基于箱式空冷變冷卻效果改造通風風道

摘 要：托電公司5-8號機機組空冷配電室每遇夏季溫度陡然升高，過高的溫度加重了空冷變配電設(shè)備故障發(fā)生概率。原本工業(yè)空調(diào)不能正常工作，現(xiàn)對空冷PC配電室墻體與空冷變本體進行通風風道改造，加強箱式空冷變內(nèi)部空氣流通，達到降低空冷變運行溫度的效果，減少相應(yīng)的運行成本。

關(guān)鍵詞：空冷變；風道改造；空氣流通；降溫；運行成本

引言

空冷PC配電室內(nèi)有四段空冷PC控制柜，四段MCC控制柜，空冷風機變頻器柜40個，4臺空冷變和2臺空冷備用變。在夏季溫度升高時，配電室內(nèi)過高的溫度會增加變配電設(shè)備的故障發(fā)生概率。由于原配電室內(nèi)4臺工業(yè)空調(diào)已經(jīng)不能正常工作，空調(diào)的維護和更換費用較高，且不利于節(jié)能環(huán)保，所以現(xiàn)對空冷PC配電室進行通風風道改造，利用增加軸流風機和給風孔，加強箱式空冷變本體空氣流通，起到降低干式變溫度的作用，減少運行成本。

1 背景

托電公司5-8號機每間空冷配電室均有4臺工作空冷變和2臺備用空冷變?？绽渥冞x用的是山東省金曼克具有低噪音、低損耗、過載能力強、機械強度高、電氣性能可靠的干式變壓器產(chǎn)品。高壓線圈采用銅導(dǎo)線繞制，由環(huán)氧樹脂在真空狀態(tài)下澆注而成。低壓線圈采用銅導(dǎo)線繞制或銅箔繞制而成。變壓器均為空氣自冷式。

1.1 溫升限值

線圈的絕緣耐熱等級為F級，溫升限值為100K，最熱點溫度為155℃。

1.2 現(xiàn)場背景

托電公司5-8號600MW火電機組采用空冷為主水冷為輔的水冷卻方式，每單臺機組空冷島包括56臺空冷風機，夏季大負荷加上環(huán)境氣溫較高時，為滿足機組真空度要求，使56臺空冷風機轉(zhuǎn)速提高增強散熱，便通過低壓變頻器使其以53-55HZ超頻運行，超頻運行方式下，風機耗功會平均增加1.3MW，因此，空冷一系列的電氣設(shè)備-變壓器、變頻器、電纜、電機、開關(guān)等熱耗均會增加。常見箱式干變的散熱方式多為底部離心風機向器身吹風，迫使器身熱量流動，然后散至箱體網(wǎng)孔，或于箱殼頂部安裝軸流風機將箱內(nèi)熱量抽排至箱外。但不管哪種方式都要保證箱變內(nèi)外存在溫差，即箱變外的環(huán)境溫度應(yīng)較箱變內(nèi)部低，這樣氣流帶動熱量才可以實現(xiàn)交換和消散，且溫差越大散熱效果越好。當箱變由于負荷原因熱耗較高，且位于配電室內(nèi)，上述兩種散熱方式已經(jīng)無法滿足箱變散熱要求，因為配電室的溫度長期較高，箱變內(nèi)外溫差較小，這時，散熱速度不及發(fā)熱速率，便導(dǎo)致了變壓器過熱。變壓器在高溫環(huán)境下，不僅加速了箱內(nèi)高壓電纜絕緣老化導(dǎo)致電纜終端頭絕緣開裂，絕緣性能大大降低，而且使溫控器內(nèi)部線路板因高溫顯示異常，時有報警及顯示故障，另外還加速測溫探頭引線熔斷，探頭頭氧化致使接觸電阻增大，超溫報警信號頻發(fā)。加裝臨時通風散熱裝置、更換溫控器等運行維護工作量巨大，并且絕緣過熱老化、壽命縮短埋下安全隱患。

2 原因分析

干式變壓器現(xiàn)有冷卻方式為其箱內(nèi)底部安裝6臺橫流風機，由斜下至斜上將熱風吹至變壓器箱壁槽孔，散至配電室內(nèi)，配電室內(nèi)裝設(shè)4臺7.5kW分體式空調(diào)對室內(nèi)進行降溫。箱璧槽孔間隙小，與外界散熱效果并不理想，散熱并不能形成與外界有效對流，致使空箱體空間內(nèi)持續(xù)維持高溫狀態(tài)。而箱式干式變輻射散熱需要配電室內(nèi)溫度相對較低，現(xiàn)實情況是由于室溫偏高，再加上工業(yè)空調(diào)出現(xiàn)故障，室溫也持續(xù)維持在高溫狀況。所以空冷變干式變溫度一直偏高難以降低。目前電廠用干式變均為箱式，即變壓器本體裝在獨立的金屬箱內(nèi)，僅靠底部6臺0.08kW的橫流風機冷卻，在周圍環(huán)境溫度低，空氣流動性好的情況下能保證器身溫度在合適范圍內(nèi)。但在環(huán)境溫度偏高，空氣流通不暢的空間，干式變器身溫度較高。箱璧槽孔間隙小，與外界散熱效果并不理想，散熱并不能形成與外界有效對流，致使空箱體空間內(nèi)持續(xù)維持高溫狀態(tài)。而箱式干式變輻射散熱需要配電室內(nèi)溫度相對較低，現(xiàn)實情況是由于室溫偏高，再加上工業(yè)空調(diào)出現(xiàn)故障，室溫也持續(xù)維持在高溫狀況。所以空冷變干式變溫度一直偏高難以降低。

