摘要：目前，城市变电站变压器室的散热通风不良是一个普遍存在的问题。有些变电站夏季高峰负荷期间，由于通风不畅，造成变压器运行环境温度过高和变压器上层油层温度过高，影响供电的可靠性和降低变压器的使用寿命；有些强调采用强制通风，不仅产生噪音，影响周围居民的正常工作生活，而且强制排风的机械设备需要有人维护，这给无人值班变电站的运行带来不便，本文结合工程实际，从变电站的建筑总平面布置、变压器室室内部局，并运用“热压计算法”计算自然通风所需的换气量、进排风口面积及自然通风不足时机械换风补偿等几个方面，简述解决这个问题的基本原则和计算方法。
关键词：变压器室；通风；改造
引言
随着经济的快速发展，城市的用电负荷逐年攀升，而中心城区人口稠密、用地紧张，地下变电站是有效利用空间资源的电网发展模式。和平路变电站，作为首座全地下变电站，担负市中心重要负荷的供电任务，所以其安全稳定运行尤为重要。
1地下变电站
城市供电负荷的不断增长，需要更多的变电站来完成高负荷、高质量的供电任务，但是城区土地资源的紧张，更为重负荷地区的变电站规划带来困难。因此，地下变电站因其节约土地资源、不影响城区市容和极低的噪声污染等优势，成为市中心重要负荷地区变电站的建设的趋势。但是，因为地下变电站的特殊性，在建造、运行等方面都会遇到不同于传统变电站的问题。
2变压器室散热通风的基本方法
变压器室通风应首选自然通风。它的原理是利用室内外空气的密度差引起的自然重力（或室外风力）而进行的通风换气，要求进入室内的空气量能补偿排出的风量。充分合理利用自然通风是一种既经济又有效的措施，在自然通风不能满足要求时，可再考虑机械通风补偿。在利用自然通风降温中，应注意以下方面，不然将使自然通风效果大打折扣。1）选择适当的进风口位置。变压器散热依靠其本体外壳和散热器，而外壳与散热器的散面积比约为1∶11至1∶9，因此进风口应主要布置在正对散热器的上风口位置，而不是仅对着变压器本体外壳。2）变压器室的换风量、进出风口的面积必须经过计算。变压器室的换风量必须按照变压器的容量、满载损耗和有关规范严格计算，得出相应的进出风口面积，并使进出风口通畅。3自然通风的设计基本原则1）在决定变电站的总平面布置时，应尽量将变压器室的纵轴方向与东西向保持一致，以减少变压器室大面积的墙体受日晒的影响。2）变电站主要进风面，即变压器室外墙应与地区的夏季主导风向成60度以上，以保证空气能进入室内。3）在建筑空间布置时，避免在夏季主导风向的迎风面设置其它设施与变压器室相邻。4）变压器室应尽量采用单层建筑，宜设置天窗作为出风口，一般布置方式和剖面如图一所示。变压器室作为出风口的排风天窗尽可能地置于进风口的立体对角的屋顶上，这样可以使通风流量均匀分布，减少紊流和死角而影响风流的畅通，可以最大限度的提高通风散热的效率。5）变压器散热器应尽量布置在靠外墙侧，外墙的进风口应使风吹在散热器上，而不应仅对着变压器本体外壳。6）挡风板和天窗之间的端部应当封闭，并按建筑条件在适当距离处用横隔板隔开，增加自然通风效果。7）为了避免当风吹在较高的墙上造成正压，而破坏排风天窗热空气的抽出能力（负压），房屋各有关部分的尺寸必须遵守表一的比值。8）自然通风进风口的标高，宜按下列条件选取：a.夏季进风口下缘距室内地坪愈低，对进风愈有利，一般不高于1.2米，宜在0.6米至0.8米之间。b.当受条件限制，进风口布置较高时，可根据标高的不同，适当增加相应的进风量。一般按0~30%的增加量考虑。9）为了加大进风面积增加换气量，可采用竖轴板式进风窗。
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3通风系统
