变压器室通风探讨

    摘要：人们在设计中的一些不恰当做法和规范里的一些差异，再加上现成的变压器房千差万别，造成变压器室通风效果不佳,通过寻找自然通风和机械强制通风存在的问题，找出通风散热的一些解决方法和机械排风量选择。

    关键词：变压器室通风；百页窗；有效面积；自然通风；机械强制通风；机械排风量

    随着社会的进步，电气化程度的不断提高，电源容量、配变电设备均显现出容量不足或变压器过热的现象越来越频繁。发挥现有设备的最大作用，降低设备故障率，高质、稳定、连续、可靠地供电，是电力系统义不容辞的责任。据对某区变电所变压器故障调查统计；变压器故障79次，由于变压器温度过高造成的故障53次，占总故障的67.09%。所以，探讨变压器室的温度、通风方式、通风量，正确设计变压器室的通风系统，对降低室内配电变压器的故障率有重要意义。

1 变压器室温高的原因

    国家标准图88D264（下称国家标准图）中的变压器室通风窗的面积，是按变压器室夏季通风计算温度不超过+35℃（进风计算温度）、出风温度45℃、进出风温差不超过15℃的条件要求，设计出变压器室通风窗的面积。而变压器制造厂规定，变压器正常使用周围空气温度不超过+40℃。国家标准图通风条件比制造厂规定的正常使用环境温度高了5℃，按国家标准图中变压器室的尺寸设计的变压器室，已不符合变压器对周围空气温度的要求，夏季气温最高时也是电气负荷最大的时候，变压器周围空气温度高、负荷大，变压器自身温升过高，变压器发生故障就难以避免。

    国家标准图88D264中，给定变压器室通风窗的面积为有效面积，通风窗的有效面积系数小于1，部分设计没有注意到面积与有效面积之间的差异，设计时按标准图中要求的面积向土建提出条件，实际变压器室的通风窗面积又一次被打了折扣。通风窗的面积不满足变压器运行的要求。

    GB 50060-92第6.0.1条第九款规定《配电装置室内通道应保证畅通无阻,不得设立门槛，并不应有与配电装置无关的管路通过》。一些地区为防鼠类小动物进入,在变压器室大门口设置一道高0.6m的防鼠闸即门槛，变压器室大门上下百叶加筛网，变压器室大门下部的一大块进风百叶窗面积恰好被遮挡，使变压器室的进风窗有效面积变小, 通风效果变差。

    新建变电所中的变压器室尺寸，受整栋建筑物柱距的限制，有些变压器室的进深过深，变压器设在远离变电所墙上的进出风百页窗的位置，使变压器周围的通风效果又被打了折扣。

    新建变压器室为已建标准厂房的一部分时, 有些变压器室的设计高度受到一定限制,1600kVA、2000 kVA的变压器室，一些地区仍然要求采用台架式布置，通风效果较差。

    为提高变压器进出线端子的对地距离, 变压器被安装在钢制台架上,变压器室内温度随距地面的高度不同而不同, 距地面的高度越高温度越高, 变压器被安装在钢制台架上处于距地面较高的地位, 使变压器处于室内温度较高的不利地位。

    虽然已在变压器室出风百页窗旁加设了排气扇,进行强制换气,但由于排气扇的气流与出风百页窗气流间相互较近接近短路,致使排气扇的效率没有充分得到发挥。

    变压器运行损耗加热室内空气，热空气上升与进出风百页窗构成流动气流通道，进出风百页窗的高差越大，空气流动速度越高，通风效果越好。在变压器室大门下部和变压器室顶部墙面开设进出风百页窗，但是部分变压器室在变压器门上半部也开设百页窗，即开在上下进出风百页窗中部，这使百页窗的通风效果降低。

    变压器所供负荷逐年增加，变压器超负荷运行，变压器也未及时增容，好在随着科学技术的进步，变压器设计和制造技术的提高，变压器损耗在下降，过载能力在增强，缓解了一些变压器室温升高带来问题。

    不过，部分变压器本身还存在损耗过高等质量问题。

2 变压器温升和散热应对方法

    针对变压器温升和散热的上述原因，我们建议采用以下一些措施，达到增强变压器散热，降低变压器温升的目的。

    注意变压器房设计时候的通风面积是指通风有效面积，在变压器房土建设计的时候要进行窗体面积与有效通风面积的系数折算。

    建议拆除变压器室防鼠栏或将防鼠闸改为小网格的防鼠网，以增加变压器室进风口的面积。也可以在变压器室门以外，靠近地面约40cm的墙体的下方多开几个进气窗口，增加进风口的面积。

