基于全寿命周期成本理念的室内变压器通风方式选择.pdf

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技水探讨
应用
基于全寿命周期成本理念的室内变压器
通风方式选择
福省漳州电业局赏良平
1引言
方式对室内空气进行加热,热空气上升与进出风百页窗构成流
变压器是变电站的核心设备,其运行状况直接影响到电动气流通道,进出风百页會的高差越大,空气流动速度越高,
力系统的供电可靠性,其中温升直接关系到变压器的运行寿通风效果越好,变压器散热效果也就越好。基于此原理,为了
命,是电力变压器一项重要的型式试验项目。温升过高,变压达到增强变压器室散热,降低变压器温升的目的。首先从下面
器将长期处于高温状态运行,尤其是满负荷且环境温度也较高的两种方案进行分析。
时(如者所在地福建漳州,厦季最高温度达38℃),易使
方案一:散热器内置+自然通风(国网公司典设B-3
绝缘材料老化加速,影响变玉器的使用寿命和安全可靠性。因方案)
此,正确选择变压器室的通风方式,降低运行中室内変压器温
升,从而对降低变压器故障率有岩重要意义。
自然出风
2变压器温升高的原因分析
2.1变压器本身缺隆
如变压器散热片设计不足或散热而过小,变压器匝间、
层间、股间短路,变压器铁心局部短路及因満磁或涡流引起油
箱、箱盖发热等,都会引起变压器的温升提高。
2.2变压器室设计不足
GB50060-92第6.0.1条第九款规定“配电装置室内通道应
图1散热器内置自然通风断面图
保证畅通无阻,不得设立门槛,并不应有与配电装置无关的管
室内自然通风时,其通风面积是指通风有效面积,在变
路通过”。而实际中变电站为防鼠类小动物进入,通常在变压压器室土建设计时,要进行空体面积与有效通风面积的系数
器室下都通风ロ百叶富处加装不锈何网,使得变压器室的进折算(栅格或金属网罩旋:增量约15%;用格加百页罩盖
风窗有效面积变小,通风效果变差。虽然有的在出风百页窗夸「、增量约50%~70%)。可増大变压器室百页窗防鼠縮网最小孔
加设了排凤机,进行强制换气,但由于排风机的气流与出风百隙,以增加变压器室进风口的有效进风面积:也可在变压器室
页窗气流间相互较近接近短路,致使排风机的效率没有充分得门以外,靠近地面约40cm的墙体的下方多开几个进气窗ロ,
到发挥。
增加进风口的面积。变压器安装位置应尽量布置于进风ロ与出
从上述分析可见,剔除变压器自身因素,可从改变、优风ロ空气流通之间,以增强对变压器通风散热效果。但是通过
化变压器室通风方式上下手,有效降低主变温升。下面主要对自然通风无法控制进风量的大小,当室外温度升高时,尤其当
两种散热方式进行比较分析,进而得出优化方式,此方式亦是室内外温差相差很小时,自然进风对流效果不明显,就会造成
漳州电业局地处市中心区的110kV新华变主变室的采用方式。
通风不畅,排热效果锐减,室内温度迅升高,影响变压器的
正常工作。解决办法就是在自然通风的基础上增加机械排风装
3变压器室散热方案
置。可见,目前常规采用的散热器内置+室内自然通风的方式
变压器运行中因各种原因材料发热,通过辐射、传导等不能完全解决变压器的散热问題,需要增加机械强排风等辅助
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手段。
质量化为每小时的通风体积量,即G2=G1/r,查《简明
方案二:散热器外買+室内机械排风
通风设计手册〉表1-3,干空气在100kPa压カ下密度;干
空气温度为35℃时的密度r=1.1kg/m3;在40℃时的密度
r=1.092g/m3:50℃时的密度=1.056kg/m3;45℃时的密度
2变压
排风风机
风风机
可技r=(1.092+1,0560/2=1,074gm3。代入公式,可得到不
同容量变压器在不同温度差时的自然通风量数据。
3.2排风机选择与配置
外墙进防属百叶
机械排风量G3=G2x(-k),G机械排风量,G2总排风
图2散热器外置+机械通风断面图
量,k为变压器室自然进出风窗面积占总面积的比例。
由图1和图2可见,方案(ニ)与方案(ー)最大区别就3.2.1散热器内置+室内机械排风
是变压器散热器通过导油管直接安装在变压器室外,与外界环
根据变压器(5000kVA110kV)厂家提供的资料,变压
境直接接触,消除了因变压器室内外温差影响空气对流进而影器总发热量为210kW,k取30%,根据上述公式可得:
响散热的不足。而变压器室同样通过计算确定排风量的大小采
G=3600x210/(45-35)x1=75600kgh
用自然进风+机械排风。
G2=G=75600.092=69230m3h
此方案的优点就是变压器散热器直接处于蜜外与外界直
ら=2x(1-k)=69230x07=48461m3h
接接触,最大限度的通过传导、辐射等方式散热于外界,而且
当进风温度为起过25℃或变压器油面温度超过90℃时,
可在变压器室内设置温度感应系统控制风机的启动和关闭,在采用自然通风无法排除室内的热量,须通过机械排风排除室内
变压器室室内温度超过正常运行温度时候,启动排风机,进一热量,查产品手册,选择CDZ-112E型风机,功率N=11kW。
步降低室内温度,确保变压器的稳定运行。
3.2.2散热器外置十宝内机械排风
通过以上两个方案的分析可以得出,在两种变压器不
室外散热量占70%,室内散热量占30%6,同理可得:
同布置的方式下,都帮要增加强排风的装置,下面进行对比
?1=3600x210x3061(45-35X1=22680kgh
分析。
G2=G?/r=226801092=20769m'h
3.1变压器室通风窗的面积和机械通风量的计算
Ga3=G2x(-8)=2070690.7=14538m3h
通风不良与通风面积有英大的关系,下面就变压器室通
当进风温度为超过25℃或变压器油面温度超过90℃时,
风窗的面积和通风量进行计算分析。
须过机械排风排除室内热量,。查产品手册选择CDZ-7IF
按变压器室出风温度为45℃和40℃,采用《建筑电气设型风机,功率N-4kW。。
备安装调试技术)公式计算进出风窗的面积,并与国家标准图3.3通风形式全寿命周期LCC分析
88D264中的进出风窗面积进行比较,得出结果如下:当变压
为了更加合理的选择变压器布置及通风方案,下面对上
器室进出风温整为5℃、10℃、15℃时,进出风窗面积略小于述两种方案作出LC成本分析。
88D264中国家标准的面积,符合正常情況。下面以上述计算
表1通风形式全寿命周期LCC比选表
结果为依据,计算变压器室不同温差时的通风量需要。
方案
方二
比较方案
体+机通风」分休+机械通风」
根据《简明通风设计手册〉公式:
次投资成本(IC)(万元)
22.22
12,91
?=36002(p-9中ら]计算出每小时的通风质量。
运行维护成本(OC)(万元)
3.6/年
0.44年
0
式中:
报疲成本(DC)(万元)
以国网公司典设B-3方案改进型为基
Q一一散在室内的全部显热量,kW;
础的LCC价差(万元
18,14
Cら一一空气比热。Cら=1.0kr(kg℃);
说明
排风温度;
①一次