全户内变电站通风系统数值模拟及优化研究

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全户内变电站作为今后变电站建设的主流,已经纳入到城市规划与建设之中,高电压、大容量的电力变压器置于户内后,虽然具有节约土地、消除噪声干扰和与周围建筑风格相协调等优点,然而却存在着电气设备布置空间狭小、通风不良等缺点。另外,全户内变电站电气设备的发热量会随着用电负荷的变化而变化,这决定了全户内变电站不能照搬其它场所通风散热的研究方法,只能根据自身的特点和要求进行研究。近年来,CFD技术的兴起和突飞猛进的发展,为全户内变电站典型电气设备间通风散热的工程设计和优化提供了新的方式和手段,能够大大地降低研发成本和缩短设计周期。本文将现场测量和数值模拟相结合,首先通过实地调研获得典型全户内变电站通风散热面临的问题及其影响因素,其次进行有针对性的理论分析与优化研究,最终将研究结果用于指导工程优化和设计,达到全户内变电站节能降耗和稳定运行的目的。本研究对三座典型全户内变电站进行实地调研和数据采集,计算表明:散热器的散热量占整个变压器系统损耗发热量的77.66%~85.31%;辐射散热是变压器本体的主要散热方式,占变压器本体散热总量的55.15%~70.25%;对流散热是散热器的主要散热方式,辐射散热仅占2.18%~11.34%。以某110kV全户内变电站作为研究对象,采用Standard κ-ε湍流模型进行数值模拟,得到自然通风临界温度为24℃,夏季极端气候条件下最小机械通风速率为0.3m/s。机械进风口宽度是影响油浸式变压器通风系统散热的最重要因素,机械进风口距离和机械通风速率次之,自然通风速率的影响程度最小。根据可控弱气流通风思想,在不改变变电站整体布置格局的前提下,安装导流结构对气流组织进行优化,如在散热器室进风口处加装导流板、在散热器上方加装导流罩和变压器室通风口处加装导流板。另外分别研究了影响散热器本体散热能力的主要单因素,获得各单因素对散热能力的影响规律。
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