徐振哲

（龍口煤電有限公司，山東 龍口 265700）

1 主變室通風系統(tǒng)現(xiàn)狀

龍口煤電供電部所管轄的隆基110 kV 變電站內(nèi)主變室空間布局存在設計缺陷，導致空氣流通不暢和進風受阻。同時，主變室內(nèi)風機數(shù)量和容量都比較小，降溫能力有限，難以達到對變壓器快速、有效的制冷。由于天氣原因?qū)е略O備溫度持續(xù)走高，10 kV 開關(guān)柜內(nèi)母線溫度已達58 ℃，變壓器繞組溫度高達72 ℃。溫度的上升在變電站運行中存在著極大的安全隱患，也加速了變壓器老化，從而使變壓器的使用壽命大幅減少。因此，需對室內(nèi)的通風系統(tǒng)進行規(guī)劃改進，通過有效的通風制冷方式將變壓器和風機運行過程中所造成的功耗熱量及時排出，保證室內(nèi)溫度達到變壓器正常工作的基本條件?？茖W有效的通風系統(tǒng)，大大起到了降低能耗、節(jié)約能源和延長變壓器使用壽命的效果。

2 主變室

2.1 主變室結(jié)構(gòu)

通過主變室的空間布局以及通風形式實地查看，認為影響了主變室散熱的因素主要存在兩點：1）進風受阻，進風口數(shù)量以及開口面積不足，導致了進風量不足，因此空氣流動被限制，流速緩慢，冷風不能迅速有效進入主變室內(nèi)進行降溫；2）風機容量太少，送風量差導致了制冷效果不理想，無法在主變正常運行期間對其運行所散熱量有效降溫。

圖1、圖2 為原主變室的設備位置圖。

圖1 原位于中央位置的T40N08A（變壓器、風機）

圖2 屋頂風機（變壓器、風機）

110 kV 隆基站戶內(nèi)主變室，變壓器和風機位于同一的主變室內(nèi)。主變型號為SZ11-63000/110，冷卻方式為ONAN 油浸自冷型，空載損耗為43.9 kW，負載損耗為220.1 kW，散熱器片共有20 組。主變的東墻有兩處（一高一低）散熱孔，上部分散熱網(wǎng)采用鋼絲材料，設計為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，位于變壓器大蓋上方，對頂部結(jié)構(gòu)進行散熱；下部分散熱部分采用百葉窗結(jié)構(gòu)，利用了百葉窗結(jié)構(gòu)可以零活切換開啟關(guān)閉的特點，無進氣狀態(tài)時處于關(guān)閉狀態(tài)。結(jié)合現(xiàn)場分析，百葉窗的特性無法得到發(fā)揮，難以起到有效的散熱作用，其原因主要是由于變壓器底部氣流流通不暢，氣流由上部分散熱網(wǎng)排出，百葉窗沒能形成有效的進氣壓力，無法做到自動調(diào)解開合狀態(tài)，導致了進氣受阻的現(xiàn)象。

儲油池高度為2 m，位于散熱器兩側(cè)，設計有兩臺軸流風機，向上吹氣，屋頂有3 個排風口，使用3 臺DWT 型軸流風機進行排風。

2.2 運行負荷是導致變壓器溫度升高的主要原因

變壓器的損耗發(fā)熱量與負載率密切相關(guān)：

式中：ΔP為變壓器總損耗；P0、Pk分別表示變壓器的空載損耗和負載損耗，kW；β為負載率；K為負載波動損耗系數(shù)。

主變在運行中的負荷和其發(fā)熱量密切相關(guān)，而使室內(nèi)的空氣流速以及流量增加，就可以迅速有效地降低室內(nèi)溫度，從而直接達到降低變壓器溫度的效果，完成對變壓器的制冷目的。

對實際用電負荷的統(tǒng)計，該變壓器的最大負荷曾經(jīng)達到過55 000 kW。根據(jù)設備銘牌，空載損耗P0為43.9 kW，負載損耗Pk為220.1 kW，根據(jù)最大負荷，計算所得：總損耗ΔP=236.05 kW。

2.3 排風量的計算

加強主變室通風效果的目的是利用空氣流通帶走設備在運行中所產(chǎn)生的熱量, 減緩以及避免設備和室內(nèi)溫度的升高，從而維持油溫及室內(nèi)溫度長期平穩(wěn)的保持在合理的范圍內(nèi)。改造前的通風狀態(tài)如圖3。在主變室全面運行通風系統(tǒng)之下所能帶走的剩余熱量可通過公式（2）計算：

