關于美式箱變排風系統改造的探討

文天柱

摘要：近幾年來，隨著我國經濟的快速發展，電力行業得到快速發展。美式箱變在使用過程中因體積小、安裝方便，在我國的一些電網改造中得到廣泛發的應用。但美式箱變在使用過程中由于高低壓設備均封閉在狹小空間內，散熱比較困難，很容易造成溫度過高，給美式箱變使用帶來了一定的安全隱患。本文通過介紹了美式箱變的結構原理，分析了美式箱變使用過程中的特點，對美式箱變的排風系統提出了相應的改造方法，給美式箱變的廣泛使用提供了一定的指導意義。

關鍵字：美式箱變;排風系統;散熱;系統改造

最近幾年來，隨著我國經濟的快速發展，電力行業也得到了廣泛的發展。美式箱變因體積小、造價低、便于安裝在我國的城市改造過程中得到了廣泛的使用。但在實際的應用過程中，由于美式箱變的設備均密封在狹小的空間內，使得整個系統的散熱比較困難，從而造成美式箱變在使用過程中造成內部溫度的升高，特別是在一些溫度較高的地區，室外暴露的美式箱變的表層油溫可達到130℃，嚴重的超過了美式箱變使用過程中上層油溫不應超過85℃，最高不能超過95℃的使用要求，這就很容易造成變壓器油的老化，內部絕緣材料的性能降低，給美式箱變的使用帶來嚴重的安全隱患，因此，解決美式箱變的散熱問題成為美式箱變使用過程中必須解決的一個問題。

1.美式箱變的組成及原理

在現代化的電力變壓器中，美式箱變是一種預裝式的箱式變電站，它集成了變電、高低壓保護等功能。在發電機或者光伏逆變器所發出的低壓電經過美式箱變匯集后升壓至35KV后再進行向外輸送。美式箱變的主要設備包括升壓變壓器、站用變壓器、高壓負荷開關熔斷器等組成。美式箱變相較于歐式變壓器的尺寸較小，成本較低廉，因此在我國的電力系統改造中得到廣泛的應用，具體的美式箱變電氣設計原理圖如圖1所示。

2.美式箱變產品使用中存在的問題

美式箱變在使用過程中，特別是在炎熱的地區使用時，經現場的技術人員多次測量，箱體內的油溫可以達到100℃，這就使得標定400A的空氣開關在載流量小于200A時頻繁的造成跳閘 現象。在這就使得美式箱變在炎熱地區 使用不能滿足用高峰期的用電量需求，這種現象嚴重的阻礙了美式箱變的正常使用。引起美式箱變內部溫度升高的主要原因是美式箱變內部結構緊湊、密封性較強，在使用過程中高溫高壓側散熱孔滿足不了散熱要求，在炎熱的地區或者季節就使得變壓器內部的熱量無法及時的分散出來，導致美式箱變箱體內部通風、散熱 不暢，這就導致美式箱變內部溫度升高，從而造成美式箱變頻繁的跳閘。因此，為了改善美式箱變的散熱能力，就需要對美式箱變的排風系統進行相應的改造，以改善美式箱變排風系統的散熱能力，從而降低變壓器內部的運行溫度，保證美式箱變的安全經濟運行。

3.美式箱變排風系統的改造分析

通過對美式箱變的排風系統分析，在美式箱變的排風系統改造過程中要通過以下幾方面來改善美式箱變的通風情況，降低美式箱變內部的溫度。

3.1風機設計

在美式箱變的散熱過程中，選擇合適的風機型號才能保證美式箱變的通風散熱能力，從而保證美式箱變的可靠運行。根據熱平衡方程，可計算出美式箱變運行過程中帶走發熱量時的風量，具體計算公式如3-1所示。

式中：L為冷卻空氣流量，m?/s;Q為設備發熱量，KW;ρ為空氣密度，kg/m?;C為空氣比熱，kJ（kg·℃）;T0為冷卻空氣出口溫度，℃;T1冷卻空氣入口溫度，℃;

在美式箱變風機的選用過程中，考慮到風量的泄漏損失及提高散熱的可靠性，在L值的確定過程中需要乘以一個可靠系數，通常可靠系數的值在1.1-1.5之間，考慮到美式箱變在使用過程中風阻較大，L值的可靠系數可以選用1.3，另外，在美式箱變風機的設計過程中，考慮到風阻的存在，風機就不能在最大風量出，這就使得風機的工作點的風量是小于風機的最大風量的。

因此，在美式箱變的排風系統設計選擇風機的過程中，要充分的考慮到美式箱變的使用環境，包括，氣壓、溫度、濕度等，同時對排風系統的管道、各組件運行過程中產生的系統壓力損失進行充分的考慮。在風機的安裝過程中合理的設計排風口，保證美式箱變排風系統的自由進出風，減少零部件安裝過程中所產生的噪音。

3.2改造美式箱變通風面積，增加通風效果

為了增加美式箱變排風系統的通風量，在改造過程中將高壓側的側門進行打口 ，但在實際的應用過程中雖然會比同等條件下的油溫有所下降，但在使用過程中仍不能滿足降溫要求。側門打孔裝網的形式不僅起不到良好的降溫效果，而且降低了美式箱變的安全性能，增加了使用過程中的安全隱患，且使得美式箱變不夠美觀，在使用過程中很可能造成美式箱變的外殼的變形，通過深入研究，借鑒大功率機電設備的散熱方式，在美式箱變的頂部安裝透氣天窗，可以使得美式箱變排風過程中利用熱空氣上的原理，配合側面 通風形成良好的氣流回路，大大的提高了美式箱變排風系統的效率。

3.3注重美式箱變排風系統引線設計

在美式箱變排風系統的改造過程中，要加強對于排風系統引線的重視程度。因為引線作為變壓器的重要組成部分，是保證變壓器系統正常可靠運行的關鍵。在美式箱變的改造過程中要保證引線的連接可靠，避免應用過程中由于各種振動造成引線的松動或者虛接，甚至斷裂的情況發生，這就要求在美式箱變排風系統的改造過程中，要對系統的引線增加防松措施，引線要有一定的余量，連接過程中要采用軟連接的方式，防止美式箱變排風系統的引線在使用過程中損壞甚至斷裂的現象發生。

4.結論

綜上所述，在現代化的電力系統中，美式箱變起到重要的作用，但在應用過程中要加強對于美式箱變排風系統的改造，特別是在一些炎熱的地區，要及時的關注美式箱變運行過程中箱變內部的溫度情況，采用合理的改造措施對美式箱變排風系統進行改造，減少電力系統的跳閘次數，使得美式箱變在我國的電力系統改造中發揮出更加廣泛的作用。

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