1、關(guān)于35kV變電站變壓器室通風(fēng)及通風(fēng)設(shè)備的討論摘要：天津電力公司城南供電分公司管轄和平區(qū)、河西區(qū)的供用電，因變電站建設(shè)受市區(qū)規(guī)劃限制較大，造成變壓器室通風(fēng)效果不佳、室內(nèi)溫度高的現(xiàn)象, 對主變運行十分不利。通過對影響主變壓器室溫度的各項因素的分析，結(jié)合35kV黃所變電站的通風(fēng)設(shè)計，給出變壓器室通風(fēng)面積、通風(fēng)量的計算方法及各參數(shù)的選擇，采取增加溫控系統(tǒng)和機械通風(fēng)設(shè)備等方法，使變壓器室的溫度達到了規(guī)程要求，對延長變壓器的使用壽命，提高供電可靠性起到了積極作用。關(guān)鍵詞：主變壓器室；通風(fēng)；通風(fēng)設(shè)備；設(shè)計選型；溫度0 引言隨著社會的進步，各行各業(yè)的電氣化程度不斷提高，用戶容量不斷增加，變壓器在高溫高負荷和

2、冬季均顯現(xiàn)出負荷增大的問題，并且夏季變壓器過負荷臺數(shù)也不斷增多。如何加強變壓器間的運行環(huán)境，發(fā)揮現(xiàn)有變壓器的最大效率，降低設(shè)備故障率，高質(zhì)、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地供電，是從事電力系統(tǒng)工作的人員應(yīng)該長期深入探討的課題。據(jù)對某區(qū)變電站變壓器故障調(diào)查統(tǒng)計；變壓器故障79次，由于變壓器間溫度過高造成的故障53次，占總故障的67.09%。所以，如何在保證變壓器室的環(huán)境運行溫度、采用何種通風(fēng)方式、以及通風(fēng)量的合理選擇，正確設(shè)計出變壓器室的通風(fēng)系統(tǒng)，對降低變壓器的故障率，延長變壓器的使用壽命具有非常重要的意義。 1 影響變壓器室溫度的因素國家標準圖88D264（下稱國家標準圖）中的變壓器室通風(fēng)窗的面積，是按變壓

3、器室夏季通風(fēng)計算溫度不超過+35（進風(fēng)計算溫度）、出風(fēng)溫度+45、進出風(fēng)溫差不超過15的條件要求，設(shè)計出變壓器室通風(fēng)窗的面積。而變壓器制造廠規(guī)定，變壓器正常使用周圍空氣溫度不超過+40。國家標準圖通風(fēng)條件比制造廠規(guī)定的正常使用環(huán)境溫度高了5，按國家標準圖中變壓器室的尺寸設(shè)計的變壓器室，已不符合變壓器對周圍空氣溫度的要求。夏季氣溫最高時也是電氣負荷最大的時候，變壓器周圍空氣溫度高、負荷大，變壓器自身溫升過高，變壓器發(fā)生故障就難以避免。 國家標準圖88D264中，給定的變壓器室通風(fēng)的面積應(yīng)為有效面積，通風(fēng)的有效面積系數(shù)小于1，部分設(shè)計沒有注意到面積與有效面積之間的差異，設(shè)計時未按照標準圖中要求的有

4、效面積向土建提出條件，使實際變壓器室的通風(fēng)面積又一次被打了折扣,通風(fēng)的面積不滿足變壓器運行的要求。 此外根據(jù)GB 50060-92第6.0.1條第九款規(guī)定配電裝置室內(nèi)通道應(yīng)保證暢通無阻,不得設(shè)立門檻，并不應(yīng)有與配電裝置無關(guān)的管路通過。但在天津地區(qū)為防止鼠類等小動物進入造成變壓器短路,在變壓器室大門口均設(shè)置一道高0.4m-0.5m的防鼠擋板，即門檻。為降低變壓器運行噪音對周圍環(huán)境的影響和防塵需要，在變壓器室大門百頁上還加裝了篩網(wǎng)，變壓器室大門下部的進風(fēng)百葉窗面積恰好被遮擋，使變壓器室的進風(fēng)有效面積變小, 通風(fēng)效果降低。 對于貼建變電站中的變壓器室尺寸，受整棟建筑物柱距的限制，有些變壓器室的進深過

