浅谈110kV变电站变压器室通风

浅谈110kV变电站变压器室通风
针对变电站主变压器不同布置形式，对变压器室通风方案设计做了全面的分析比较。

标签：变电站、变压器、通风
为满足城市规划的需要，与城市建筑及景观相协调，变电站将会采用地上户内布置，半地下布置及全地下布置。

变压器是变电站的核心设备之一，其工作正常与否直接关系到变电站正常运行与否。

由于变压器存在投资高，体积、重量大，散热量大，噪音高，储油量大，火灾危险性等级高，可通风外墙体面积小，通风难度大等诸多问题，要解决好变压器通风，必须从通风设备选型、通风方式选择及布置等多方面考虑。

目前用于户内电站的油绝缘变压器主要有三种散热方式，第一种是油循环水冷技术，第二种是油循环油冷技术，第三种是强油循环风冷技术。

比较这三种技术而言，油-水循环或油-油循环技术均比较复杂且不安全，而强油循环风冷技术比较简单有效，符合户内布置的实际需求。

这种技术是直接将散热器布置在变压器本体之上，即散热器布置在地面，变压器本体布置在地下，这种类型变压器因省却油水混冷交换器及水冷系统，因而简单的多。

但是因油循环上下布置液位差较大，对制造工艺、环境温度要求较高。

由于干式变压器容量有限，下面以油浸式变压器室为例来说明。

以50MV A 的油浸式变压器为例，单台散热量一般在220～280kW，根据西安地区气象参数，夏季通风室外计算温度为31℃，则通风量为43075～54820 m3/h
通风设备选择说明：
由于变压器通风主要用于夏季，室外温度越高，变压器带电负荷越大，其散热量也就越大，同时要求的排风温差就越小，导致排风量越大，为满足变压器正常工作的需要，通风设备考虑多台并联，且考虑部分备用。

这样不仅可以减少能耗，同时可降低通风设备噪音。

通风方式选择：
1）地上布置：可采用自然通风、机械通风、自然通风与机械通风相结合等三种通风方式。

由于变压器室进、排风温差不超过15℃，且变压器室高度一般都只有11～12米，外墙可开启的通风面积有限，若采用全自然通风，排风热压差较小，通风效果较差，很难满足通风要求。

采用机械进风、机械排风通风效果虽好，但通风设备数量多，投资高，耗电功率大，不满足节能降耗的要求。

且风机、变压器噪音叠加后更大，噪音很难控制。

故一般采用机械进风自然排风或自然进风机械排风的通风方式。

自然进风机械排风：根据负压原理通风，排风风机高位排除室内热空气，使室内处于负压状态，室外冷空气处于正压状态。

室外冷空气经外墙下部进风百叶窗进入室内，且室内风机吸风口附近处于负压状态，相对风机吸风口，则百叶窗位置处于正压状态，故室外冷空气从百叶窗进入室内，再从风机排出；根据置换通风通风，冷风则依附于散热器周围，与散热器发生热交换，由于热压作用，热空气从变压器周围上升至风机并排出室外。

此种通风方式投资较低，但只实用于环境噪音要求较低的区域。

由于排风风机风量大，数量多，噪音高，尤其屋顶风机噪音更大，很难控制到城市区域环境噪音标准要求。

如图1：
图1
且多台风机串连或并联运行时，总声功率会增加，计算如下：
Lw=Lwh+Δβ
Lw—风机串连或并联后总声功率级，dB；
Lwh—串连或并联风机中噪声较高一台的声功率级，dB；
Δβ—附加声功率级，dB；根据两台风机声功率级的差值ΔLw，按下表选取Δβ值表
ΔLw（dB）0 1 2 3 4 5 6 ≥9
Δβ（dB） 3 2.6 2.2 1.8 1.5 1.3 1.0 0.5
利用风道机械进风，自然排风：根据建筑规划布置，充分利用有限空间设置通风风道，在风道进风口安装消音百叶。

同时，根据工程具体情况，进风口也可充分利用油坑、地下电缆层等部分。

如图2：
图2
当然，也可在外墙侧装设消音百叶窗，内墙侧设置通风道，室内墙角设风道，风道内侧安装轴流风机，使风机出口正对散热器，有效提高通风换热效率，变压器室顶部设置屋顶排风罩，被污染的热空气从顶部排出室外，排风罩喉部设置消音百叶。

由此可见，采用机械进风、自然排风，不仅能解决变压器的散热通风问题，通过简单降噪措施即可达到变压器室降噪的目的。

當采用机械进风、自然排风时，通风量在满足排除变压器室余热所需的通风量外，还需满足下列条件：
Lν=3600Fν（1+b）/a
Lν—机械送风量，m3/h；
F—排风面积，m2；
ν—排风口处的平均风速，m/s；
a—背压系数，0.6～1.0；
b—漏风附加率，0.1～0.2；
2）半地下布置
同地上布置，采用自然通风方式通风效果差，不能满足生产需要。

半地下布置变压器室由于新风进风较为困难，故须采用通风竖井（土建风道）、新风管道、电缆层等方可将新风送入主变压器室内。

由于机械排风同样存在噪音控制难的问题，故在城市区域或噪音要求较高的区域，采用机械进风自然排也是最佳方案。

3）全地下布置
为满足排除设备运行散热的要求，全地下变电站通风必须设有进、排风竖井。

由于散热区处于新风口、排风口下面，故必须借助机械通风方能满足通风要求。

由于变压器部分层高要求较高，故全地下变电站一般分三层（变压器部分分两层）布置，且由于变压器散热量大，为满足整个变电站通风要求，变压器室一般采用分层独立的通风系统。

由于地下建筑物单位面积投资大，采用机械进风、机械排风每层均需设有进、排风机房，大大增大了建筑面积，且由于风管断面大，管路复杂，对层高要求较高，这样会大大增加土建投资，通风效果虽好，投资却高，能耗大，无法满足国家节能降耗的要求。

采用机械进风、自然排风虽然建筑面积减小了，但由于变压器巨大的散热，导致其新风必须送至室内底部，以使新鲜空气充分经换热区换热，为不影响使用功能，水平通风干管必须布置在室内顶部，从而导致新风管路复杂，道弯头多，风机压头高，能耗大，噪音高；排风竖井与热源之间水平距离较远，热空气无法排至排风竖井。

采用自然进风、机械排风，即新风经进风竖井至各层，利用走廊及百叶窗进入室内，热空气由排风机通过管道从室内上部抽出，排至排风竖井，然后排至室外，进、排风竖井内设置片式消音器，以降低电气设备及风机运行产生的噪音，达到排放标准。

根据国家节能降耗的要求和国家电网公司节能降噪变电站的推广应用，变压器室机械进风、机械排风的通风方式将逐步被机械进风、自然排风或自然进风、机械排风的通风方式所取代。

结论：根据变压器布置形式及区域环境的噪音要求，提出可各种通风方案，并对提出方案进行了比较说明，为今后变压器室通风设计提供了参考依据。

参考文献：
[1]实用供热空调设计手册2008年5月第二版
[2]火力发电厂及变电站供暖通风空调设计手册中国电力出版社2001年1月第一版。