常用变配电室排风风量计算方法比较
一、摘要
厂用配电装置室内通常布置有干式变压器。干式变压器设备散热量较大，对变配电室排风量的影响较大。因此准确确定变压器发热量对于通风系统设计而言显得尤为重要。
本文以实际工程为例分别采用常用的三种算法：a.换气次数法；b.估算法；c.详细计算法，分别计算变电室排风风量并对其进行比较。
关键字：变配电室；通风；设计
二、工程概况
本设计为天津某公司工务楼变电室通风系统设计。变电室位于公务楼首层，面积为222㎡，层高4.1m，无值班室。火灾危险等级为：丙类，据[7]《建筑设计防火规范》因面积F=222㎡＜300㎡，故不需设置排烟系统。
变电室内设备：(由电气专业提供)
干式变压器 2000kV·A 4 台；
高压开关柜 8 面；
低压开关柜 20 面；
低压电容补偿柜 8 面；
高压电容补偿柜 0 面。
证据效力
三、室内外设计参数 (地点：天津 塘沽)
1.设计送温度(夏季通风室室外计算温度)ts：28℃；
2.设计排风温度(室内设计温度)tp：33℃＜40℃；
3.设计送排风温差△t=5℃。
设计排风温度依据：
查[4]天津(塘沽)夏季通风室外计算温度：28℃；
查[6]第4.5.2条继电器室、电力电容器室、蓄电池室及屋内配电装置室的夏季室温不宜超过40℃；查[5]P162第四节1.3.5对布置有干式变压器的厂用配电装置室，设备厂家要求室温不高于40℃。如果考虑安全及其他不可预见因素，室温宜控制在35℃以下。
故，设计排风温度满足要求。
四、通风系统选型
采用边墙风机机械排风，侧墙开防雨百叶自然补风。
此次本文只针对机械排风部分进行比较讨论，故不涉及补风部分的计算。
（查[5]P163第四节2.2.1对于周围空气干净且夏季室外通风温度低于或等于28℃的地区，厂用配电装置室可以采用自然进风机械排风系统。）
五、排风风量计算比较
（一）换气次数法
查[1]P60 4.4.2-2)换气次数法确定排风风量，变电室5~8次/h。
L= n·V (m³/h)
n ——换气次数，次/h；
V——房间体积，m³；
取n=8次/h，得总排风量LA=n·V=8×222×4.1=7281.60(m³/h)
（二）估算法
1. 设备散热Q(kW)：
(1)变压器：(散热详见[1]P60 4.4.2-4，式4.4.2)
QPb=(1-η1)·η2·Φ·W=(0.0126~0.0152)·W (kW)
式中η1 ——变压器效率，一般取机械设计及理论0.98；
η2 ——变压器负荷率，一般取0.70~0.95；
Φ ——变压器功率因数，一般取0.90~0.95；
W ——变压器功率(kV·A)。
∵W=4×2000=8000(kV·A)
∴取QPb=0.0126·W=0.0126·8000=100.8(kW)
(2) 高压开关柜[2]——高压开关柜损耗按梦见吃花生米200W/台[2]估算，本项目共8面高压开关柜，则
高压开关柜热损失 Q1=1.6kW
(3)高压电容器柜Q2——无
(4)低压开关柜[2]——低压开关柜损耗按300W/台[2]估算，本项目共20面低压开关柜，则
低压开关柜热损失 Q3=6 kW
(5) 低压电容器柜[2]——低压电容器柜损耗按4W/kvar估算，则高压电容器柜热损失
Q4=4×(8000×0.35)=11.2 (kW)
注：电气专业提关于补偿电容器损耗，要求电容柜补偿量至少为30%的变压器的容量，故取补偿系数为0.35。
其余热损失忽略不计，则变电室总余热量为：
∑Q=QPb+Q1+Q2+Q3+Q4=100.8+1.6+0+6+11.2=119.6 (kW)
3.采用全面排风方式消除室内余热，排风量LA(m³/h)：
Q=(L/3600)·Cp·ρ(tp-ts) (kW)
式中Q——室内显热散热量(kW)；
Cp——空气比热容，Cp=1.01(kJ/kg)；
ρ ——空气密度，ρ=1.2(kg/m³)；
tp ——室内排风设计温度(℃)；
ts——送风温度(℃)；
系统运维工程师
∵Q=119.6 kW，ts=28℃，tp=33℃，Cp=1.005 kJ/kg，ρ=1.2 kg/m³
∴总排风量LB=71403.00(m³/h)
（三）详细计算法
1.设备散热Q(kW)：
(1)变压器：查[5]变压器的热损失计算公式:(详见[5]P160 式3-4)
Q变=Pul+Plo (kW)
Q变—变压器的热损失(kW)
Pul—变压器的空载损耗(kW)
Plo—变压器的负载功耗(也称为短路损耗)(kW)
a.冻结首行变压器散热量：(厂家提供)
查SCB9干式变压器：2000kV·A：
变压器的空载损耗Pul=3470(W)；
变压器的负载功耗Plo=15300(W)
Q变=(Pul+Plo)×4=75.08(kW)
b.变压器散热量未知：
若未知变压器散热，可参考[5]表3-2
表3-2 空载功率和负载功率损耗
|
变压器容量(kV·A) | 空载损耗Pul(W) | 短路损耗Plo(W) | 变压器容量(kV·A) | 空载损耗Pul(W) | 短路损耗Plo(W) |