5、深，變壓器距離進出風(fēng)百葉窗位置較遠；按照國網(wǎng)公司典型站設(shè)計，考慮到環(huán)評需要，主變壓器室往往都采用全封閉設(shè)計，也使變壓器的通風(fēng)散熱受到影響。設(shè)在遠離變電所墻上的進出風(fēng)百頁窗的位置，使變壓器周圍的通風(fēng)效果又被打了折扣。 有些變電站的變壓器室受到貼建的影響，設(shè)計高度受到限制，為了提高變壓器進出端子的對地距離，主變壓器采取臺式布置，變壓器被安裝在鋼制臺架上。由于變壓器室的溫度隨正距離地面的高度升高而升高，也是造成變壓器處于不利位置的影響因素。有些變壓器室在邊墻加裝軸流風(fēng)機進行事故排風(fēng)。某些設(shè)計人員誤將該風(fēng)機作為正常通風(fēng)風(fēng)機，這種設(shè)計方式實際上是一種設(shè)計誤區(qū)。邊墻風(fēng)機與進風(fēng)通道距離較近，氣流在風(fēng)機與進風(fēng)

6、通道之間形成短路流通，達不到散熱效果。變壓器運行損耗使主變室溫度上升，進出風(fēng)通道高度差越大，空氣流動速度越快，通風(fēng)效果就越好，因此進出風(fēng)通道的最佳設(shè)計就是采用下部進風(fēng)，頂部通風(fēng)的方案。在有條件的情況下，在變壓器室大門下部區(qū)域或下部邊墻開設(shè)進風(fēng)通道，頂部設(shè)計為出風(fēng)通道，形成自然通風(fēng)達到散熱目的為最好。另外在采取該設(shè)計時要注意在進出風(fēng)通道中部要形成有效封閉。某些設(shè)計方案在變壓器室大門中上部位置也開設(shè)百頁窗，看起來通風(fēng)面積增大，實際上在進出風(fēng)口間沒有形成自然通道，通風(fēng)效果降低。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，變壓器的設(shè)計、制造工藝日趨先進，主變損耗成降低趨勢，過載能給不斷增強，對運行溫度的要求也相對有所緩解。但

7、是變壓器的運行溫度問題在設(shè)計中仍然不可忽視。2 變壓器溫升和通風(fēng)散熱的應(yīng)對方法 針對影響變壓器室溫升和通風(fēng)的因素，可以采用以下措施達到增強變壓器通風(fēng)散熱的目的。 2.1 注意變壓器室設(shè)計時有效通風(fēng)面積核算，設(shè)計時候的通風(fēng)面積是指通風(fēng)有效面積，在變壓器房土建設(shè)計的時候要進行窗體面積與有效通風(fēng)面積的系數(shù)折算。(柵格或金屬網(wǎng)罩蓋:增量約15%；用柵格加百頁窗罩蓋增量約5070% )。2.2 增大變壓器室防火門與防鼠檔板距離，保證間距大于0.2，以增加變壓器室進風(fēng)面積?？紤]在變壓器室下部，靠近地面約40cm的墻體多開幾個進氣窗口，增加進風(fēng)口的面積。 2.3 進風(fēng)設(shè)計與通風(fēng)設(shè)計盡量形成有效對流，增強通風(fēng)

8、效果。 2.4 使變壓器置于室內(nèi)較低溫度的區(qū)域，增加變壓器室的通風(fēng)散熱效果。大容量變壓器盡量采取落地安裝，采用圍欄或者遮網(wǎng)進行安全防護，防止觸及變壓器的帶電部位。 2.5 故障通風(fēng)設(shè)備的安裝位置應(yīng)與變壓器室上方的出風(fēng)口離開較遠的距離，并與進風(fēng)口之間的空氣對流路徑有效經(jīng)過變壓器，以增加變壓器散熱的效果。 2.6 將變壓器室室門上方的百頁取消，增加室內(nèi)有效的對流。2.7 選用優(yōu)質(zhì)、低損耗的變壓器，或采用帶寬散熱片的散熱效果較好的變壓器。 2.8 盡量采用自然通風(fēng)，在自然通風(fēng)無法滿足的情況下，選用工藝先進、維護量小、低噪音通風(fēng)設(shè)備進行強制通風(fēng)。3 變壓器室通風(fēng)面積和通風(fēng)量核算 變壓器室溫度偏高可能是

