火力发电厂高压变频器室冷却设计浅析

任超

【摘 要】以某火力发电厂高压变频器室冷却设计为例，通过对比三种设计方案，分析各方案的优劣，得出空-水冷却方案比较适合火力发电厂高压变频器室冷却设计的结论。

【关键词】高压变频器;空-水冷却

高压变频器是发电厂大型用电设备的核心，凝结水泵、锅炉一次风机、循环水泵普遍采用高压变频调节，其运行的稳定直接影响到电厂的安全运行。由于高压变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保证变频器具有良好的运行环境，需要为变频器室配备一套独立的冷却系统。

一、高压变频器室特点

现行国家标准对变频器的环境使用条件有如下规定：环境温度5～40℃，24h内温度波动不大于5℃;相对湿度5%～85%，无凝露;空气污染等级2（仅有非导电性污染）。

高压变频器室内设备布置紧凑，室内热强度高，故需要稳定可靠的冷却方式。而且高压变频器对室内空气环境要求较高，如果室外空气污染严重，则房间应密闭以阻绝空气污染，或设置进风过滤装置。

高压变频器柜体顶部一般都设置有排风机，将柜体内部热空气从顶部抽出，而冷空气从柜体侧部和底部进入柜体。

二、冷却设计方案

某火力发电厂高压变频器室设备平面布置如图1所示。设备总散热量约为113.2kW，房间围护结构冷负荷约为5.4kW，相较于设备散热，房间围护结构冷负荷仅为其5%，可以见得只要设备散热量得到有效排除，室内温度一般不会超过40℃。

综合投资成本、运营成本、设备可靠性等因素，现提出以下三种冷却方案。

（1）通风冷却方案：

该方案完全利用高压变频器柜自带风机进行通风冷却，由排风机将变频器散热直接排至室外，在室内形成负压，同时在另一侧外墙开孔并设置过滤器，室外冷风过滤后被吸入室内。该方案典型的侧视图如图2所示。

通风冷却方案优点：

1、投资成本低，无需增加太多设备;

2、节约变频器室空间;

3、运行成本几乎为零，只需过滤器更换滤芯。

通风冷却方案缺点：

1、防尘效果差，房间外墙开孔导致室外空气污染;

2、过滤器需频繁更换滤芯导致维护量大。

（2）空调冷却方案：

该方案依靠空调带走室内设备散热量和围护结构冷负荷，在变频器室内设置单元式工业空调，根据总冷负荷118.6kW，需设置3台制冷量为42.5kW的风冷冷风型单元式空调，单台耗电量为16.29kW。

空调冷却方案优点：

1、防尘效果好，房间密闭;

2、室内温度和湿度控制平稳;

空调冷却方案缺点：

1、投资成本高，需增加空调设备;

2、运行成本高，空调耗电量大且易故障;

3、占地面积大，变频器室需增加空調布置空间。

（3）空-水冷却方案：

该方案是将高压变频器排出的热风通过风管直接进入空-水冷却装置进行热交换，由工业冷却水直接将空气热量带走，经过降温的冷风排回至室内。只要工业水温不超过33℃，均可保证变频器室内温度控制在40℃内。该方案由于其采用完全机械结构设计，较空调等电力、电子设备而言具有明显的安全、可靠性。该方案典型的侧视图如图3所示。

本工程共配置1台60kW和2台30kW空-水冷却装置，分别对应3台高压变频器，共需冷却水31m3/h，总压力损失小于0.12MPa，仅需增加水泵电量不到5kW。

空-水冷却方案优点：

1、防尘效果好，房间密闭;

2、设备安装简单，安全可靠性较高，维护量小;

3、运行成本低，能耗大幅低于空调冷却方式。

空-水冷却方案缺点：

1、投资成本高，需增加空-水冷却设备;

2、需有工业冷却水源，且需要增加冷却水管线;

三、结束语

综上所述，三种冷却方案各有优缺点，选择冷却方案时可根据现场特点灵活选择。

由于火力发电厂内空气污染较重，不能采用通风直接冷却的方案;而且火力发电厂设置有工业水站，有条件采用空-水冷却方案。结合本工程制冷量需求较大的特点，采用空调制冷需消耗较大电能，故火力发电厂高压变频器室宜采用空-水冷却方案。

【参考文献】

【1】赵淑珍. 变频器室的空调系统设计研究[J].天然气与石油，2008.

【2】DL/T5035-2016，发电厂供暖通风与空气调节设计规范[S].

【3】火力发电厂及变电所供暖通风与空气调节设计手册[M].北京：中国电力出版社，2001.