摘要：人們在設(shè)計(jì)中的一些不恰當(dāng)做法和規(guī)范里的一些差異，再加上現(xiàn)成的變壓器房千差萬別，造成變壓器室通風(fēng)效果不佳,通過尋找自然通風(fēng)和機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)存在的問題，找出通風(fēng)散熱的一些解決方法和機(jī)械排風(fēng)量選擇。

    關(guān)鍵詞：變壓器室通風(fēng)；百頁窗；有效面積；自然通風(fēng)；機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)；機(jī)械排風(fēng)量

    隨著社會(huì)的進(jìn)步，電氣化程度的不斷提高，電源容量、配變電設(shè)備均顯現(xiàn)出容量不足或變壓器過熱的現(xiàn)象越來越頻繁。發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的最大作用，降低設(shè)備故障率，高質(zhì)、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地供電，是電力系統(tǒng)義不容辭的責(zé)任。據(jù)對(duì)某區(qū)變電所變壓器故障調(diào)查統(tǒng)計(jì)；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(fēng)方式、通風(fēng)量，正確設(shè)計(jì)變壓器室的通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)降低室內(nèi)配電變壓器的故障率有重要意義。

1 變壓器室溫高的原因

    國家標(biāo)準(zhǔn)圖88D264（下稱國家標(biāo)準(zhǔn)圖）中的變壓器室通風(fēng)窗的面積，是按變壓器室夏季通風(fēng)計(jì)算溫度不超過+35℃（進(jìn)風(fēng)計(jì)算溫度）、出風(fēng)溫度45℃、進(jìn)出風(fēng)溫差不超過15℃的條件要求，設(shè)計(jì)出變壓器室通風(fēng)窗的面積。而變壓器制造廠規(guī)定，變壓器正常使用周圍空氣溫度不超過+40℃。國家標(biāo)準(zhǔn)圖通風(fēng)條件比制造廠規(guī)定的正常使用環(huán)境溫度高了5℃，按國家標(biāo)準(zhǔn)圖中變壓器室的尺寸設(shè)計(jì)的變壓器室，已不符合變壓器對(duì)周圍空氣溫度的要求，夏季氣溫最高時(shí)也是電氣負(fù)荷最大的時(shí)候，變壓器周圍空氣溫度高、負(fù)荷大，變壓器自身溫升過高，變壓器發(fā)生故障就難以避免。

    國家標(biāo)準(zhǔn)圖88D264中，給定變壓器室通風(fēng)窗的面積為有效面積，通風(fēng)窗的有效面積系數(shù)小于1，部分設(shè)計(jì)沒有注意到面積與有效面積之間的差異，設(shè)計(jì)時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)圖中要求的面積向土建提出條件，實(shí)際變壓器室的通風(fēng)窗面積又一次被打了折扣。通風(fēng)窗的面積不滿足變壓器運(yùn)行的要求。

    GB 50060-92第6.0.1條第九款規(guī)定《配電裝置室內(nèi)通道應(yīng)保證暢通無阻,不得設(shè)立門檻，并不應(yīng)有與配電裝置無關(guān)的管路通過》。一些地區(qū)為防鼠類小動(dòng)物進(jìn)入,在變壓器室大門口設(shè)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(wǎng)，變壓器室大門下部的一大塊進(jìn)風(fēng)百葉窗面積恰好被遮擋，使變壓器室的進(jìn)風(fēng)窗有效面積變小, 通風(fēng)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(jìn)深過深，變壓器設(shè)在遠(yuǎn)離變電所墻上的進(jìn)出風(fēng)百頁窗的位置，使變壓器周圍的通風(fēng)效果又被打了折扣。

    新建變壓器室為已建標(biāo)準(zhǔn)廠房的一部分時(shí), 有些變壓器室的設(shè)計(jì)高度受到一定限制,1600kVA、2000 kVA的變壓器室，一些地區(qū)仍然要求采用臺(tái)架式布置，通風(fēng)效果較差。

