110 kV 隆基站主变室通风降温项目研究应用

徐振哲

（龙口煤电有限公司，山东 龙口 265700）

1 主变室通风系统现状

龙口煤电供电部所管辖的隆基110 kV 变电站内主变室空间布局存在设计缺陷，导致空气流通不畅和进风受阻。同时，主变室内风机数量和容量都比较小，降温能力有限，难以达到对变压器快速、有效的制冷。由于天气原因导致设备温度持续走高，10 kV 开关柜内母线温度已达58 ℃，变压器绕组温度高达72 ℃。温度的上升在变电站运行中存在着极大的安全隐患，也加速了变压器老化，从而使变压器的使用寿命大幅减少。因此，需对室内的通风系统进行规划改进，通过有效的通风制冷方式将变压器和风机运行过程中所造成的功耗热量及时排出，保证室内温度达到变压器正常工作的基本条件。科学有效的通风系统，大大起到了降低能耗、节约能源和延长变压器使用寿命的效果。

2 主变室

2.1 主变室结构

通过主变室的空间布局以及通风形式实地查看，认为影响了主变室散热的因素主要存在两点：1）进风受阻，进风口数量以及开口面积不足，导致了进风量不足，因此空气流动被限制，流速缓慢，冷风不能迅速有效进入主变室内进行降温；2）风机容量太少，送风量差导致了制冷效果不理想，无法在主变正常运行期间对其运行所散热量有效降温。

图1、图2 为原主变室的设备位置图。

图1 原位于中央位置的T40N08A（变压器、风机）

图2 屋顶风机（变压器、风机）

110 kV 隆基站户内主变室，变压器和风机位于同一的主变室内。主变型号为SZ11-63000/110，冷却方式为ONAN 油浸自冷型，空载损耗为43.9 kW，负载损耗为220.1 kW，散热器片共有20 组。主变的东墙有两处（一高一低）散热孔，上部分散热网采用钢丝材料，设计为网格结构，位于变压器大盖上方，对顶部结构进行散热；下部分散热部分采用百叶窗结构，利用了百叶窗结构可以零活切换开启关闭的特点，无进气状态时处于关闭状态。结合现场分析，百叶窗的特性无法得到发挥，难以起到有效的散热作用，其原因主要是由于变压器底部气流流通不畅，气流由上部分散热网排出，百叶窗没能形成有效的进气压力，无法做到自动调解开合状态，导致了进气受阻的现象。

储油池高度为2 m，位于散热器两侧，设计有两台轴流风机，向上吹气，屋顶有3 个排风口，使用3 台DWT 型轴流风机进行排风。

2.2 运行负荷是导致变压器温度升高的主要原因

变压器的损耗发热量与负载率密切相关：

式中：ΔP为变压器总损耗；P0、Pk分别表示变压器的空载损耗和负载损耗，kW；β为负载率；K为负载波动损耗系数。

主变在运行中的负荷和其发热量密切相关，而使室内的空气流速以及流量增加，就可以迅速有效地降低室内温度，从而直接达到降低变压器温度的效果，完成对变压器的制冷目的。

对实际用电负荷的统计，该变压器的最大负荷曾经达到过55 000 kW。根据设备铭牌，空载损耗P0为43.9 kW，负载损耗Pk为220.1 kW，根据最大负荷，计算所得：总损耗ΔP=236.05 kW。

2.3 排风量的计算

加强主变室通风效果的目的是利用空气流通带走设备在运行中所产生的热量, 减缓以及避免设备和室内温度的升高，从而维持油温及室内温度长期平稳的保持在合理的范围内。改造前的通风状态如图3。在主变室全面运行通风系统之下所能带走的剩余热量可通过公式（2）计算：

图3 改造前的送风状态

式中：Q为送风所能带走的余热量，kW；C为空气的比热容，一般取为1.01 kJ/（kg·℃）；G为通风量，kg/s；tp为排出空气的温度，℃；tj为进风温度，℃。

因此可得出通风量

进气温度越低，进出气温差也就越大，通风量G也就可以越少。

根据龙口市夏季气候表现，进气温度取30 ℃，出气温度取36 ℃，送风所能带走的余热Q应该与变压器产生的热量相等，即Q=ΔP，经计算：

又根据空气密度1.205 kg/m3，换算得，通风量为116 370.95 m3/h。

而目前情况下，在主变室的屋顶现存的3 台DWT 型轴流风机的排风量每台为20 000 m3/h，无法达到理想的通风效果。根据计算，需要将风机增容至40 000 m3/h 的容量，同时对防雨罩的设计要进行加高，保证排风系统畅通，减少对排风量的影响。

3 改造方案

1）目前主变室正在采用的两台风机型号为T40N08A，该设备的通风量为23 700 m3/h，因此现存的风机难以满足主变室降温的通风要求。计划将原型号风机增加至6 台，加大主变室的进风量，通过大风量的空气流通对散热器的散热片进行强制风冷降温。强制加大通风系统的风量是实现主变室内设备充分散热的最有效方法。示意图如图4。

图4 改造后主变室俯视图

2）拆除原东墙下侧的百叶窗，更改进气方式为跟上侧一样的钢丝网进气方式，从而解决由于百叶窗使用局限导致的进气受阻问题。位于变压器底部的风机可以进行空气的强制循环，从而将设备所散发的热量从上侧钢丝网部分排出，缓解屋顶抽风机的单一效果而导致的较强的负荷，增加空气的室内循环。

3）在储油池内增设3 台JZLZCDZ 型（风量2.36 m3/s，功率为370 W）轴流风机，可以充分利用电缆间温度较低的空气，将电缆间抽出的冷气，通过主变底部的风机，向上运送至主变散热器，可以起到明显的降温效果。

改造后，安装在储油池内的风机，将西侧电缆间的冷风吹到主变室，同时可以起到强制循环风的作用。示意图如图5。

图5 改造后风流示意图

4 改造方案动态分析

根据运行值班员每天对主变负荷及温度的监视记录进行分析，在改造完成后，主变上层油温最高温度，由改造前的70 ℃，降至目前稳定地保持在了50～60 ℃之间，降温效果十分明显。巡视人员进入主变室内，可以明显感觉到凉风的不断循环，由此说明主变室内进出风循环效果理想，改变了以往在设备运行中无法清晰地感知到空气循环的现象。

改造后，东侧百叶窗改为钢丝网，增大进气面积。示意图如图6。

图6 通风示意图

5 改造创新点

1）安全效益

变压器在运行中的温度对其使用寿命有着巨大的影响，因此需要时刻关注变压器的运行温度。变压器在超过温升限值的状态下长期运行，每超过8℃，主变的使用寿命就会大约减少一半的时间。如果让主变在运行中保持一个良好的低温恒温环境，就可以极大程度地延长主变寿命，同时避免了由于长期高温运行所容易导致的安全隐患，提高运行可靠性。此项改进，解决了隆基站夏季大负荷运行状态下主变温度过高的问题，大大提高了供电的稳定性和可靠性，为隆基公司的安全生产提供了强有力的保障。

2）经济效益

此项工程投资极低，7 台风机以及钢丝网，总费用大约为8000 元左右，但保障了隆基站的安全生产，且无需压低负荷，实现稳定生产，减少了停电次数，创造效益预计100 万元。