根据地下变电站的通风设计规范要求，变压器室内的通风满足人员活动区域温度在35～37℃，室内温度不超过45℃，排风温度比地上高5℃。通风系统是地下变电站重要的附属设备，以排除地下电气设备的散热量为主，同时满足工作人员所需的新风量，其较地上变电站的通风系统复杂得多。它包括:(1)正常运行时，地下封闭环境，必须进行强有力地有效排风，以保证空气流动和设备散热;(2)火灾事故情况下，通风系统与消防系统进行联动，隔离火源并进行排烟排气。特别是耐火等级为一级的变压器室，必须有独立的通风系统。通风系统的分类:(1)按照通风动力的不同，通风系统可以分为自然通风和机械通风两大类。自然通风是依靠室内外空气的温度差所造成的热压或室外风力造成的风压使空气流动的;机械通风是依靠风机的动力使空气流动的。(2)按照通风范围的不同，通风系统可分为全面通风和局部通风两大类。全面通风又称为稀释通风，由于所需要风量大，相应的设备比较庞大、投资高;局部通风系统则风量小、造价低。
4干式变压器
和平路变电站的三台主变选用型号为SCZ10－20000kVA的三相二绕组环氧浇注干式自冷变压器。干式变压器和油浸式变压器相比，具有难燃、自熄、耐潮、机械强度高、体积小、重量轻、承受短路能力强、安全可靠、运行维护方便等优点。但它和其它类型干式变压器一样，其散热主要依靠于空气的对流。在通风不畅的情况下，其散热性能没有油浸式变压器好。因此，干式变压器的运行维护就以控制温升为重点。干式变压器的运行温度直接影响其安全运行寿命、出力等，其绝缘材料在长期的热作用下，逐渐丧失弹性而变脆，而变压器的使用年限则主要决定于绝缘材料的老化，根据阿列纽斯法则，变压器超过最大允许温度后，每上升6℃，变压器寿命减少1年。温度过高也是变压器故障的主要原因，据对某地区变电站的故障统计，在变压器发生的79次故障中，由于变压器温度过高造成的故障53次，占故障总数的67．09%。因此，主变压器室的通风散热在地下变电站的运行中占有重要的地位。
5改造方案
根据前面的不利因素分析和通风量计算，结合和平路地下变电站的现场情况，制定了以下改造方案:(1)在通风机房增加两台变压器排风风机，与原风机并联设置，新风机采用混流风机，风量约为73000m3/h，全压大于700Pa，功率22kW，增大排风管道的排风量，并根据变压器室的实际情况调节风机的投运与退出;(2)延长原先的送风管道至变压器室窗外的楼道，将风直接由管道送至变压器室外，避免因楼道拐角造成的衰减;(3)将原变压器过道隔墙处的进风百叶更换为两台轴流风机，正对变压器，增加变压器本体的散热量，同时增加变压器室内的空气扰动，改自然进风方式为机械进风;(4)在1号变压器室的排风管道排风口处加调节窗，以减小其排风量，达到增加串联其后的2、3号变压器室排风量的目的。通风改造之后，采用“下送上排”的方式，使送风气流与自然对流方向一致，在室内产生竖向的温度梯度。经过现场实际测量，其通风效果有明显改善，变压器室外的风量显著增大，室内的进风量也由于机械进风的方式而增大;原先通风效果最不佳的3号主变室改造效果最为明显。
结语
(1)设计经验和实际运行表明，干式变压器在长期高温环境运行会加速老化而影响使用寿命，良好的通风散热效果是其安全运行保障。(2)在对和平路变电站的通风改造中，通过各方面的协调，其改造方案是有依据的，技术上可行，解决了变压器室通风散热效果不良的问题，也为地下变电站的运行积累了经验。
参考文献
[1]采暖通风设计手册.中国建筑工业出版社出版.
[2]火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定.水利电力出版社出版.
[3]采暖通风和空气调节设计规范,中国计划出版社出版.
论文作者:王文文, 张方庆
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/15
标签：变压器论文; 变电站论文; 风量论文; 自然论文; 地下论文; 和平路论文; 空气论文; 《当代电力文化》2019年第05期论文;