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第九節(jié) 變壓器室通風(fēng)問題

發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的最大作用,降低設(shè)備故障率,高質(zhì)、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地供電,是電力系統(tǒng)義不容辭的責(zé)任。然而,隨著電氣化程度的不斷提高,電源容量、配變電設(shè)備均顯現(xiàn)出容量不足,變壓器過熱的現(xiàn)象越來越多。據(jù)對某區(qū)變電所變壓器故障調(diào)查統(tǒng)計(jì),變壓器故障79次,由于變壓器溫度過高造成的故障53次,占總故障的67.09%。所以,探討變壓器室的溫度、通風(fēng)方式、通風(fēng)量,正確設(shè)計(jì)變壓器室的通風(fēng)系統(tǒng),對降低室內(nèi)配電變壓器的故障率有重要意義。

一、變壓器室溫高的原因

國家標(biāo)準(zhǔn)圖88D264(以下簡稱國家標(biāo)準(zhǔn)圖)中的變壓器室通風(fēng)窗的面積,是按變壓器室夏季通風(fēng)計(jì)算溫度不超過+35℃(進(jìn)風(fēng)計(jì)算溫度),出風(fēng)溫度45℃,進(jìn)出風(fēng)溫差不超過15℃的條件要求,設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)圖中變壓器室的尺寸設(shè)計(jì)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(fù)荷最大的時候,變壓器周圍空氣溫度高、負(fù)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(biāo)準(zhǔn)圖中,給定變壓器室通風(fēng)窗的面積為有效面積,通風(fēng)窗的有效面積系數(shù)小于1,部分設(shè)計(jì)沒有注意到面積與有效面積之間的差異,設(shè)計(jì)時按標(biāo)準(zhǔn)圖中要求的面積向土建提出條件,實(shí)際變壓器室的通風(fēng)窗面積又一次被打了折扣。通風(fēng)窗的面積不滿足變壓器

運(yùn)行的要求。

GB50060—92《3~110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》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。一些地區(qū)為防鼠類小動物進(jìn)入,在變壓器室大門口設(shè)置一道高0.6m的防鼠閘,即門檻,變壓器室大門上下百葉加篩網(wǎng),變壓器室大門下部的一大塊進(jìn)風(fēng)百葉窗面積恰好被遮擋,使變壓器室的進(jìn)風(fēng)窗有效面積變小,通風(fēng)效果變差。

新建變電所中的變壓器室尺寸,受整棟建筑物校距的限制,有些變壓器室的進(jìn)深過深,變壓器設(shè)在遠(yuǎn)離變電所墻上的進(jìn)出風(fēng)百葉窗的位置,使變壓器周圍的通風(fēng)效果又被打了折扣。

新建變壓器室為已建標(biāo)準(zhǔn)廠房的一部分時,有些變壓器室的設(shè)計(jì)高度受到一定限制,1600kVA、2000kVA的變壓器室,一些地區(qū)仍然要求采用臺架式布置,通風(fēng)效果較差。

為提高變壓器進(jìn)出線端子的對地距離,變壓器被安裝在鋼制臺架上,變壓器室內(nèi)溫度隨距地面的高度不同而不同,距地面的高度越高溫度越高,變壓器被安裝在鋼制臺架上處于距地面較高的地位,使變壓器處于室內(nèi)溫度較高的不利地位。

雖然已在變壓器室出風(fēng)百葉窗旁加設(shè)了排氣扇,進(jìn)行強(qiáng)制換氣,但由于排氣扇的氣流與出風(fēng)百葉窗氣流間相互較近接近短路,致使排氣扇的效率沒有充分得到發(fā)揮。

變壓器運(yùn)行損耗加熱室內(nèi)空氣,熱空氣上升與進(jìn)出風(fēng)百葉窗構(gòu)成流動氣流通道,進(jìn)出風(fēng)百葉窗的高差越大,空氣流動速度越高,通風(fēng)效果越好。在變壓器室大門下部和變壓器室頂部墻面開設(shè)進(jìn)出風(fēng)百葉窗,但是部分變壓器在變壓器門上半部也開設(shè)百葉窗,即開在上下進(jìn)出風(fēng)百葉窗中部,這使百葉窗的通風(fēng)效果降低。

變壓器所供負(fù)荷逐年增加,變壓器超負(fù)荷運(yùn)行,變壓器也未及時增容,好在隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,變壓器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的提高,變壓器損耗在下降,過載能力在增強(qiáng),緩解了一些變壓器室溫升高帶來問題。

不過,部分變壓器本身還存在損耗過高等質(zhì)量問題。二、變壓器溫升和散熱的應(yīng)付方法

針對變壓器溫升和散熱的上述原因,建議采用以下措施,達(dá)到增強(qiáng)變壓器散熱,降低變壓器溫升的目的。

(1)注意變壓器房設(shè)計(jì)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(jì)的時候要進(jìn)行窗體面積與有效通風(fēng)面積的系數(shù)折算。

(2)建議拆除變壓器室防鼠欄或?qū)⒎朗箝l改為小網(wǎng)格的防鼠網(wǎng),以增加變壓器室進(jìn)風(fēng)口的面積。也可以在變壓器室門以外,靠近地面約40cm的墻體的下方多開幾個進(jìn)氣窗口、增加進(jìn)風(fēng)口的面積。

(3)盡量將變壓器安裝在進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口空氣流通之間的位置,增強(qiáng)對變壓器通風(fēng)的效果。