9、上述多種原因中的一種或多種。但經(jīng)過分析，我們認為最主要的原因是集中在通風(fēng)不良這一主要因素上。以下就結(jié)合黃所35kV變壓器室通風(fēng)設(shè)計中通風(fēng)面積和通風(fēng)量的核算對變壓器室通風(fēng)面積和通風(fēng)量進行計算分析。 3.1 設(shè)計原則：按變壓器室出風(fēng)溫度為45和40，采用建筑電氣設(shè)備安裝調(diào)試技術(shù)公式計算變壓器室進出風(fēng)窗的面積，并與國家標準圖88D264中的進出風(fēng)窗面積進行比較，得出結(jié)果如下：由于本計算采用了新SZ10系列變壓器的參數(shù)，其損耗小，當變壓器室進出風(fēng)溫差為5、10、15時，本計算所得的進出風(fēng)窗面積略小于88D264中國家標準的面積，符合正常情況。依照上述理論計算變壓器室不同溫度差時的通風(fēng)量的需要。 3.1

10、.1 根據(jù)簡明通風(fēng)設(shè)計手冊公式(3-1)，G1 = 3600Q/（tp - tj）Cb計算出每小時的通風(fēng)重量。 （G1-通風(fēng)重量Q-tp-排風(fēng)溫度tj-進風(fēng)溫度Cb-空氣比熱）將上式計算結(jié)果除以空氣的密度，將每小時的通風(fēng)重量化為每小時的通風(fēng)體積量，即G2 = G1/，查簡明通風(fēng)設(shè)計手冊表1-3，干空氣在100kPa壓力下密度；干空氣溫度為35時的密度35 = 1.11kg/m3；在40時的密度40 = 1.092kg/m3；50時的密度50 = 1.056 kg/m3；45時的密度可按45=（40 +50 ）=(1.092 + 1.056)/2 = 1.074 kg/m3。代入公式，得到不同容

11、量變壓器在不同溫度差時的自然通風(fēng)量的數(shù)據(jù)。從計算結(jié)果看，變壓器室進出風(fēng)溫差為15時，1600kVA及以下變壓器、進出風(fēng)溫差為10時，1000kVA及以下變壓器、進出風(fēng)溫差為5時， 630kVA及以下變壓器在變壓器室設(shè)所需自然進出風(fēng)窗的面積相對容易滿足。而對于目前35kV變電站廣泛采用的2000kVA的變壓器在自然通風(fēng)的情況下則很難達到5時的進出風(fēng)溫差。需要在主變壓器室增加機械排風(fēng)裝置。機械排風(fēng)量G4 = G2×(1k)（其中： G4機械排風(fēng)體積, G2總排風(fēng)體積，k為變壓器室自然進出風(fēng)窗面積占總面積的比例）。標準圖進出風(fēng)窗面積比最大取1:1.5，增設(shè)機械排風(fēng)僅補償排風(fēng)量，進風(fēng)窗面積未

12、補償，所以進出風(fēng)窗面積比可按1:2，即可求出機械排風(fēng)量。 在滿足變壓器運行溫度的條件下采取自然通風(fēng)，達到夏季和變壓器負荷較滿時（一般選擇進風(fēng)溫度為35及以下或變壓器油面溫度90及以下時，機械排風(fēng)設(shè)備停運，進風(fēng)溫度超過40度啟動），機械通風(fēng)設(shè)備需投入運行，自然通風(fēng)與機械排風(fēng)配合工作，共同完成變壓器室的通風(fēng)散熱任務(wù)。3.1.2 機械通風(fēng)設(shè)備通常根據(jù)安裝地點可以選擇邊墻型或屋頂風(fēng)機，安裝在變壓器室一面或兩面?zhèn)葔ψ罡咛幓蛭蓓?，室外管口與外墻面垂直，室外管口內(nèi)設(shè)不大于10×10mm2孔的不銹鋼網(wǎng)。綜上所述在變壓器室核算出合適的通風(fēng)量，選擇恰當?shù)耐L(fēng)方式是設(shè)計的關(guān)鍵。3.2 黃所35kV變電站變