圖3 改造前的送風狀態(tài)

式中：Q為送風所能帶走的余熱量，kW；C為空氣的比熱容，一般取為1.01 kJ/（kg·℃）；G為通風量，kg/s；tp為排出空氣的溫度，℃；tj為進風溫度，℃。

因此可得出通風量

進氣溫度越低，進出氣溫差也就越大，通風量G也就可以越少。

根據(jù)龍口市夏季氣候表現(xiàn)，進氣溫度取30 ℃，出氣溫度取36 ℃，送風所能帶走的余熱Q應該與變壓器產(chǎn)生的熱量相等，即Q=ΔP，經(jīng)計算：

又根據(jù)空氣密度1.205 kg/m3，換算得，通風量為116 370.95 m3/h。

而目前情況下，在主變室的屋頂現(xiàn)存的3 臺DWT 型軸流風機的排風量每臺為20 000 m3/h，無法達到理想的通風效果。根據(jù)計算，需要將風機增容至40 000 m3/h 的容量，同時對防雨罩的設計要進行加高，保證排風系統(tǒng)暢通，減少對排風量的影響。

3 改造方案

1）目前主變室正在采用的兩臺風機型號為T40N08A，該設備的通風量為23 700 m3/h，因此現(xiàn)存的風機難以滿足主變室降溫的通風要求。計劃將原型號風機增加至6 臺，加大主變室的進風量，通過大風量的空氣流通對散熱器的散熱片進行強制風冷降溫。強制加大通風系統(tǒng)的風量是實現(xiàn)主變室內(nèi)設備充分散熱的最有效方法。示意圖如圖4。

圖4 改造后主變室俯視圖

2）拆除原東墻下側(cè)的百葉窗，更改進氣方式為跟上側(cè)一樣的鋼絲網(wǎng)進氣方式，從而解決由于百葉窗使用局限導致的進氣受阻問題。位于變壓器底部的風機可以進行空氣的強制循環(huán)，從而將設備所散發(fā)的熱量從上側(cè)鋼絲網(wǎng)部分排出，緩解屋頂抽風機的單一效果而導致的較強的負荷，增加空氣的室內(nèi)循環(huán)。

3）在儲油池內(nèi)增設3 臺JZLZCDZ 型（風量2.36 m3/s，功率為370 W）軸流風機，可以充分利用電纜間溫度較低的空氣，將電纜間抽出的冷氣，通過主變底部的風機，向上運送至主變散熱器，可以起到明顯的降溫效果。

改造后，安裝在儲油池內(nèi)的風機，將西側(cè)電纜間的冷風吹到主變室，同時可以起到強制循環(huán)風的作用。示意圖如圖5。

圖5 改造后風流示意圖

4 改造方案動態(tài)分析

根據(jù)運行值班員每天對主變負荷及溫度的監(jiān)視記錄進行分析，在改造完成后，主變上層油溫最高溫度，由改造前的70 ℃，降至目前穩(wěn)定地保持在了50～60 ℃之間，降溫效果十分明顯。巡視人員進入主變室內(nèi)，可以明顯感覺到?jīng)鲲L的不斷循環(huán)，由此說明主變室內(nèi)進出風循環(huán)效果理想，改變了以往在設備運行中無法清晰地感知到空氣循環(huán)的現(xiàn)象。

改造后，東側(cè)百葉窗改為鋼絲網(wǎng)，增大進氣面積。示意圖如圖6。

圖6 通風示意圖

5 改造創(chuàng)新點

1）安全效益

變壓器在運行中的溫度對其使用壽命有著巨大的影響，因此需要時刻關(guān)注變壓器的運行溫度。變壓器在超過溫升限值的狀態(tài)下長期運行，每超過8℃，主變的使用壽命就會大約減少一半的時間。如果讓主變在運行中保持一個良好的低溫恒溫環(huán)境，就可以極大程度地延長主變壽命，同時避免了由于長期高溫運行所容易導致的安全隱患，提高運行可靠性。此項改進，解決了隆基站夏季大負荷運行狀態(tài)下主變溫度過高的問題，大大提高了供電的穩(wěn)定性和可靠性，為隆基公司的安全生產(chǎn)提供了強有力的保障。

2）經(jīng)濟效益

此項工程投資極低，7 臺風機以及鋼絲網(wǎng)，總費用大約為8000 元左右，但保障了隆基站的安全生產(chǎn)，且無需壓低負荷，實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，減少了停電次數(shù)，創(chuàng)造效益預計100 萬元。