主变压器室通风系统设计改进

鲍 卫

泰安供电公司 山东 泰安 271000

0 引言

我电网现有110kV变电站中，主变压器设在户内的有16座。部分站存在室内温度、油温过高问题，对正常运行非常不利。期间做过几次改进，主要是换装大功率轴流风机、增大开窗面积等，但效果不明显。需采取切实可行的措施，充分利用自然通风，使主变运行环境达到规范要求，确保安全生产。

1 现状调查

对公司近几年来新建的6座具有室内变压器的变电站进行了调查统计，结果见下表1、2、3。检查方法和标准选用DL/T5210.1-2005《电力建设施工质量验收及评定规程》。

2 影响变压器室温度高低的主要因素

变电站1主变室虽体积、本体高度第四。但进风口面积、排风口面积第二，采用天窗排风，进排风净高差第三。且站址位于山脚下一山口处，本身室外温度低于正常市区温度。加之主变容量较大，负载率不高。故该站室温、油温较低，由低向高排名均列第二，能很好满足运行要求。

表1 调查表1

表2 调查表2

表3 调查表3

变电站2主变室体积、本体高度第二。进风口面积第二，排风口面积第一，采用天窗排风，进排风净高差第一。站址位于郊区，建筑物较稀疏，地势开阔，本身室外温度低于正常市区温度。加之主变容量较大（其中一台五万的为西门子变压器），负载率不高。故该站室温、油温均最低，由低向高排名均列第一，能很好满足运行要求。

变电站3主变室虽未采用天窗排风，仅采用髙侧窗，进风口面积第三，排风口面积倒数第四。但体积大小、本体高度第一。进排风净高差第二。且站址位于山坡，本身室外温度略低于正常市区温度。加之主变负载率不高。故该站室温、油温较低，由低向高排名均列第三，能较好满足运行要求。

变电站4主变室未采用天窗排风，仅采用髙侧窗，进风口面积第四，排风口面积、体积大小、本体高度第三。进排风净高差第四。站址位于市区，建筑物较稠密，有热岛现象。但主变容量较大，负载率不高。故该站室温、油温尚好，由低向高排名均列第四，目前能满足运行要求。但随负荷增大，今后情况不容乐观。

变电站5主变室未采用天窗排风，仅采用髙侧窗，进风口面积第四，排风口面积、体积大小、本体高度第三。进排风净高差第四。站址位于市区，建筑物较稠密，有热岛现象。且主变容量较小，负载率高。故该站室温、油温较高，由低向高排名均列第五，夏季不能满足运行要求。

变电站6主变室未采用天窗排风，仅采用髙侧窗，且施工中将高侧百叶窗改为固定采光窗，只能依靠轴流风机排风。虽进风口面积第一，但排风口面积为零，体积、本体高度、进排风净高差第五。且主变负载率高。故该站室温、油温最高，由低向高排名均列第六，夏季不能满足运行要求。

综上所述，影响变压器室温度高低的主要因素如下：

第一，是否采用天窗排风。采用天窗排风，出风口位于主变即热源的正上方，符合热空气上行的热工原理，且使气流通过主变的路线便捷，加快气流速度。采用天窗排风，可加大进排风口的高差，从而增加热压力，形成烟筒效应。

第二，主变室高度，体积，进排风高差。如果未设天窗，仅设髙侧窗，但高度体积较大也可满足要求，尤其是高度、进排风高差。但因排风口位于主变侧面，气流通过主变的路线较迂回曲折，效果不如天窗。

第三，进排风口面积。加大进排风口的面积，可增加通风量，但须与加快气流速度的措施相结合才能取得较为满意效果。

第四，主变容量、主变发热量、主变负荷情况。若主变容量较大，负载率不是很高，则发热量也较低，采取一般措施也可满足要求。但随着负荷增长，远期效果不理想。

第五，进排风口在主导风向的位置。若进风口位置位于夏季主导风向的下风处，排风口位于夏季主导风向的下风处背面，有利于利用风压送风。否则容易在风压下形成倒灌。可适当采取构造措施引导风向，在进风口处捕风、在排风口处挡风。如天窗可采取加设挡风板的办法防止排风口倒灌，高侧窗则无法采取此措施。