13、壓器室的通風(fēng)設(shè)計天津黃所變電站在改造工程中對主變間采用雙亥姆赫茲原理進行了降噪處理。變壓器噪聲降低的同時，對變壓器通風(fēng)散熱又很不利。在黃所變電站的設(shè)計中文章的設(shè)計作者和運行單位的相關(guān)負責(zé)人員做了如下考慮：在黃所35kV變電站變壓器室降溫通風(fēng)方面，首先考慮的是自然通風(fēng)。對變電站變壓器室現(xiàn)有通風(fēng)面積進行核算后，得出結(jié)論為變壓器室出風(fēng)面積理論計算結(jié)果為16.81m2,小于變壓器室實際出風(fēng)面積20.17m2，但理論進風(fēng)面積為19.84m2,大于變壓器室現(xiàn)有實際進風(fēng)面積9.03m2，不滿足變壓器安全運行通風(fēng)要求。經(jīng)過計算得出，在夏季大負荷期間，并且室外溫度高于+30時，變壓器室溫度將高于安全運行要求溫度

14、+40。由于黃所35kV變電站所處天津“五大道”地區(qū)，要滿足與周圍地區(qū)市容環(huán)境相協(xié)調(diào)要求。因此，不能對變電站外觀進行更改，因此就不能在現(xiàn)有變壓器室外墻上增加進風(fēng)孔來增大通風(fēng)面積，只能將原有的卷簾門更換為下部帶有百葉進風(fēng)孔的平開門（詳見附圖1）來增大進風(fēng)面積。但增加的進風(fēng)面積仍然不能滿足變壓器室自然通風(fēng)時運行的溫度要求，因此就必須考慮增加機械通風(fēng)方式強制通風(fēng)，以滿足變壓器安全運行要求。由于黃所35kV變電站變壓器室現(xiàn)有通風(fēng)環(huán)境為變壓器室屋頂正中有一個通風(fēng)孔直通室外（詳見附圖2），因此就考慮到利用這個屋頂通風(fēng)孔來進行機械通風(fēng)以滿足變壓器室通風(fēng)要求（詳見附圖3）。由于黃所35kV變電站所處“五大道”

15、內(nèi)，對噪聲要求十分嚴格，因此就必須選用大風(fēng)量低噪聲屋頂風(fēng)機。屋頂風(fēng)機有風(fēng)帽風(fēng)機和管道風(fēng)機兩種，風(fēng)帽風(fēng)機由于安裝施工簡便，成為常用屋頂風(fēng)機的首選，但由于變壓器室屋頂通風(fēng)孔在變壓器正上方，考慮到防雨及噪聲問題，因此本次屋頂風(fēng)機選用了管道風(fēng)機。在屋頂風(fēng)機的選擇上選用了“超靜音管道風(fēng)機” （詳見附圖4），并且在安裝工藝上加裝了減震墊（詳見附圖5）及消音外殼（詳見附圖6），對屋頂風(fēng)機進行了降噪處理。屋頂風(fēng)機放置在變電站屋頂靠近中間的位置，這樣就使屋頂風(fēng)機的噪聲對場界周圍的影響又再一次降低，從而滿足了變電站廠區(qū)的噪聲要求。黃所35kV變電站為無人值班變電站，因此就要在變壓器室內(nèi)增設(shè)一套溫控系統(tǒng)，具有自動及手動兩種控制方式（詳見附圖7）。當變壓器室溫度高于設(shè)定溫度時，屋頂風(fēng)機自動啟動降溫排風(fēng)，當變壓器室溫度低于設(shè)定溫度一定時間后，屋頂風(fēng)機自動停止，這樣就省去了值班運行維護人員的工作量。圖1 變壓器室下部帶有百葉進風(fēng)孔的平開門 圖2 變壓器室通風(fēng)孔（上部黑色部分）圖3 屋頂通風(fēng)孔（改造前） 圖4 屋頂通風(fēng)孔（改造后）圖5 管道風(fēng)機 圖6 風(fēng)機減震墊圖7 消音外殼 圖8 變壓器室內(nèi)屋頂風(fēng)機溫控器圖9 黃所35