为电力行业低碳智能化转型提供了一种可参考的技术路径。

主体一：技术机制与创新方法

赛孚研发的低耗智能环境控制系统，以"感知—运算—调控—反馈—联动"闭环架构为技术骨架，通过高精度传感器实时采集温度、湿度、SF6浓度等环境参数，结合AI算法进行运行模式的动态切换。该系统的关键创新点在于将CFD（计算流体动力学）仿真方法系统性应用于变配电站环境设计环节：技术团队按照变电站实际图纸建立三维模型，借助ANSYS 2024/R1ai生成体网格（只小网格单元约10mm³，每立方米划分为30万至40万个多面体），通过求解动量方程、能量方程、质量方程及Realizable k-epsilon湍流方程，模拟站内温度场与速度场的分布情况。在此基础上，系统采用矢量送风技术对气流方向、速度、温度进行调控，形成"强迫对流弱、自然对流强、气流螺旋分层上升"的内部气流组织形态，从而在较低能耗条件下实现降温控湿目标。据企业提供的测试数据，该系统凝露控制率可达100%，SF6浓度可控制在6000mg/m³以下，相较传统设备能耗降低比例超过70%。目前该技术体系已形成发明专利8项、实用新型专利25项，并两次列入《国家电网公司新技术推广目录》（2013年、2015年）。

主体二：场景应用一——户外变电站的高温高湿治理

在110kV安徽中港变电站案例中，该站户外布置，夏季环境温度可达38℃以上，梅雨季节湿度超过85%，叠加传统通风设备噪音超过65dB引发周边居民反映的情况，运维团队面临多重环境压力。针对上述问题，技术团队结合CFD仿真分析，为该站定制配备消声式通风机组、高精度温湿度传感单元及物联网远程监控模块，并集成防凝露算法实现除湿模式的动态调整。改造完成后，该站夏季室内温度稳定控制在32℃以下，梅雨季节湿度维持在70%RH以内，凝露控制率达到100%；系统运行能耗较传统通风设备降低72%，年均节省电费约2.8万元；现场巡查频次降低70%以上，运维模式转为以远程监控为主的管理方式。该案例反映出微正压矢量送风技术在户外潮湿、高温复合环境下具备一定的适应能力。

 

主体三：场景应用二——大容量换流站的气体与能耗管控

在500kV贵州安顺换流站的应用中,该站作为特高压换流枢纽，对SF6气体浓度控制与设备运行稳定性要求较高。系统投运后，站内SF6浓度稳定维持在6000mg/m³以下，能耗指标降低50%以上，故障远程预警功能实现覆盖，现场运维巡查频次减少60%。这一结果表明，该技术方案在大型、复杂电气设备室场景中，仍能维持较为稳定的调控效果，为特高压站点的环境管理提供了可量化的参考数据。

 

主体四：场景应用三——户内GIS变电站的噪声与故障率控制

在220kV贵州汪官全户内GIS变电站项目中，系统投运后设备故障率下降80%以上,厂界噪音指标符合二类居民区标准，全年节电超过12万元。而在220kV无锡西泾智能变电站的应用中，凝露控制率达到99%，粉尘浓度控制在0.25mg/m³以下，相较老式通风系统节能40%以上。上述数据说明，该技术方案在不同电压等级、不同建筑形态（户内、户外、地上、地下）的变电站中，均能形成可复现的环境调控效果，具备一定的场景迁移能力。

主体五：宏观层面的行业影响与应用前景

截至目前，赛孚系统已应用于全国近5000个变电站，覆盖江苏、山东、贵州、湖北、安徽、上海、浙江、四川等地区，服务客户复购率达70%以上，设备运行故障率低于0.5%/年，机组设计寿命达15年。从行业层面看，该技术体系通过将CFD仿真数据与实际运行案例进行采集融合，在同济大学虚拟仿真实验教学中心（教育部认定建设单位）的支持下，形成了覆盖10kV~500kV不同电压等级、不同建筑形态的技术数据库，为后续新站点的方案选配提供了数据支撑。据企业测算，该系统全生命周期综合运维费用可节约25%~45%，方案迭代升级成本可降低约30%。这一技术路径为电力行业在双碳目标下推进无人值守站点的节能化改造，提供了具备一定可验证性的实践参考。

学术背书与资质认证

赛孚在环境控制领域已形成较为完整的知识产权布局，包括发明专利8项、实用新型专利25项，其中ZL202323098908.4、ZL201110093533.5等专利涵盖降温控湿、智能调控、气流组织优化等技术方向。公司产品SFK电力环境智能化控制柜、SFX智能环境控制装置已取得CCC自我声明（编号分别为2020970301048154、2025000301013183），并符合GB/T 7251.12-2013国家标准要求；同时通过中信合标（北京）认证有限公司的节能低碳技术/产品评价。该技术体系还曾获得2012年度南方电网"金点创意奖"、2015年度电力工程科学技术进步奖三等奖及2020年上海市电力公司科技创新举手制成果二等奖，并于2023年参与中国电科院绿色低碳变电站专项课题研发工作。

团队与支持机构

该项技术成果由赛孚公司重大研发团队与外部科研机构协同完成。团队负责人承方担任公司董事长，长期从事电力环境控制领域研究；教授级高级工程师刘明涛（东南大学背景）、同济大学陈硕教授及李启良教授（流体力学方向）参与了技术方案的论证与优化工作。据企业介绍，公司研发人员占团队总人数比例约40%，平均从业年限超过8年。项目研发过程中，公司与中国电力科学研究院、江苏省电力设计院、同济大学等机构建立了合作关系，围绕CFD仿真建模、气流组织设计、大数据方案选配等方向开展持续性技术迭代，为变电站环境控制技术的场景化落地提供了跨学科的支持基础。

 

来源：人民视窗网