基于箱式空冷变冷却效果改造通风风道

摘 要：托电公司5-8号机机组空冷配电室每遇夏季温度陡然升高，过高的温度加重了空冷变配电设备故障发生概率。原本工业空调不能正常工作，现对空冷PC配电室墙体与空冷变本体进行通风风道改造，加强箱式空冷变内部空气流通，达到降低空冷变运行温度的效果，减少相应的运行成本。

关键词：空冷变；风道改造；空气流通；降温；运行成本

引言

空冷PC配电室内有四段空冷PC控制柜，四段MCC控制柜，空冷风机变频器柜40个，4台空冷变和2台空冷备用变。在夏季温度升高时，配电室内过高的温度会增加变配电设备的故障发生概率。由于原配电室内4台工业空调已经不能正常工作，空调的维护和更换费用较高，且不利于节能环保，所以现对空冷PC配电室进行通风风道改造，利用增加轴流风机和给风孔，加强箱式空冷变本体空气流通，起到降低干式变温度的作用，减少运行成本。

1 背景

托电公司5-8号机每间空冷配电室均有4台工作空冷变和2台备用空冷变。空冷变选用的是山东省金曼克具有低噪音、低损耗、过载能力强、机械强度高、电气性能可靠的干式变压器产品。高压线圈采用铜导线绕制，由环氧树脂在真空状态下浇注而成。低压线圈采用铜导线绕制或铜箔绕制而成。变压器均为空气自冷式。

1.1 温升限值

线圈的绝缘耐热等级为F级，温升限值为100K，最热点温度为155℃。

1.2 现场背景

托电公司5-8号600MW火电机组采用空冷为主水冷为辅的水冷却方式，每单台机组空冷岛包括56台空冷风机，夏季大负荷加上环境气温较高时，为满足机组真空度要求，使56台空冷风机转速提高增强散热，便通过低压变频器使其以53-55HZ超频运行，超频运行方式下，风机耗功会平均增加1.3MW，因此，空冷一系列的电气设备-变压器、变频器、电缆、电机、开关等热耗均会增加。常见箱式干变的散热方式多为底部离心风机向器身吹风，迫使器身热量流动，然后散至箱体网孔，或于箱壳顶部安装轴流风机将箱内热量抽排至箱外。但不管哪种方式都要保证箱变内外存在温差，即箱变外的环境温度应较箱变内部低，这样气流带动热量才可以实现交换和消散，且温差越大散热效果越好。当箱变由于负荷原因热耗较高，且位于配电室内，上述两种散热方式已经无法满足箱变散热要求，因为配电室的温度长期较高，箱变内外温差较小，这时，散热速度不及发热速率，便导致了变压器过热。变压器在高温环境下，不仅加速了箱内高压电缆绝缘老化导致电缆终端头绝缘开裂，绝缘性能大大降低，而且使温控器内部线路板因高温显示异常，时有报警及显示故障，另外还加速测温探头引线熔断，探头头氧化致使接触电阻增大，超温报警信号频发。加装临时通风散热装置、更换温控器等运行维护工作量巨大，并且绝缘过热老化、寿命缩短埋下安全隐患。

2 原因分析

干式变压器现有冷却方式为其箱内底部安装6台横流风机，由斜下至斜上将热风吹至变压器箱壁槽孔，散至配电室内，配电室内装设4台7.5kW分体式空调对室内进行降温。箱璧槽孔间隙小，与外界散热效果并不理想，散热并不能形成与外界有效对流，致使空箱体空间内持续维持高温状态。而箱式干式变辐射散热需要配电室内温度相对较低，现实情况是由于室温偏高，再加上工业空调出现故障，室温也持续维持在高温状况。所以空冷变干式变温度一直偏高难以降低。目前电厂用干式变均为箱式，即变压器本体装在独立的金属箱内，仅靠底部6台0.08kW的横流风机冷却，在周围环境温度低，空气流动性好的情况下能保证器身温度在合适范围内。但在环境温度偏高，空气流通不畅的空间，干式变器身温度较高。箱璧槽孔间隙小，与外界散热效果并不理想，散热并不能形成与外界有效对流，致使空箱体空间内持续维持高温状态。而箱式干式变辐射散热需要配电室内温度相对较低，现实情况是由于室温偏高，再加上工业空调出现故障，室温也持续维持在高温状况。所以空冷变干式变温度一直偏高难以降低。