第六，变电站的位置。若变电站位于麦田、旷野等房屋障碍物稀疏地区，或位于山脚、风口等处，则环境温度较低，风阻小，有利于通风散热。若变电站位于房屋障碍物稠密、容易形成热岛效应的的地区，则要困难一些。但该因素只能在前期选址时予以综合考虑，技术改造阶段无法顾及此项。

3 理论分析

自然通风不消耗机械动力，是一种经济的通风方式，对于产生大量余热的车间，利用自然通风可达到巨大的通风换气量。自然通风主要利用热压和风压。由于自然通风易受室外气象条件的影响，特别是风力的作用很不稳定，所以自然通风主要用于热车间排除余热的全面通风，主要利用热压。主变室符合热车间的特征，自然通风应主要利用热压，兼顾风压，同时采取措施消除风压的不利影响。

由流体力学和热工原理知：

为消除余热所需通风量计算公式：

式中Q——室内余热

tp和ts——排风和送风温度

c——空气的定压比热

γ——空气的容重

热压的计算公式：

式中 Δp——热压

h——进排风口中心线间的垂直距离

γw——室外空气的容重

γn——室内空气的容重

通风孔口空气量的计算公式：

式中L′——每小时流经单位面积孔口的空气量

H——进排风口中心线间的垂直距离

Δt——室内外空气平均温度差

通风孔口面积的计算公式：

F—通风口面积

公式（1）与前述影响因素3、6是一致的。公式（2）、（3）与前述影响因素1、2、6是一致的。通过计算（过程略），结果与前述影响因素4、5也是一致的。即前述影响和理论分析相符。

4 改进方案

由上述分析得出结论。1、2、3三站自然通风可以满足运行要求。4、5、6三站必须采取改进措施，加强自然通风。具体措施如下：

第一：增设天窗，保证排风口面积和高度，以增大排风量和热压强度。需要在原有屋面开洞，加设轻质风楼，以开设天窗。同时须对原有结构梁加固，补做防水。

第二：为防止天窗空气倒灌，在屋面设挡风板。可采用轻质材料，注意不要破坏防水。同时注意处理好天窗的防雨、防水措施。

第三：增设底部进风窗，以加大进风量，同时采取措施利用风压加快进风速度。可利用未作油池的室内地面做辅助风道，引至主变附近。

第四：加设风楼后，原有排风窗封堵，以避免气流短路现象。可在原有窗内侧加砌半砖墙。

第五：新设风楼宜四面设百页，以增大排风面积，提高排风效率。同时百叶内侧设网，以防止鸟类进入和异物跌入。

第六：风机仅作为辅助手段。

改造前后主变室剖面图如图1、2所示。

图1 改造前剖面图

图2 改造后剖面图

5 结论

本次变压器室通风改造是针对变压器室内温度及油温过高问题，进行的质量控制和改进措施，对出现的问题进行了系统、完善的分析，提出了切实有效的解决方法，并得到充分的落实和执行，取得了良好的效果。

改造前，油温过高，导致变压器风扇频繁启动，变压器损耗过大，并有跳闸的危险。改造后，通风的设计得以优化，室内温度及变压器油温明显降低，既降低了损耗，也减少了检修次数，并提高了工作效率，保证了安全供电。

［1］中华人民共和国公安部 、中国电力企业联合会.火力发电厂与变电站设计防火规范 GB50229-2006［S］.2006.

［2］国家电网公司.110kV变电站通用设计规范Q/GDW203-2008［S］.2009.

［3］中华人民共和国公安部.建筑设计防火规范 GB50016-2006［S］.2006.

［4］中华人民共和国能源部.35-110 KV变电所设计规范GB50059-1992［S］.1993.

［5］孙一坚.工业通风［M］.北京：中国建筑工业出版社，1994.

［6］高明远，杜一民.建筑设备工程［M］.北京：中国建筑工业出版社，1979.

［7］水利电力部西北设计院.电力工程电气设计手册［M］.北京：水利电力出版社，1989.