地下变电站通风空调系统的研究及节能优化

【摘要】：城市供电设施是城市基础设施的重要组成部分,随着城市化进程的不断加速,建设全地下变电站是大势所趋。静安(世博)地下变电站是国内首座500kV全地下变电站,站内设备种类多、散热量大,设备安全运行保证要求高,然而目前与此类大型地下变电站通风空调系统设计有关的标准不健全,也缺乏相应的实践经验和参考工程。因此以世博变电站为对象,通过研究其通风空调系统,找到最优化的设计参数,既符合节能的目标,也可以为类似后续工程提供技术支持。 本文分地下和地上两个部分来研究变电站的通风空调系统。地下部分首先以发热量最大的220kV主变压器室为研究对象,采用CFD软件根据所测得实际通风数据,对变压器室内的流场和温度场进行数值模拟,湍流模拟采用Realizable k-ε模型,温度项采用Boussinesq假设。模拟结果与实测温度数据得到了很好的吻合,由此验证了本文数值模拟的可靠性。在此基础上通过改变通风方式、送风口高度、风口有效面积等要素,得到节能优化的通风方案。并以此模拟方法研究了其它设备间(电抗器、站用变室、接地变室)的最佳空调送风参数。地上部分为大空间模拟,主要研究排风的扩散路径及其对进风温度的影响,并对室外环境进行简化处理,模拟无外界因素干扰和有室外风(风速、风向)干扰下进风温度的状况,通过尝试各种方法(增大风井距离、排风口高度、地面种植植被等)来降低进风温度受影响的程度。 地下部分模拟结果：变压器室内通风管分居在机器对角两侧的送风方式、送风口中心高度在1.5-1.7m之间、送风口有效风速在4.56-5.91m/s之间即风口有效面积在1.4-1.08m2范围最有利于新风的扩散和降温。35kV的电抗器室最佳送风温度为30℃、通风量为21523m3/h,其他设备间送风参数见表4-4。 地上部分模拟结果：排风在无外界因素干扰下的扩散不影响进风温度；室外风速在0-5m/s之间时,进风温度受影响的程度有所不同,1m/s时进风温升最大,不同风向下(东南风、南风、西南风)排风的扩散状况不同但对进风温度影响程度差别不大；提高排风口高度、种植树木等方式不能改变排风扩散路径,而增大风井间距、降低地面热力状况的方式可以有效降低进风温度受影响的程度,因此在进排风井所在区域种植草皮并且种植有一定间隔的树木(高大、叶面积密度大)与草坪相结合遮挡太阳辐射,尽可能的降低地面温度是解决问题的有效途径。 【关键词】：地下变电站 数值模拟 通风方式 大空间模拟 地面绿化
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU831.8
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 主要符号表11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题研究的背景和意义12-14
• 1.2 课题研究内容14-15
• 1.3 与课题内容相关的研究15-18
• 1.4 课题研究方法18-19
• 第二章 建模和模拟的理论方法19-29
• 2.1 FLUENT软件简介19-20
• 2.2 FLUENT理论基础20-29
• 第三章 地下变电站220kV主变压器室通风节能的研究29-55
• 3.1 220kV主变压器室的物理模型和数学模型29-32
• 3.2 原设计通风方式下的数值模拟分析32-36
• 3.3 数值模拟方法的验证36-39
• 3.4 送风口位置的优化39-46
• 3.5 送风口高度的优化46-50
• 3.6 送风口尺寸的优化50-54
• 3.7 本章小结54-55
• 第四章 电抗器室等设备间送风方案的节能研究55-67
• 4.1 35kV电抗器室送风模拟分析55-60
• 4.2 66kV站用变室送风模拟分析60-63
• 4.3 接地变室送风模拟分析63-66
• 4.4 所有设备间模拟结果小结及推荐工况66-67
• 第五章 地面通风系统的数值模拟分析67-86
• 5.1 地面部分物模和数模的建立67-71
• 5.2 室外无风场的模拟分析71-75
• 5.3 室外风速对流场影响的模拟75-82
• 5.4 室外风向对流场影响的模拟82-85
• 5.6 问题的提出85-86
• 第六章 探索降低排风影响进风的方法86-98
• 6.1 增大进排风井间距与提高排风口垂直高度86-88
• 6.2 树木模拟88-91
• 6.3 模拟结果的分析91-94
• 6.4 地面不同热力条件的模拟94-96
• 6.5 地上通风系统的优化方案96-98
• 第七章 全文总结及工作展望98-100
• 7.1 总结98-99
• 7.2 展望99-100
• 参考文献100-104
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文104-105
• 致谢105

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