    尽量将变压器安装在进风口与出风口空气流通之间的位置，增强对变压器通风的效果。

    将大容量的变压器落地安装，采用围栏或遮网，进行安全保护，防止人员触及变压器带电部位。这样，变压器就置于室内较低温度的区域，增强了变压器散热效果。

    排气扇的安装位置应与变压器室上方的出风口离开较远的距离，并保证排气扇与进气口之间的空气对流路径有效经过变压器，以增加变压器散热的效果。

    将变压器室室门上方的百页取消，增加室内有效的对流。如果需要室内采光，可将房门上方的百页窗改为玻璃窗。

尽可能采用低损耗的变压器，或采用带宽散热片的散热效果较好的变压器。

    有条件的生产单位，可以在变压器室内安设大型工业风扇甚至空调，以达到增加变压器室散热降温的效果。

3 变压器室通风窗的面积和通风量

    变压器室温偏高可能是上述多种原因中的一种。但经分析，我们认为最主要的原因是集中在通风不良这一点上，而通风不良与通风面积有莫大的关系。因此，以下就变压器室通风窗的面积和通风量进行计算分析。

    按变压器室出风温度为45℃和40℃，采用《建筑电气设备安装调试技术》公式计算变压器室进出风窗的面积，并与国家标准图88D264中的进出风窗面积进行比较，得出结果如下：由于本计算采用了新S11变压器的参数，其损耗小，当变压器室进出风温差为5℃、10℃、15℃时，本计算所得的进出风窗面积略小于88D264中国家标准的面积，符合正常情况。

下面以上述计算结果为依据，计算变压器房不同温度差时的通风量的需要。

    (1) 根据《简明通风设计手册》公式(3-1)，G₁ = 3600Q/[（t_p - t_j）Cb]计算出每小时的通风重量。

    (2)将上式计算结果除以空气的密度，将每小时的通风重量化为每小时的通风体积量，即G₂ = G₁/r，查《简明通风设计手册》表1-3，干空气在100kPa压力下密度；干空气温度为35℃时的密度r = 1.11kg/m³；在40℃时的密度r = 1.092kg/m³；50℃时的密度r = 1.056 kg/m³；45℃时的密度可按r = (1.092 + 1.056)/2 = 1.074 kg/m³。代入公式，得到不同容量变压器在不同温度差时的自然通风量的数据。

4 抽风机选择与配置

    从计算结果看，变压器室进出风温差为15℃时，1600kVA及以下变压器、进出风温差为10℃时，1000kVA及以下变压器、进出风温差为5℃时， 630kVA及以下变压器在变压器室设所需自然进出风窗的面积相对容易满足，没有什么困难。

    在变压器室所需自然进出风窗有困难的变压器室增设机械排风。机械排风量G₄ = G₂×(1－k), G₄机械排风量, G₂总排风量，k为变压器室自然进出风窗面积占总面积的比例。标准图进出风窗面积比最大取1:1.5，增设机械排风仅补偿排风量，进风窗面积未补偿，所以进出风窗面积比可按1:2，则可求出机械排风量。

    采用以进出风百页窗加机械排风，共同完成变压器室的通风任务。达到夏季和变压器负荷较满时，排风机需投入运行。进风温度为25℃及以下或变压器负荷在50%及以下时，排风扇均可停运。通风机选择DGF型风机，安装在变压器室一面或两面侧墙最高处，变压器室内连1.5~2.0m长的矩形风管，室外管口与外墙面垂直，室外管口内设不大于5×5mm²孔的铁丝网，外设自动百页窗扇（风机起动，风力正压打开风页，风机停止风页靠自重落下，关闭通风管）。计算表明，不同容量变压器在不同温度差时，采用不同台数的抽风机，以满足通风散热的需要。

5 结论

    变压器的温度上升和散热与多种因素有关，比较复杂，我们要清楚分析其主要的温升原因，找出解决的办法，尽最大可能的增加散热减少温升，以降低变压器的损耗和提高变压器的负载能力，在自然对流通风方面，我们要更加注意有效的通风面积和有效的对流通道，以提高对自然对流通风的效果，在自然通风不能满足的情况下，我们必须采用机械强制通风，采用机械通风时应注意抽气扇安装的位置和在不同温度差时所需要的通风量，以达到强制通风散热降温的目的。

来源：中国农村电气化信息网