    為提高變壓器進(jìn)出線端子的對(duì)地距離, 變壓器被安裝在鋼制臺(tái)架上,變壓器室內(nèi)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(tái)架上處于距地面較高的地位, 使變壓器處于室內(nèi)溫度較高的不利地位。

    雖然已在變壓器室出風(fēng)百頁窗旁加設(shè)了排氣扇,進(jìn)行強(qiáng)制換氣,但由于排氣扇的氣流與出風(fēng)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(fā)揮。

    變壓器運(yùn)行損耗加熱室內(nèi)空氣，熱空氣上升與進(jìn)出風(fēng)百頁窗構(gòu)成流動(dòng)氣流通道，進(jìn)出風(fēng)百頁窗的高差越大，空氣流動(dòng)速度越高，通風(fēng)效果越好。在變壓器室大門下部和變壓器室頂部墻面開設(shè)進(jìn)出風(fēng)百頁窗，但是部分變壓器室在變壓器門上半部也開設(shè)百頁窗，即開在上下進(jìn)出風(fēng)百頁窗中部，這使百頁窗的通風(fēng)效果降低。

    變壓器所供負(fù)荷逐年增加，變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，變壓器也未及時(shí)增容，好在隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，變壓器設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的提高，變壓器損耗在下降，過載能力在增強(qiáng)，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(zhì)量問題。

2 變壓器溫升和散熱應(yīng)對(duì)方法

    針對(duì)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(dá)到增強(qiáng)變壓器散熱，降低變壓器溫升的目的。

    注意變壓器房設(shè)計(jì)時(shí)候的通風(fēng)面積是指通風(fēng)有效面積，在變壓器房土建設(shè)計(jì)的時(shí)候要進(jìn)行窗體面積與有效通風(fēng)面積的系數(shù)折算。

    建議拆除變壓器室防鼠欄或?qū)⒎朗箝l改為小網(wǎng)格的防鼠網(wǎng)，以增加變壓器室進(jìn)風(fēng)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(gè)進(jìn)氣窗口，增加進(jìn)風(fēng)口的面積。

    盡量將變壓器安裝在進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口空氣流通之間的位置，增強(qiáng)對(duì)變壓器通風(fēng)的效果。

    將大容量的變壓器落地安裝，采用圍欄或遮網(wǎng)，進(jìn)行安全保護(hù)，防止人員觸及變壓器帶電部位。這樣，變壓器就置于室內(nèi)較低溫度的區(qū)域，增強(qiáng)了變壓器散熱效果。

    排氣扇的安裝位置應(yīng)與變壓器室上方的出風(fēng)口離開較遠(yuǎn)的距離，并保證排氣扇與進(jìn)氣口之間的空氣對(duì)流路徑有效經(jīng)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(nèi)有效的對(duì)流。如果需要室內(nèi)采光，可將房門上方的百頁窗改為玻璃窗。

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(chǎn)單位，可以在變壓器室內(nèi)安設(shè)大型工業(yè)風(fēng)扇甚至空調(diào)，以達(dá)到增加變壓器室散熱降溫的效果。

3 變壓器室通風(fēng)窗的面積和通風(fēng)量

    變壓器室溫偏高可能是上述多種原因中的一種。但經(jīng)分析，我們認(rèn)為最主要的原因是集中在通風(fēng)不良這一點(diǎn)上，而通風(fēng)不良與通風(fēng)面積有莫大的關(guān)系。因此，以下就變壓器室通風(fēng)窗的面積和通風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算分析。

