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1、有效降低室内电力变压器温升的方法1 前言随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，社会对电力的需求也急剧增加。江苏省的统计资料表明，近几年江苏的经济增长率为9-11%，电力负荷的增长率达到7.74%。电力供应是靠高压电网输送的，作为用电量大的城市区域必须建设稠密的电网和不同等级的变电站，以便传输和分配电能。城市既是经济发达的区域，也是人口集中的区域，因此城市变电站的建设绝大部分是室内变电所。这些室内变电所在解决了城市电力需求的同时，又带来了一些安全生产和环境污染的问题，这些问题在高负荷、高温运行时的矛盾尤其突出。主要体现在高负荷、高温运行时，城市室内变电所的运行由于受到变电所室内环境的约束而
2、影响其安全稳定运行，以及由于变电所的运行所带来的噪声等环境污染扰民问题。2. 室内变电所的布局及存在问题2.1 室内变电所的常规布局电力变压器的冷却方式可以分为自冷和风冷两种类型，变压器的本体结构主要由铁心、绕组线圏、油箱和其它附件构成。室内变电所就是将变压器、电容器及接地变等变电设备均放置在室内的变电所，通常采用3层或4层综合布置形式。2.2 室内变电所的存在问题室内变电所是基于防治噪声污染和城市景观要求设计的，它比室外变电站的噪声污染要小很多。室内变电所存在两个主要问题需要解决，一是通风散热问题，二是噪声污染问题。室内变电所的变压器室有一个问题常常被忽视，那就是在考虑变压器室的要求时，只重
3、点考虑了安装尺寸和绝缘距离的要求而对变压器的散热能力考虑得不够成分，在考虑散热时认为有通风就可以了，对变压器室的实际散热能力却未认真加以研究。有些室内变电所竟存在室内气流堵塞、短路等极端情况，严重影响了变压器室的散热通风。这种片面的考虑，可能会因为变压器室的散热能力不够，致使变压器运行过程中发生过热，导致变压器故障发生。2.2.1室内变的通风散热问题室内变压器的使用寿命在很大程度上取决于其长期工作的温升。如果变压器室内没有足够的通风条件，将致使运行电力变压器的油温上升，将加速其部件损坏和绝缘老化，缩短其使用寿命。某区变电所的变压器故障调查统计显示，由于变压器温度过高造成的故障次数占总故障的67
4、.09%,因此，合理设计变压器室通风方式、通风量等通风系统的主要参数，对降低室内变压器的故障率有重要意义。变压器的运行过程中会产生大量的热量，如果不将变压器室内的热量及时排出，将影响变压器的温升，危及变压器的安全运行。电力变压器的散热量的理论计算为Q=860N（kW/h），其中N为变压器的铁损和铜损。为保证电力变压器的正常运行，变压器的室内温度一般要求不超出45。在高负荷、高温状态的夏季运行时，进入室内变电所的空气温度可以达到35甚至更高，按照理论计算，1台110kV的电力变压器需要的通风量在6-8万m3/h。要保证室内电力变压器如此大的通风量，必须要有很大的进风口和出风口，通过进、出风口的自
5、然风散热；或者通过强制性的机械通风，以保证变电室内的温度在安全阈值以下。2.2.2室内变的噪声污染问题室内电力变压器的检修门、采光窗户、变压器室进、出风口灯都会使室内变压器的运行噪声泄漏到室外，使室内变电所的降噪效果大大降低。江苏省110kV室内变电所的运行噪声调查表明，室内电力变压器的噪声在65-85dB(A)之间，而对应的变电室门外、窗外和通风口的噪声仍然达到60dB(A)以上。对于城市区域的变电所，国家允许的环境噪声标准是白天在55-60dB(A)之间，夜间在45-50dB(A)之间，所以室内变电所厂界噪声超出夜间环境噪声标准至少10-15dB(A)。3. 降低室内变压器温升的方法对于厂
6、界噪声超标的室内电力变电所来说，降低室内变压器温升和噪声治理可以合并一起处理。对于厂界噪声达标不超标的室内电力变电所来说，可以对室内变压器温升进行单独处理。3.1 厂界噪声超标的室内电力变电所对于厂界噪声超标的室内电力变电所来说，降低室内变压器温升和噪声治理可以合并一起处理，主要从吸声、隔声、消声和散热通风等方面进行治理。3.1.1降低变压器的本体噪声降低变压器本体噪声是根据变压器的本体结构、发声机理和传递振动的途径采取针对性的措施。主要包括控制硅钢片磁致伸缩产生的噪声，优化铁心尺寸、结构等降低变压器噪声，降低油箱（包括变压器外壳）的噪声以及降低变压器冷却系统的噪声等措施。3.1.2控制变压器
7、噪声对外环境的污染控制变压器噪声对外环境污染的处理措施包括变压器室内墙面、顶面等处的吸声处理，变压器室内门、窗等漏声位置的隔声处理，变压器室进、出口风道的消声处理以及电力变压器的隔振处理。3.1.3降低变压器的运行温升变压器在变更输电电压的同时会释放出大量的热能，为了保证电力变压器的安全稳定运行，必须降低电力变压器的本体温度。降低室内变压器温升可以和噪声治理一起处理，主要是从散热通风方面进行处理。运行电力变压器的降温在其设计制造时已经有了充分的考虑，主要是通过变压器的循环油路、风扇以及外壳和散热片散热等多途径实现变压器本体的降温。对于室内电力变压器来说，需要保持变压器室内的空气温度不要太高，否
