戴岸珏，林 海

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）

1 主变发热问题分析

1.1 设计通风量与主变散热需求比较

变压器负载损耗是计算室内变电站通风量的主要依据。假设变压器是绝热的，其热交换仅在送入室内的空气与室内原有空气之间进行，变压器的损耗都转化为变压器本体温升。根据文献[1]可知：

其中，Q为通风量；T1为送风温度，T2为排风温度；φ为空气要带走的热负荷，包括变压器空载损耗P0和负载损耗Pe。假设额定负载损耗为Pf，负载电流为I，额定电流为I0，则总热负荷φ为：

ρ为空气密度，取1.29 kg/m3；c 为空气比热，取1.005 J/kg·℃；出风口与进风口的温差取经验值10℃[2]。因此，可得：

以110 kV 少年宫站为例，目前装设的主变容量为50 MVA，额定负载损耗约为170 kW，空载损耗P0为23 kW，额定负载损耗Pf为170 kW。根据公司规定，运行电流上限为为额定电流262.4 A。因此，少年宫主变室所需最小通风量Q=887 m3/min。

而少年宫站主变室内装设有两台风量为52 725 m3/h的无雨帽玻璃钢风机，因此，主变室每分钟的通风量为1757.5 m3/min，满足最高负荷时的散热要求。

由分析可知，可以排除因通风量不足而造成的主变油温过高的可能性。

2 风道及风向分析

根据现有技术，许多户内主变室通风降温采用变压器一侧墙体进风，屋顶增设风机进行负压排风的模式。通过实地测量主变四周的风向和风速，判断主变室各处的散热情况。

此处定义换气效率为空气最短的滞留时间与实际主变室内侧平均滞留时间之比。

风向风速数据采集的目标为，在保持足够安全距离的前提下，尽可能准确丰富地反映主变室的风向风速变化。图1 为主变室俯视图，在主变四周取标号为1-8的八个点，这八个点靠近主变散热片，分别采集这八个点在高度为0.2 m、2 m、3.8 m三个平面的风速与风向，具体数据如表1 所示。

由表1 可知，在三个高度上，主变压器左侧的3、4、5 三点的风向角和风速值分别与右侧的1、8、7 三点较为接近。各处的风速和风向可以用向量表示。取高度0.2 m处1、3两点的风向角均值与风速均值作向量，设为a1，定义高度2 m 处与3.8 m 处的平均风向量为a2与a3。同理，取三个高度上，4、8 两点的风向角均值与风速均值作向量b1、b2、b3；5、7 两点的风向角均值与风速均值作向量c1、c2、c3。在主变室左视图中画出这九个向量，如图2 所示。

图1 主变室俯视图

表1 改造前主变四周风速风向值

由图2 可以看出，主变室内气流组织形式不合理，导致主变室各处风速不均匀，c2、b3处风速较大，c1、b2、a3、c3次之，a1、a2风速几乎为0，说明主变室内侧空气流通性差，换气效率低，且风速最快的气流沿c1→b2→a3路径上升。由此可以推断主变室内侧室温及油温偏高的原因：主气流在上升过程中直接从气阻最小处向上穿堂而过，形成一道隔断气帘，使得主变室部分散热片无法与户外空气发生热交换，散热不佳，温度升高形成高温区域，影响该区域的降温。

3 变压器室风道改进方案

3.1 方案设计

本方案对风道进行改向。主要内容是：在百叶窗进风口处加装挡风板，改变风道方向，使空气流经主变靠电缆夹墙侧，消除主变过热的隐患。图3 为改造方案示意图。空气沿百叶窗进入主变室后，因受到挡板阻挡，风向发生改变，空气更集中于主变下端，更多空气流经主变靠电缆夹墙侧，达到加强散热的效果。在进风量不变的情况下，通过减少进风口面积，提高进风速度，加强通过主变下侧的空气流动，缓解主变内侧室温、油温过高的问题。

图2 改造前主变室风向示意图

图3 主变改造方案示意图

3.2 方案实施

引风板采用钢架结构支撑，并在钢架斜面上铺设亚克力板。为减少风阻损耗，设计完成主变室百叶窗高2.1 m，宽5.1 m。进风口面积为10.7 m2。

亚克力板尺寸如图所示。

图4 亚克力板尺寸示意图（数据单位：mm）

3.3 效果检验

加装引风板后，在相同负荷，相同气温的条件下，采集同一主变这八个点，三个平面的风速与风向，结果如图5 所示。由图5 可知，改造后主变室内气流组织形式得到改善，气流通过c1→b1→a1→a2→a3路径流经主变室内侧，提高主变内侧的换气效率，加强主变室内侧与空气的热交换。

4 结论

本次变压器室风道改造主要是针对变电站主变散热片顶部油温过高及主变室内侧气温高进行的质量控制和改进措施。改造前，油温过高，导致变压器风扇频繁启动，变压器损耗过大，并有跳闸的危险。改造后，通风的设计得以优化，主变室内侧换气效率显著提升，主变室内侧气温高及变压器油温明显降低，降低了损耗，减少城市停电时间，保证了供电的安全性。

图5 改造后主变室风向示意图