3 處理方案

3.1 方案一：使用空調(diào)降溫

（1）時間：6個月。（2）費用：51.8萬度電量。（3）優(yōu)點：打開空調(diào)可迅速將空冷變配電室溫度降低，通過輻射散熱降低空冷變本體溫度，降溫效果好。（4）缺點：維修費用大，日常維護量大，工業(yè)空調(diào)耗電量大，由于配電室墻體南北面下方開孔，空間不密閉，實際降溫并不理想。

3.2 方案二：空冷變風道改造后軸流風機開啟降溫

（1）時間：全年。（2）費用：2.1萬度電量。（3）優(yōu)點：節(jié)約電量，降低能耗，節(jié)省維修費用，箱式干式變溫度降低幅度滿足要求，降低了變壓器本體溫度，對流降溫效果優(yōu)良。（4）缺點：空冷變風道改造需要工時、人工費用、材料費用。

顯而易見，改造空冷風道加裝墻體橫流風機后，較空調(diào)降溫有如下優(yōu)點：

（1）冷卻效果好，改造完畢后變壓器器身溫度由原來的110度下降到85度。（2）減少運行維護工作量，提高設(shè)備安全可靠性。溫度降低后電纜絕緣老化減慢，電纜頭絕緣壽命延長；溫控儀運行正常，誤報故障率降低；測溫探頭引線老化、氧化緩慢，測控正常；不再需要加裝臨時通風散熱裝置；空調(diào)拆除不再需要維護。（3）節(jié)約電能及維修費用，首先，改造后的箱式干式變變壓器風道加裝一臺0.3kW的軸流風機，一年全部耗電量僅為2.1萬度。較空調(diào)節(jié)約49萬度電量。其次，制冷壓縮機的維護及制冷劑的更換等采購工時費用開支更巨。16臺空調(diào)備件維護更換費用和日常維護費用每年費用頗大。

4 實施

4.1 準備材料

軸流風機、鍍鋅鐵皮風道、軟連接、方變圓、吊裝減震、防雨彎頭，防雨百葉，方形散流器，角鐵圓法蘭及安裝輔材。

4.2 結(jié)構(gòu)布局

（1）電源布置。軸流風機電源整體運用原配電室內(nèi)原工業(yè)空調(diào)380V電源。

（2）排風風管。在5、6、7、8號空冷PC配電室空冷變上方加裝軸流風機和風管，風管下開口。每臺機組4臺配電柜尺寸相同，每2臺配電柜之間裝設(shè)一組風管，兩組風管分別居中布置。屋內(nèi)平面布置圖如圖1，通風裝置局部俯視圖如圖2。

5 效果檢查

5.1 質(zhì)量控制檢查

改造后的空冷變箱式干式變，每周定期對其內(nèi)部鐵芯和繞組紅外測溫，同時觀察溫控器指示，與實測溫度是否出現(xiàn)偏差過大狀況。通過啟動墻體安裝后的通風風機，皮體明顯發(fā)熱，通風口處熱風流動，強行對流效果顯著，箱式干式變溫度較平常下降10-20℃之間。

5.2 總體目標檢查

通過改造后的干式變不僅大大降低了測溫探頭燒損的概率，減少了溫控器顯示異常故障概率，節(jié)省了更換測溫探頭工作量；而且節(jié)省了增加額外臨時通風設(shè)施，例如增加臨時軸流風機對本體吹風以期降溫；最后不用再打開箱式柜體柜門，降低人員誤觸電和小動物進入本體帶來的重大事故和設(shè)備損壞事件。

5.3 整體效果檢查

以7號機1號空冷變?yōu)橹?，空冷變溫控儀顯示較之前溫度下降了10～20℃。

6 結(jié)束語

通過對空冷變通風風道改造后，觀察一段運行后大大降低了空冷變本體溫度，減輕了長時間高溫運行壓力，減少了空冷變測溫探頭及溫控儀顯示故障概率，較日?？照{(diào)降溫著實節(jié)能不少。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標準.干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求[S].

[2]金曼克.山東金曼克干式變設(shè)備說明書[Z].

作者簡介：武軍（1989-），男，助理工程師，工科學士，長期從事變配電設(shè)備檢修工作。