    按變壓器室出風(fēng)溫度為45℃和40℃，采用《建筑電氣設(shè)備安裝調(diào)試技術(shù)》公式計(jì)算變壓器室進(jìn)出風(fēng)窗的面積，并與國家標(biāo)準(zhǔn)圖88D264中的進(jìn)出風(fēng)窗面積進(jìn)行比較，得出結(jié)果如下：由于本計(jì)算采用了新S11變壓器的參數(shù)，其損耗小，當(dāng)變壓器室進(jìn)出風(fēng)溫差為5℃、10℃、15℃時(shí)，本計(jì)算所得的進(jìn)出風(fēng)窗面積略小于88D264中國家標(biāo)準(zhǔn)的面積，符合正常情況。

下面以上述計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，計(jì)算變壓器房不同溫度差時(shí)的通風(fēng)量的需要。

    (1) 根據(jù)《簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》公式(3-1)，G₁ = 3600Q/[（t_p - t_j）Cb]計(jì)算出每小時(shí)的通風(fēng)重量。

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

4 抽風(fēng)機(jī)選擇與配置

    從計(jì)算結(jié)果看，變壓器室進(jìn)出風(fēng)溫差為15℃時(shí)，1600kVA及以下變壓器、進(jìn)出風(fēng)溫差為10℃時(shí)，1000kVA及以下變壓器、進(jìn)出風(fēng)溫差為5℃時(shí)， 630kVA及以下變壓器在變壓器室設(shè)所需自然進(jìn)出風(fēng)窗的面積相對(duì)容易滿足，沒有什么困難。

    在變壓器室所需自然進(jìn)出風(fēng)窗有困難的變壓器室增設(shè)機(jī)械排風(fēng)。機(jī)械排風(fēng)量G₄ = G₂×(1－k), G₄機(jī)械排風(fēng)量, G₂總排風(fēng)量，k為變壓器室自然進(jìn)出風(fēng)窗面積占總面積的比例。標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)出風(fēng)窗面積比最大取1:1.5，增設(shè)機(jī)械排風(fēng)僅補(bǔ)償排風(fēng)量，進(jìn)風(fēng)窗面積未補(bǔ)償，所以進(jìn)出風(fēng)窗面積比可按1:2，則可求出機(jī)械排風(fēng)量。

    采用以進(jìn)出風(fēng)百頁窗加機(jī)械排風(fēng)，共同完成變壓器室的通風(fēng)任務(wù)。達(dá)到夏季和變壓器負(fù)荷較滿時(shí)，排風(fēng)機(jī)需投入運(yùn)行。進(jìn)風(fēng)溫度為25℃及以下或變壓器負(fù)荷在50%及以下時(shí)，排風(fēng)扇均可停運(yùn)。通風(fēng)機(jī)選擇DGF型風(fēng)機(jī)，安裝在變壓器室一面或兩面?zhèn)葔ψ罡咛?，變壓器室?nèi)連1.5~2.0m長的矩形風(fēng)管，室外管口與外墻面垂直，室外管口內(nèi)設(shè)不大于5×5mm²孔的鐵絲網(wǎng)，外設(shè)自動(dòng)百頁窗扇（風(fēng)機(jī)起動(dòng)，風(fēng)力正壓打開風(fēng)頁，風(fēng)機(jī)停止風(fēng)頁靠自重落下，關(guān)閉通風(fēng)管）。計(jì)算表明，不同容量變壓器在不同溫度差時(shí)，采用不同臺(tái)數(shù)的抽風(fēng)機(jī)，以滿足通風(fēng)散熱的需要。

5 結(jié)論

    變壓器的溫度上升和散熱與多種因素有關(guān)，比較復(fù)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(fù)載能力，在自然對(duì)流通風(fēng)方面，我們要更加注意有效的通風(fēng)面積和有效的對(duì)流通道，以提高對(duì)自然對(duì)流通風(fēng)的效果，在自然通風(fēng)不能滿足的情況下，我們必須采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)，采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)應(yīng)注意抽氣扇安裝的位置和在不同溫度差時(shí)所需要的通風(fēng)量，以達(dá)到強(qiáng)制通風(fēng)散熱降溫的目的。

來源：中國農(nóng)村電氣化信息網(wǎng)