專題講座資料（2021-2022年）關于35kV變電站變壓器室通風及通風設備的討論

1、關于35kV變電站變壓器室通風及通風設備的討論摘要：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，因變電站建設受市區(qū)規(guī)劃限制較大，造成變壓器室通風效果不佳、室內溫度高的現象, 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，結合35kV黃所變電站的通風設計，給出變壓器室通風面積、通風量的計算方法及各參數的選擇，采取增加溫控系統(tǒng)和機械通風設備等方法，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。關鍵詞：主變壓器室；通風；通風設備；設計選型；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、冬季均顯現出負荷增大的問題，并且夏季變壓器過負荷臺數也不斷增多。如何加強變壓器間的運行環(huán)境，發(fā)揮現有變壓器的最大效率，降低設備故障率，高質、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地供電，是從事電力系統(tǒng)工作的人員應該長期深入探討的課題。據對某區(qū)變電站變壓器故障調查統(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、采用何種通風方式、以及通風量的合理選擇，正確設計出變壓器室的通風系統(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）中的變壓器室通風窗的面積，是按變壓

3、器室夏季通風計算溫度不超過+35（進風計算溫度）、出風溫度+45、進出風溫差不超過15的條件要求，設計出變壓器室通風窗的面積。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的面積應為有效面積，通風的有效面積系數小于1，部分設計沒有注意到面積與有效面積之間的差異，設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面積又一次被打了折扣,通風的面積不滿足變壓器運行的要求。 此外根據GB 50060-92第6.0.1條第九款規(guī)定配電裝置室內通道應保證暢通無阻,不得設立門檻，并不應有與配電裝置無關的管路通過。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，變壓器室大門下部的進風百葉窗面積恰好被遮擋，使變壓器室的進風有效面積變小, 通風效果降低。 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，變壓器距離進出風百葉窗位置較遠；按照國網公司典型站設計，考慮到環(huán)評需要，主變壓器室往往都采用全封閉設計，也使變壓器的通風散熱受到影響。設在遠離變電所墻上的進出風百頁窗的位置，使變壓器周圍的通風效果又被打了折扣。 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機進行事故排風。某些設計人員誤將該風機作為正常通風風機，這種設計方式實際上是一種設計誤區(qū)。邊墻風機與進風通道距離較近，氣流在風機與進風

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，進出風通道高度差越大，空氣流動速度越快，通風效果就越好，因此進出風通道的最佳設計就是采用下部進風，頂部通風的方案。在有條件的情況下，在變壓器室大門下部區(qū)域或下部邊墻開設進風通道，頂部設計為出風通道，形成自然通風達到散熱目的為最好。另外在采取該設計時要注意在進出風通道中部要形成有效封閉。某些設計方案在變壓器室大門中上部位置也開設百頁窗，看起來通風面積增大，實際上在進出風口間沒有形成自然通道，通風效果降低。隨著科學技術的進步，變壓器的設計、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計中仍然不可忽視。2 變壓器溫升和通風散熱的應對方法 針對影響變壓器室溫升和通風的因素，可以采用以下措施達到增強變壓器通風散熱的目的。 2.1 注意變壓器室設計時有效通風面積核算，設計時候的通風面積是指通風有效面積，在變壓器房土建設計的時候要進行窗體面積與有效通風面積的系數折算。(柵格或金屬網罩蓋: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面積。考慮在變壓器室下部，靠近地面約40cm的墻體多開幾個進氣窗口，增加進風口的面積。 2.3 進風設計與通風設計盡量形成有效對流，增強通風

8、效果。 2.4 使變壓器置于室內較低溫度的區(qū)域，增加變壓器室的通風散熱效果。大容量變壓器盡量采取落地安裝，采用圍欄或者遮網進行安全防護，防止觸及變壓器的帶電部位。 2.5 故障通風設備的安裝位置應與變壓器室上方的出風口離開較遠的距離，并與進風口之間的空氣對流路徑有效經過變壓器，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，增加室內有效的對流。2.7 選用優(yōu)質、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，在自然通風無法滿足的情況下，選用工藝先進、維護量小、低噪音通風設備進行強制通風。3 變壓器室通風面積和通風量核算 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。但經過分析，我們認為最主要的原因是集中在通風不良這一主要因素上。以下就結合黃所35kV變壓器室通風設計中通風面積和通風量的核算對變壓器室通風面積和通風量進行計算分析。 3.1 設計原則：按變壓器室出風溫度為45和40，采用建筑電氣設備安裝調試技術公式計算變壓器室進出風窗的面積，并與國家標準圖88D264中的進出風窗面積進行比較，得出結果如下：由于本計算采用了新SZ10系列變壓器的參數，其損耗小，當變壓器室進出風溫差為5、10、15時，本計算所得的進出風窗面積略小于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量的需要。 3.1