油浸式变压器 | 干式变压器 |
500 | 1080 | 6900 | 500 | 1600 | 4440~5100 |
630 | 1400 | 8500 | 630 | 1360~1850 | 5200~6380 |
800 | 1660 | 10400 | 800 | 1560~2100 | 6340~7610 |
1000 | 1930 | 12180 | 1000 | 1810~2450 | 7450~8990 |
1250 | 2350 | 14490 | 1250 | 2220~2900 | 8980~10700 |
1600 | 3000 | 17300 | 1600 | 2600~3400 | 10730~12800 |
2000 | 3600 | 20800 | 2000 工商管理专业毕业论文 | 3150~4600 | 12950~15600 |
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以本项目为例：变压器为干式2000kV·A共四台，查[5]表3-2可知：Pul=3.875(kW), Plo=14.275(kW)则变压器热损失
Q变’=(Pul+Plo)×4=18.15×4=72.6(kW)
(2) 高压开关柜[2]——高压开关柜损耗按每台200W估算，本项目共8面高压开关柜，则
高压开关柜热损失 Q1=1.6(kW)
(3) 高压电容器柜——无
(4)低压开关柜[2]——低压开关柜损耗按每台300W估算，本项目共20面低压开关柜，则
低压开关柜热损失 Q3=6(kW)
(5)低压电容器柜[2]——低压电容器柜损耗按4W/kvar估算，则高压电容器柜热损失
Q4=4×(8000×0.35)=11.2 (kW)
其余热损失忽略不计，则变电室总余热量为：
a.厂家提供设备散热：
∑Q= Q变’ +Q1+Q2+Q3+Q4=93.88 (kW)
b.查估算表：
∑Q’= Q变’ +Q1+Q2+Q3+Q4=91.4 (kW)
3.采用全面排风方式消除室内余热，排风量L(m³/h)：
Q=(L/3600)·Cp·ρ(tp-ts) (kW)
式中Q——室内显热散热量(kW)；
Cp——空气比热容，Cp=1.01(kJ/kg)；
ρ ——空气密度，ρ=1.2(kg/m³)；
tp ——室内排风设计温度(℃大寒祝福语)；
ts——送风温度(℃)；
(1)厂家提变压器散热：
∵Q变=93.88 kW，ts=28℃，tp=33℃，Cp=1.005 kJ/kg，ρ=1.2 kg/m³
∴总排风量LC=56047.76(m³/h)
(2)查[5]表3-2变压器散热：
∵Q变’=91.4 kW，ts=28℃，tp=33℃，Cp=1.005 kJ/kg，ρ=1.2 kg/m³
∴总排风量LC’=54567.16(m³/h)
由此可见查[5]表3-2计算排风量LC’与查变压器样本所计算排风量LC相差不大。
（四）三种算法比较
1.换气次数法(取换气次数=8次/h参考[1])：
LA=7281.60(m³/h)；
2.估算法(参考[1])：
LB=71403.00(m³/h)；
3.详细计算法(参考[5])：
a.LC=56047.76(m³/h)；(查变压器样本)
其中，
变压器散热量：75.08kW，所需送风量：L变=44601.98(m³/h)；
其余设备散热：18.8 kW，所需送风量：L余=11168.3(m³/h)。
b.LC’=54567.16(m³/h)；(查[5]表3-2)
其中，
变压器散热量：72.60kW，所需送风量：L变=43128.7(m³/h)；
其余设备散热：18.8 kW，所需送风量：L余=11168.3(m³/h)。
六、结论
对于布置有变压器的变配电室，变压器散热为主要设备散热。若简单的采用换气次数法计算排风量，会因设计排风量不足且实际设备散热量过大，致使变电室内实际运行温度偏高，无法满足最初的设计要求。相对于详细计算法，估算法计算所得的排风量偏大，虽能满足变配电室实际运行需求，但并不经济。
综上，对于布置有变压器的变配电室，不宜采用换气次数法计算其排风量。而应对设备散热进行详细计算，求取所需排风量。
七、参考文献
[1]《全国民用建筑工程设计技术措施》(暖通·动力2009版)中国建筑标准设计院 住房和城乡建设部工程质量安全监管司 中国计划出版社
[2]《工业与民用配电设计手册》任元会 卞铠生 姚家名著导读祎 中国电力出版社
[3]《钢铁企业电力设计手册》 <钢铁企业电力设计手册>编委会 冶金工业出版社出版
[4]《供暖通风设计手册》陆耀庆 中国建筑工业出版社
[5]《火力发电厂及变电所供暖通风设计手册》 李善化 康慧 孙相军 中国电力出版社
[6]《35～110KV变电所设计规范》GB50059－92
[7]《建筑设计防火规范》GB50016-2006
