Page 63 - 电力与能源2021年第一期

李 迅, 等: 500kV 地下变电站通风量问题分析及解决措施 5
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两种重要设备; ② 冷却方式不同, 66kV1 号主变 35kV1 号站用变的几何模型如图 1 和图 2 所示。
4 号电抗器的冷却方式是油—水—空气 + 空气,
35kV1 号站用变的冷却方式是油—空气; ③ 房
间温度高而风速差别很大, 35kV1 号站用变房
间自然进风口处风速为2.5m / s , 66kV1 号主变
4 号电抗器房间自然进风口处风速为 0.5m / s 。
2 模型建立

2.1 模拟软件介绍
CFD 方法是模拟现实中流动现象的一种有
效工具, 是进行“ 三传”( 传热、 传质、 动量传递) 燃

烧 多 相 流 和 化 学 反 应 研 究 的 核 心 和 重 要 技 术。
CFD 已经 成 为 暖 通 空 调 领 域 不 可 或 缺 的 工 具。
Fluent是目前国际上比较流行的商用 CFD 软件 图 1 电抗器室几何模型图
包, 在美国市场的占有率为 60% , 只要涉及流体、
热传递及化学反应等工程问题, 都可以用它来解
算 [ 2 ] 。本文采用 ANSYSFluent15 软件对静安站
66kV1 号主变 4 号电抗器室和 35kV1 号站用
变室的温度场进行模拟。
2.2 数学模型
电抗器室和站用变室的室内均为三维紊流稳
定流场, 使用有限体积法建立离散方程, 计算过程
中采用计算精度高的二阶迎风格式, 求解器采用
SIMPLE 算法, 湍流模拟采用 Realizable 模型, 在
近壁区域采用标准壁面函数法。采用 Boussines q
假设 来 处 理 温 差 引 起 的 浮 生 力 项, 空 气 密 度 为 图 2 站用变室几何模型图
1.159k g m 。重 力 加 速 度 方 向 与 Z 坐 标 轴 相 66kV 电抗器的冷却方式为油—水—空气 +
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反, 所以重力加速度 g=-9.81m / s , Boussines q 空气, 总散热量是 120kW , 7 / 8 的散热由设备冷
的温度为 31.5℃ ( 实际测出)。 却系统来负担, 1 / 8 的散热由室内通风系统来负
进风口采用 Velocit y -inlet , 出风口采用 Pres- 担, 故此模型中电抗器的散热量为15kW , 热流密
sure-outle边界条件 [ 3 ] , 电抗器室的进风口风速为 度为 288 W / m 。 站 用 变 的 冷 却 方 式 是 油—空
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0.25m / s , 出口处压力为 -0.123Pa ; 站用变室的 气, 设备总散热量为 15kW , 全部由通风系统负
进风口风速为2.5m / s ; 进风温度均为31.5℃ , 出 担; 故此模型中站用变的散热量为15kW , 热流密
风口的压力值为 -32Pa 。 度为 201 W / m 。
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2.3 物理模型
为了简化物理模型, 将电抗器简化成半径为 3 数值模拟
1.6m , 高为 4.4m 的圆柱体发热源; 将站用变简 3.1 监测点选取
化成长 3m 、 宽 4.6m 、 高 4m 的长方体发热源。 设备间温度分布主要从设备安全运行所需要
进风口和排风口均为百叶风口, 百叶风口的 的温度及人员活动区域的承受温度两方面考虑。
有限面积系数通常在 0.6 以上, 结合实际情况静 因此, 分析对象为( X 轴为房间长度; Y 轴为房间
安变的百叶风口有效系数取 0.75 。因此, 模型 宽度; Z 轴为房间高度) 电抗器室和站用变室。
[ 4 ]
中进风口和排风口面积要在实际尺寸的基础上乘 电抗器室: ①Z=2m 水平截面的温度分布;
以 0.75 的系数。 66kV1 号主变 4 号电抗器和 ②X=4.25 m 和 Y=4.25 m 竖 直 剖 面 的 温 度