10、.1 根據簡明通風設計手冊公式(3-1)，G1 = 3600Q/（tp - tj）Cb計算出每小時的通風重量。 （G1-通風重量Q-tp-排風溫度tj-進風溫度Cb-空氣比熱）將上式計算結果除以空氣的密度，將每小時的通風重量化為每小時的通風體積量，即G2 = G1/，查簡明通風設計手冊表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量的數據。從計算結果看，變壓器室進出風溫差為15時，1600kVA及以下變壓器、進出風溫差為10時，1000kVA及以下變壓器、進出風溫差為5時， 630kVA及以下變壓器在變壓器室設所需自然進出風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的情況下則很難達到5時的進出風溫差。需要在主變壓器室增加機械排風裝置。機械排風量G4 = G2×(1k)（其中： G4機械排風體積, G2總排風體積，k為變壓器室自然進出風窗面積占總面積的比例）。標準圖進出風窗面積比最大取1:1.5，增設機械排風僅補償排風量，進風窗面積未

12、補償，所以進出風窗面積比可按1:2，即可求出機械排風量。 在滿足變壓器運行溫度的條件下采取自然通風，達到夏季和變壓器負荷較滿時（一般選擇進風溫度為35及以下或變壓器油面溫度90及以下時，機械排風設備停運，進風溫度超過40度啟動），機械通風設備需投入運行，自然通風與機械排風配合工作，共同完成變壓器室的通風散熱任務。3.1.2 機械通風設備通常根據安裝地點可以選擇邊墻型或屋頂風機，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，室外管口內設不大于10×10mm2孔的不銹鋼網。綜上所述在變壓器室核算出合適的通風量，選擇恰當的通風方式是設計的關鍵。3.2 黃所35kV變電站變

13、壓器室的通風設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，對變壓器通風散熱又很不利。在黃所變電站的設計中文章的設計作者和運行單位的相關負責人員做了如下考慮：在黃所35kV變電站變壓器室降溫通風方面，首先考慮的是自然通風。對變電站變壓器室現有通風面積進行核算后，得出結論為變壓器室出風面積理論計算結果為16.81m2,小于變壓器室實際出風面積20.17m2，但理論進風面積為19.84m2,大于變壓器室現有實際進風面積9.03m2，不滿足變壓器安全運行通風要求。經過計算得出，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)調要求。因此，不能對變電站外觀進行更改，因此就不能在現有變壓器室外墻上增加進風孔來增大通風面積，只能將原有的卷簾門更換為下部帶有百葉進風孔的平開門（詳見附圖1）來增大進風面積。但增加的進風面積仍然不能滿足變壓器室自然通風時運行的溫度要求，因此就必須考慮增加機械通風方式強制通風，以滿足變壓器安全運行要求。由于黃所35kV變電站變壓器室現有通風環(huán)境為變壓器室屋頂正中有一個通風孔直通室外（詳見附圖2），因此就考慮到利用這個屋頂通風孔來進行機械通風以滿足變壓器室通風要求（詳見附圖3）。由于黃所35kV變電站所處“五大道”

15、內，對噪聲要求十分嚴格，因此就必須選用大風量低噪聲屋頂風機。屋頂風機有風帽風機和管道風機兩種，風帽風機由于安裝施工簡便，成為常用屋頂風機的首選，但由于變壓器室屋頂通風孔在變壓器正上方，考慮到防雨及噪聲問題，因此本次屋頂風機選用了管道風機。在屋頂風機的選擇上選用了“超靜音管道風機” （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），對屋頂風機進行了降噪處理。屋頂風機放置在變電站屋頂靠近中間的位置，這樣就使屋頂風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增設一套溫控系統(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定溫度時，屋頂風機自動啟動降溫排風，當變壓器室溫度低于設定溫度一定時間后，屋頂風機自動停止，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孔的平開門 圖2 變壓器室通風孔（上部黑色部分）圖3 屋頂通風孔（改造前） 圖4 屋頂通風孔（改造后）圖5 管道風機 圖6 風機減震墊圖7 消音外殼 圖8 變壓器室內屋頂風機溫控器圖9 黃所35