变配电房通风设计及控制分析
(2019-07-07 16:37:05)
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民用建筑的变配电机房常设置在建筑物的地下,变压器发热量较大,需设置机械通风消除室内余热。夏季室外温度较高的地区,为保证变压器等电气设备正常工作,消除室内余热所需通风量很大,有时土建条件不能满足风道尺寸和室外进排风口面积要求时,常设置空气处理机组对空气进行冷却降温,以减少通风量,而本文主要考虑使用通风消除室内余热。
一、变配电室热量计算Q
变配电室内温度太高,会影响设备的工作效率。一般要求房间内温度不超过40。室内得热包括:1)变压器的热损;2)高压开关柜、低压开关柜、高压电容器柜、低压电容器柜的发热;3)电缆损耗功率;4)建筑围护结构得热和房间照明散热等。由于室内温度较高,后两种得热相对来说所占份额很小,可忽略不计。其它各自散热量如下:
(1)、变压器的发热量Q1(kW)可由设备厂商提供或按以下公式计算(一般为变压器功率的1.26%~1.52%):
Q1=(0.0126~0.0152)W
其中,W为变压器功率(kV·A);
(2)、高压柜、高压电容器柜及低压柜、低压电容器柜Q2
高压开关柜 (W/台) |
高压电容器柜 (W/kvar) |
低压开关柜 (W/台) |
低压电容器柜 (W/kvar) |
200 |
2 |
300 |
4 |
(3)、电缆损耗功率Q3
电缆的散热量可由载流电缆的损耗求出。损耗功率是以一年最热季节中可能产生的最大损耗进行计算。
由于Q3其计算比较繁琐,可以估算如下:交直流母线的热损失按传输功率的0.25%计算;各种动力电缆及导线的热损失可取为各传动机械电机功率的0.5%计算;
二、变配电室通风量计算
消除室内余热的通风机风量(m3/h)按下式计算:
L=(3600×Q)/(Cp×ρ×t);
ρ=1.293[273/(273+t)](B/101.3);
其中:t为实际的空气温度,;B为实际的大气压力,kPa;为空气比定压热容,一般取1.01kJ/(kg·);Q为室内冷负荷,kW;ρ为空气密度,kg/m3;t为室内温度与夏季室外通风计算干球温度之差,。工程上,ρ一般取1.2kg/m3,则有:
L≈(1000×Q)/(0.337×t)
三、变配电室通风机控制(主要参考黄季宜的文章并加以整理)
变配电机房设计热负荷很大,致使其通风量及风机功率较大,因此可以考虑在设计热负荷减小或室外空气温度较低时减少送风量,可将送、排风机设置为双速风机,根据室温控制风机全速、半速或间断运行。作为对温度控制精度要求不高的机房,一般两位控制即可,不考虑采用投资较高、控制复杂的风机变频控制。
当采用自动控制时,风机挡位切换临界温度可通过以下风量、热量、温差的基本关系式分析确定。其分析如下:
0.337×L≈(1000×Q)/(t)=(1000×Q)/(tN-tW)
式中,tN为室内温度,,最高设计温度表示为tNj;tWj为室外新风送风温度,,最高设计温度表示为tWj;t为室内温度与夏季室外通风计算干球温度之差,,最不利情况的设计温度表示为tj;
实际运行中,降低室温、消除余热所需风量L由100%变为50%的情况有3种:
2)Q不变,tW下降,
3)L和Q同时下降,tN也下降;
由于上述2)中的tN1数值低于1)中的数值,因此3种情况中,实际室温tN1最低的最不利假设情况为第2)种情况,此时按2)计算得出的室温
对于深圳地区,其tNj取40;tWj为31.2,则tj=40-31.2=8.8;tN1=tN0-tj=tNj-2-tj=40-2-8.8= 29.2;假设室内发热量Q不变,达到tN1时的室外气温tW为tN1-tj=29.2-8.8=21.4;实际室内发热量经常小于设计最大值,则风机半风量或停止运行的时间比例会更大,因此变配电机房根据室温采用风量控制的节能潜力还是很大的。