(4)將大容量的變壓器落地安裝,采用圍欄或遮網(wǎng),進(jìn)行安全保護(hù),防止人員觸及變壓器帶電部位。這樣,變壓器就置于室內(nèi)較低溫度的區(qū)域,增強(qiáng)了變壓器散熱效果。

(5)排氣扇的安裝位置應(yīng)與變壓器室上方的出風(fēng)口離開較遠(yuǎn)的距離,并保證排氣扇與52

進(jìn)氣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。

(6)將變壓器室室門上方的百葉取消,增加室內(nèi)有效的對流。如果需要室內(nèi)采光,可將房門上方的百葉窗改為玻璃窗。

(7)盡可能采用低損耗的變壓器,或采用帶寬散熱片的散熱效果較好的變壓器。

(8)有條件的生產(chǎn)單位,可以在變壓器室內(nèi)安設(shè)大型工業(yè)風(fēng)扇甚至空調(diào),以達(dá)到增加變壓器室散熱降溫的效果。

三、變壓器室通風(fēng)窗的面積和通風(fēng)量

變壓器室溫偏高可能是上述多種原因中的一種。但經(jīng)分析,認(rèn)為最主要的原因是集中在通風(fēng)不良這一點(diǎn)上,而通風(fēng)不良與通風(fēng)面積有很大的關(guān)系。因此,以下就變壓器室通風(fēng)窗的面積和通風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算分析。

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(jì)算變壓器室進(jìn)出風(fēng)窗的面積,并與國家標(biāo)準(zhǔn)圖中的進(jìn)出風(fēng)窗面積進(jìn)行比較,得出結(jié)果如下:由于本計(jì)算采用了新S11變壓器的參數(shù),其損耗小,當(dāng)變壓器室進(jìn)出風(fēng)溫差為5℃、10℃、15℃時,本計(jì)算所得的進(jìn)出風(fēng)窗面積略小于國家標(biāo)準(zhǔn)圖中的面積,符合正常情況。

下面以上述計(jì)算結(jié)果為依據(jù),計(jì)算變壓器房不同溫度差時的通風(fēng)量的需要。

(1)根據(jù)《簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》公式(3 1),G1=3600Q/[(tp-t1)Cβ]計(jì)算出每小時的通風(fēng)重量。

(2)將上式計(jì)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/p,查《簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)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ρ=1.11kg/m3,在40℃時的密度ρ=1.092kg/m3;50℃時的密度ρ=1.056kg/m3;45℃時的密度可按ρ=(1.092+1.056)/2=1.074kg/m3。代入公式,得到不同容量變壓器在不同溫度差時的自然通風(fēng)量的數(shù)據(jù)。

四、抽風(fēng)機(jī)選擇與配置

從計(jì)算結(jié)查看,變壓器室進(jìn)出風(fēng)溫差為15℃時,1600kVA及以下變壓器、進(jìn)出風(fēng)溫差為10℃時,1000kVA及以下變壓器、進(jìn)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(jìn)出風(fēng)窗的面積相對容易滿足,沒有什么困難。

在變壓器室所需自然進(jìn)出風(fēng)窗有困難的變壓器室增設(shè)機(jī)械排風(fēng)。機(jī)械排風(fēng)量G4 =G2(1-K),式中G4為機(jī)械排風(fēng)量,G2為總排風(fēng)量,K為變壓器室自然進(jìn)出風(fēng)窗面積占總面積的比例。國家標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)出風(fēng)窗面積比最大取1∶1.5,增設(shè)機(jī)械排風(fēng)僅補(bǔ)償排風(fēng)量,進(jìn)風(fēng)窗面積未補(bǔ)償,所以進(jìn)出風(fēng)窗面積比可按1∶2,則可求出機(jī)械排風(fēng)量。

采用以進(jìn)出風(fēng)百葉窗加機(jī)械排風(fēng),共同完成變壓器室的通風(fēng)任務(wù)。達(dá)到夏季和變壓器負(fù)荷較滿時,排風(fēng)機(jī)需投入運(yùn)行。進(jìn)風(fēng)溫度為25℃及以下或變壓器負(fù)荷在50%及以下時,排風(fēng)扇均可停運(yùn)。通風(fēng)機(jī)選擇DGF型風(fēng)機(jī),安裝在變壓器室一面或兩面?zhèn)葔ψ罡咛帲儔浩魇覂?nèi)連1.5~2.0m長的矩形風(fēng)管,室外管口與外墻面垂宜,室外管口內(nèi)設(shè)不大于5mm×5mm孔的鐵絲網(wǎng),外設(shè)自動百葉窗扇(風(fēng)機(jī)啟動,風(fēng)力正壓打開風(fēng)頁,風(fēng)機(jī)停止風(fēng)頁靠自重落下,關(guān)閉通風(fēng)管)。計(jì)算表明,不同容量變壓器在不同溫度差時,采用不同

臺數(shù)的抽風(fēng)機(jī),以滿足通風(fēng)散熱的需要。

五、結(jié)論

變壓器的溫度上升和散熱與多種因素有關(guān),比較復(fù)雜,要清楚分析其主要的溫升原因,找出解決的辦法,盡最大可能地增加散熱減少溫升,以降低變壓器的損耗和提高變壓器的負(fù)載能力,在自然對流通風(fēng)方面,要更加注意有效的通風(fēng)面積和有效的對流通道,以提高對自然對流通風(fēng)的效果,在自然通風(fēng)不能滿足的情況下,必須采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng),采用機(jī)械通風(fēng)時應(yīng)注意抽氣扇安裝的位置和在不同溫度差時所需要的通風(fēng)量,以達(dá)到強(qiáng)制通風(fēng)散熱降溫的目的。

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