8、则会影响电力变压器散热，因此，需要通过对变压器室内的通风散热来实现而降低变压器室内的空气温度。3.1.4变压器室的通风处理降低室内变压器的温升首先需要有变压器室内空气的温度保证，因此需要考虑变压器室充分的散热通风量，才能保证高负荷、高温运行时室内变电所的安全稳定运行。早期室内变电所的通风处理设计时一般是采取自然通风方式，但由于受电力变电所所处的位置、占地、环境等因素的影响，在自然通风时变压器室的散热通风量无法满足电力变压器安全稳定运行所需要的散热通风量，因此在高负荷、高温运行时室内变电所需要采取开启门窗、人工洒水等降温措施来保证电力变压器的安全稳定运行。近期室内电力变压器的通风处理采用机械通风
9、处理，使变压器室内空气形成良性循环，加快了变压器室内的热量交换，很好地解决了室内变电所高负荷、高温运行时电力变压器的温升问题。3.2 厂界噪声达标的室内电力变电所对于厂界噪声达标的室内电力变电所来说，在高负荷、高温运行状态的夏季运行时，往往存在由于电力变压器的温升过高而需要采取开启门窗、人工洒水等降温措施来降低变压器的过度温升，从而保证电力变压器的安全稳定运行。同时，由于采取了开启门、窗等的措施带来了噪声等环境污染扰民问题。3.2.1变压器室的通风量确定在高负荷、高温运行时室内变电所的安全稳定运行需要有充分的散热通风量。电力变压器安全稳定运行所需要的理论散热通风量V = Q/（crt）式中，Q
10、为变压器需要的散热量（kcal/h），Q=860N，N为变压器的功率损耗；c为空气的比热比，其值为0.24Kcal/kg；r为空气的比重，为1.2kg/m3；t为温度差。电力变压器高负荷、高温运行时江苏省的夏季室外空气温度在35左右，当t取10时，根据理论计算，1台电压为110kV容量为50MVA变压器室的散热通风量在80000m3/h左右，即整个变压器室每小时的通风量达到80000m3左右时可以保证电力变压器的安全稳定运行。变压器室通风量的大小由通风面积和通风风速两个因素决定。一般变压器室的通风都是采取自然通风的方式，其风速不可能大，只能达到3 m/s左右，因此自然通风时80000m3/h的
11、通风量需要的有效通风面积达7.4m2以上，这是一般室内变电所难以达到的面积。如果采取机械强制通风，其风速可以大得多，但存在的问题是风速太大也会导致气流再生噪声，在机械通风的状态下进、出风口的有效通风面积须达到2.8 m2以上。3.2.2变压器室的通风处理措施电力变压器室的机械通风可以有3种方式：第一是负压进风方式，该通风机理是在变压器室的出风口加设排风风机，由排风风机将室内空气排出，使变压器室内形成负压，室外的冷空气从进风口进入到变压器室内，使室内形成气路循环。第二是增压排风方式，该方式是在变压器室的进风口加设进风风机，使室内气压升高，压力廹使室内的热空气从出风口排至变电室外。第三种是机械进风
12、和机械出风共用方式，进、出口风机的动力使变压器室内的空气形成循环，完成变压器室内的热交换。变压器室通风处理的目的是保持室内电力变压器的通风散热，因此选择通风风机时需要达到足够的冷却风量。根据理论推算， 110kV变压器的散热通风量需要达到6-8万m3/h的冷却风量才能保证变压器的夏季正常运行。变压器室的通风处理需要注意进、出风口的风速不宜太高，因为风速太高的高速气流会产生再生噪声。3.2.3变压器室内的自动温控计算机的发展和各种敏感元件的开发使自动行化控制技术产生了的飞跃发展，变压器室的温度自动控制采取单片机和温度敏感探头是十分容易实现的。自动温控的结构形式为将计算机一头连接风机，一头连接热敏
13、探头。将热敏探头安装在需要进行温度控制的变电房内，计算机利用热敏探头不间断地监测着变电房内的温度。一旦温度超过设定的上限阈值，计算机就开启风机运行，在风机运行后室内温度下降，当温度低于设定的下限阈值，计算机就命令风机关闭。3.2.4变压器室的风道消声处理变压器室的噪声除了从门、窗向外环境辐射以外，还通过进、出口风道向外环境辐射。由于进、出口风道承担着变压器室内的通风散热任务，因此进、出口风道不能象门、窗等一样采取隔声处理。由于高速气流会产生再生噪声，因此变压器室的通风处理需要控制风速不要太高，在变压器室的进、出风口需要进行通风管道的消声处理，消声处理的有效通风面积要满足变压器室的散热通风要求。
14、变压器室的进、出口风道采取消声处理以后，既控制了变压器运行噪声的外传，又保证了电力变压器的安全稳定运行。4. 结论与建议由于城市的室内变电所大多位于居民集中区，它们在提供电力服务的同时也干扰着人们的正常生活、工作、学习和休息。为了保证电力变电所的安全、稳定和环保运行，需要对室内变电所的噪声污染进行控制，同时，保证变压器室内的通风散热量足以有效降低室内变压器的温升。室内变压器通风散热的好坏关系到电力变压器的安全、稳定运行和安全供电问题。室内电力变压器采用机械通风处理，使变压器室内空气形成良性循环，加快了变压器室内的热量交换，苏州供电公司有关室内变电所的运行显示，采用机械通风处理以后室内电力变压器的温升比采取自然通风的原室内电力变压器的温升至少降低10以上。采用机械式通风处理很好地解决了室内变电所高负荷、高温运行时电力变压器的温升问题。