3 处理方案

3.1 方案一：使用空调降温

（1）时间：6个月。（2）费用：51.8万度电量。（3）优点：打开空调可迅速将空冷变配电室温度降低，通过辐射散热降低空冷变本体温度，降温效果好。（4）缺点：维修费用大，日常维护量大，工业空调耗电量大，由于配电室墙体南北面下方开孔，空间不密闭，实际降温并不理想。

3.2 方案二：空冷变风道改造后轴流风机开启降温

（1）时间：全年。（2）费用：2.1万度电量。（3）优点：节约电量，降低能耗，节省维修费用，箱式干式变温度降低幅度满足要求，降低了变压器本体温度，对流降温效果优良。（4）缺点：空冷变风道改造需要工时、人工费用、材料费用。

显而易见，改造空冷风道加装墙体横流风机后，较空调降温有如下优点：

（1）冷却效果好，改造完毕后变压器器身温度由原来的110度下降到85度。（2）减少运行维护工作量，提高设备安全可靠性。温度降低后电缆绝缘老化减慢，电缆头绝缘寿命延长；温控仪运行正常，误报故障率降低；测温探头引线老化、氧化缓慢，测控正常；不再需要加装临时通风散热装置；空调拆除不再需要维护。（3）节约电能及维修费用，首先，改造后的箱式干式变变压器风道加装一台0.3kW的轴流风机，一年全部耗电量仅为2.1万度。较空调节约49万度电量。其次，制冷压缩机的维护及制冷剂的更换等采购工时费用开支更巨。16台空调备件维护更换费用和日常维护费用每年费用颇大。

4 实施

4.1 准备材料

轴流风机、镀锌铁皮风道、软连接、方变圆、吊装减震、防雨弯头，防雨百叶，方形散流器，角铁圆法兰及安装辅材。

4.2 结构布局

（1）电源布置。轴流风机电源整体运用原配电室内原工业空调380V电源。

（2）排风风管。在5、6、7、8号空冷PC配电室空冷变上方加装轴流风机和风管，风管下开口。每台机组4台配电柜尺寸相同，每2台配电柜之间装设一组风管，两组风管分别居中布置。屋内平面布置图如图1，通风装置局部俯视图如图2。

5 效果检查

5.1 质量控制检查

改造后的空冷变箱式干式变，每周定期对其内部铁芯和绕组红外测温，同时观察温控器指示，与实测温度是否出现偏差过大状况。通过启动墙体安装后的通风风机，皮体明显发热，通风口处热风流动，强行对流效果显著，箱式干式变温度较平常下降10-20℃之间。

5.2 总体目标检查

通过改造后的干式变不仅大大降低了测温探头烧损的概率，减少了温控器显示异常故障概率，节省了更换测温探头工作量；而且节省了增加额外临时通风设施，例如增加临时轴流风机对本体吹风以期降温；最后不用再打开箱式柜体柜门，降低人员误触电和小动物进入本体带来的重大事故和设备损坏事件。

5.3 整体效果检查

以7号机1号空冷变为主，空冷变温控仪显示较之前温度下降了10～20℃。

6 结束语

通过对空冷变通风风道改造后，观察一段运行后大大降低了空冷变本体温度，减轻了长时间高温运行压力，减少了空冷变测温探头及温控仪显示故障概率，较日常空调降温着实节能不少。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.干式电力变压器技术参数和要求[S].

[2]金曼克.山东金曼克干式变设备说明书[Z].

作者简介：武军（1989-），男，助理工程师，工科学士，长期从事变配电设备检修工作。