變壓器室通風探討

摘要:隨著社會的進步，電氣化程度的不斷提高，電源容量、配變電設備均顯現出容量不足或變壓器過熱的現象越來越頻繁。發揮現有設備的最大作用，降低設備故障率，高質、穩定、連續、可靠地供電，是電力系統義不容辭的責任。據對某區變電所變壓器故障調查統計;變壓器故障79次，由于變壓器溫度過高造成的故障53次，占總故障的67.09%.所以，探討變壓器室的溫度、通風方式、通風量，正確設計變壓器室的通風系統，對降低室內配電變壓器的故障率有重要意義。

關鍵詞:變壓器 通風

1 變壓器室溫高的原因

國家標準圖88D264(下稱國家標準圖)中的變壓器室通風窗的面積，是按變壓器室夏季通風計算溫度不超過+35℃(進風計算溫度)、出風溫度45℃、進出風溫差不超過15℃的條件要求，設計出變壓器室通風窗的面積。而變壓器制造廠規定，變壓器正常使用周圍空氣溫度不超過+40℃。國家標準圖通風條件比制造廠規定的正常使用環境溫度高了5℃，按國家標準圖中變壓器室的尺寸設計的變壓器室，已不符合變壓器對周圍空氣溫度的要求，夏季氣溫最高時也是電氣負荷最大的時候，變壓器周圍空氣溫度高、負荷大，變壓器自身溫升過高，變壓器發生故障就難以避免。

國家標準圖88D264中，給定變壓器室通風窗的面積為有效面積，通風窗的有效面積系數小于1，部分設計沒有注意到面積與有效面積之間的差異，設計時按標準圖中要求的面積向土建提出條件，實際變壓器室的通風窗面積又一次被打了折扣。通風窗的面積不滿足變壓器運行的要求。

GB 50060-92第6.0.1條第九款規定《配電裝置室內通道應保證暢通無阻，不得設立門檻，并不應有與配電裝置無關的管路通過》。一些地區為防鼠類小動物進入，在變壓器室大門口設置一道高0.6m的防鼠閘即門檻，變壓器室大門上下百葉加篩網，變壓器室大門下部的一大塊進風百葉窗面積恰好被遮擋，使變壓器室的進風窗有效面積變小， 通風效果變差。

新建變電所中的變壓器室尺寸，受整棟建筑物柱距的限制，有些變壓器室的進深過深，變壓器設在遠離變電所墻上的進出風百頁窗的位置，使變壓器周圍的通風效果又被打了折扣。

新建變壓器室為已建標準廠房的一部分時， 有些變壓器室的設計高度受到一定限制，1600kVA、2000kVA的變壓器室，一些地區仍然要求采用臺架式布置，通風效果較差。

為提高變壓器進出線端子的對地距離，變壓器被安裝在鋼制臺架上，變壓器室內溫度隨距地面的高度不同而不同，距地面的高度越高溫度越高，變壓器被安裝在鋼制臺架上處于距地面較高的地位， 使變壓器處于室內溫度較高的不利地位。

雖然已在變壓器室出風百頁窗旁加設了排氣扇，進行強制換氣，但由于排氣扇的氣流與出風百頁窗氣流間相互較近接近短路，致使排氣扇的效率沒有充分得到發揮。

變壓器運行損耗加熱室內空氣，熱空氣上升與進出風百頁窗構成流動氣流通道，進出風百頁窗的高差越大，空氣流動速度越高，通風效果越好。在變壓器室大門下部和變壓器室頂部墻面開設進出風百頁窗，但是部分變壓器室在變壓器門上半部也開設百頁窗，即開在上下進出風百頁窗中部，這使百頁窗的通風效果降低。

變壓器所供負荷逐年增加，變壓器超負荷運行，變壓器也未及時增容，好在隨著科學技術的進步，變壓器設計和制造技術的提高，變壓器損耗在下降，過載能力在增強，緩解了一些變壓器室溫升高帶來問題。不過，部分變壓器本身還存在損耗過高等質量問題。

2 變壓器溫升和散熱應對方法

針對變壓器溫升和散熱的上述原因，我們建議采用以下一些措施，達到增強變壓器散熱，降低變壓器溫升的目的。

注意變壓器房設計時候的通風面積是指通風有效面積，在變壓器房土建設計的時候要進行窗體面積與有效通風面積的系數折算。(柵格或金屬網罩蓋:增量約15%;用柵格加百頁窗罩蓋增量約50～70%。

建議增大變壓器室百頁電房門與防鼠檔板距離>0.2cm，以增加變壓器室進風口的面積。也可以在變壓器室門以外，靠近地面約40cm的墻體的下方多開幾個進氣窗口，增加進風口的面積。

盡量將變壓器安裝在進風口與出風口空氣流通之間的位置，增強對變壓器通風的效果。

將大容量的變壓器落地安裝，采用圍欄或遮網，進行安全保護，防止人員觸及變壓器帶電部位。這樣，變壓器就置于室內較低溫度的區域，增強了變壓器散熱效果。

排氣扇的安裝位置應與變壓器室上方的出風口離開較遠的距離，并保證排氣扇與進氣口之間的空氣對流路徑有效經過變壓器，以增加變壓器散熱的效果。

將變壓器室室門上方的百頁取消，增加室內有效的對流。

盡可能采用低損耗的變壓器，或采用帶寬散熱片的散熱效果較好的變壓器。

有條件的生產單位，可以在變壓器室內安設大型工業風扇甚至空調，以達到增加變壓器室散熱降溫的效果。

3 變壓器室通風窗的面積和通風量

變壓器室溫偏高可能是上述多種原因中的一種。但經分析，我們認為最主要的原因是集中在通風不良這一點上，而通風不良與通風面積有莫大的關系。因此，以下就變壓器室通風窗的面積和通風量進行計算分析。

按變壓器室出風溫度為45℃和40℃，采用《建筑電氣設備安裝調試技術》公式計算變壓器室進出風窗的面積，并與國家標準圖88D264中的進出風窗面積進行比較，得出結果如下:由于本計算采用了新S11變壓器的參數，其損耗小，當變壓器室進出風溫差為5℃、10℃、15℃時，本計算所得的進出風窗面積略小于88D264中國家標準的面積，符合正常情況。

下面以上述計算結果為依據，計算變壓器房不同溫度差時的通風量的需要。

3.1 根據《簡明通風設計手冊》公式(3-1)，G1=3600Q/[(tp-tj)Cb]計算出每小時的通風重量。

3.2 將上式計算結果除以空氣的密度，將每小時的通風重量化為每小時的通風體積量，即G2=G1/r，查《簡明通風設計手冊》表1-3，干空氣在100kPa壓力下密度;干空氣溫度為35℃時的密度r =1.11kg/m3;在40℃時的密度r=1.092kg/m3;50℃時的密度r= 1.056kg/m3;45℃時的密度可按r=(1.092+1.056)/2=1.074kg/m3，代入公式，得到不同容量變壓器在不同溫度差時的自然通風量的數據。

4 抽風機選擇與配置

從計算結果看，變壓器室進出風溫差為15℃時，1600kVA及以下變壓器、進出風溫差為10℃時，1000kVA及以下變壓器、進出風溫差為5℃時， 630kVA及以下變壓器在變壓器室設所需自然進出風窗的面積相對容易滿足，沒有什么困難。

在變壓器室所需自然進出風窗有困難的變壓器室增設機械排風。機械排風量G4=G2×(1-k)，G4機械排風量， G2總排風量，k為變壓器室自然進出風窗面積占總面積的比例。標準圖進出風窗面積比最大取1:1.5，增設機械排風僅補償排風量，進風窗面積未補償，所以進出風窗面積比可按1:2，則可求出機械排風量。

采用以進出風百頁窗加機械排風，共同完成變壓器室的通風任務。達到夏季和變壓器負荷較滿時，排風機需投入運行。進風溫度為25℃及以下或變壓器油面溫度90℃及以下時，排風扇均可停運。通風機選擇DGF型風機，安裝在變壓器室一面或兩面側墻最高處，室外管口與外墻面垂直，室外管口內設不大于10×10mm2孔的不銹鋼網。計算表明，不同容量變壓器在不同溫度差時，采用不同臺數的抽風機，以滿足通風散熱的需要。

5 結論

變壓器的溫度上升和散熱與多種因素有關，比較復雜，我們要清楚分析其主要的溫升原因，找出解決的辦法，盡最大可能的增加散熱減少溫升，以降低變壓器的損耗和提高變壓器的負載能力，在自然對流通風方面，我們要更加注意有效的通風面積和有效的對流通道，以提高對自然對流通風的效果，在自然通風不能滿足的情況下，我們必須采用強制通風，采用機械通風時應注意抽氣扇安裝的位置和在不同溫度差時所需要的通風量，以達到強制通風散熱降溫的目的。