一种小区配电房的散热优化方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及配电房散热领域，特别是一种小区配电房的散热优化方法。
【背景技术】
[0002] 由于经济的快速发展，居民用电量也随之迅速增大，住宅小区的不断修建，导致居 民小区配电房数量快速增长。居民小区配电房主要问题之一是散热通风不畅问题，为了保 障供配电可靠进行，由于夏季高温酷暑天气持续很久，居民用电需求大且对稳定运行要求 迫切。
[0003] 配电房是电力系统中配网中心的重要组成环节，它是高、低压成套装置集中控 制，接受和分配电能的场所，且配电房内电气设备以干式变压器和开关柜为主。配电房内 的变压器等设备在运行时产生大量的热量会导致配电房内空气温度上升，当空气温度达到 一定值时，变压器损耗将增加，效率下降，甚至会出现配电房起火爆炸的严重事故。
[0004] 在输变电和供配电工程中，变压器和开关柜均是价格比较昂贵且对电力系统运行 起到关键作用的重要的设备。其安全运行对于保证电网安全具有重大的意义。配电房内部 的变压器等设备在运行时会导致配电房内气温上升，当气温达到一定值时，变压器损耗增 加，效率下降。
[0005] 配电房的散热直接与变压器和开关柜的散热相关，其主要热源是变压器和开关 柜，配电房的散热问题解决了，变压器和开关柜的安全稳定运行也就得到了保障。。所以研 究配电房的散热问题具有重要的工程价值和经济价值。
[0006] 配电房温度场的计算，是利用数值传热学（NumericalHeatTransfer，NHT)的方 法来对温度场进行研究的。数值传热学求解问题的基本思想是：把原来在空间与时间坐标 中连续的物理量的场，用一系列有限个离散点上的值的集合来代替，通过一定的原则建立 起这些离散点上变量值之间关系的代数方程，求解所建立起来的代数方程以获得所求解变 量的近似值。温度场的有限元分析法是物体分割成有限个在节点处互相连结的单元体，在 一定的精度要求下，对每个单元用有限个参数来描述它的温度特性，而整个连续的温度特 性可认为是这些单元温度特性的总和，从而建立起连续体的温度和平衡关系。
[0007] 目前对于配电房的温度场的计算的研究很少，在实际配电房中大多都是采用简单 的直接扩大配电房的面积，采用开空调降温或者采用风扇来进行降温散热，这些就大大的 造成了能源和资源的浪费，而对于配电房的节能散热的优化研究很少。
[0008] 因此，需要一种小区配电房的散热优化方法。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的就是提供一种小区配电房的散热优化方法。
[0010] 本发明的目的是通过这样的技术方案实现的：
[0011] 本发明提供的一种小区配电房的散热优化方法，应用于小区配电房散热系统，该 系统包括计算模型建立模块、输入模块和存储模块；在计算模型建立模块生成配电房温度 场数值计算模型；并存储于存储模块中，通过输入模块输入计算数据；包括以下步骤：
[0012] 建立配电房温度场数值计算模型，
[0013] 计算配电房室内单个设备；
[0014] 获取配电房中单个设备的不同参数并输入到计算模型；
[0015] 设置配电房设备布置的不同设计方案并获取不同设计方案设计的不同参数；
[0016] 计算不同参数对配电房温度场；
[0017] 计算整个配电房各设备的温度场；
[0018] 存储不同参数和与之相对应的配电房温度场；
[0019] 从不同设计方案中选择配电房整体温度场最佳的设计方案。
[0020] 进一步，所述参数包括风机设备、场地布置、风机噪声、设备与墙壁之间的距离、进 风口相对设备的位置、进风速度、通风量、环境温度以及通风方式。
[0021] 进一步，所述计算模型采用有限元法对配电房室内单个设备进行计算；以自然进 风和自然排风的自然通风冷却方式，简化干式变压器和开关柜热源模型，对配电房室内三 维温度场进行计算。
[0022] 讲一步，所沭配电房室内单个设备的计筧模型采用如下的稳态热传方程描述：
[0023]
⑴
[0024] 式中，
[0025] T--介质温度；
[0026] K 介质材料的热传导率；
[0027] qv--单位体积生热率，对于无热原部分，qv= 0。
[0028] 当固体介质内部发热使得外表面与外界环境之间存在温差时，固体介质外表面与 外界环境之间存在辐射换热，辐射换热采用如下公式描述：
[0029] q=εσ(Τ: (2)
[0030] 式中，
[0031] q--辐射面上辐射传热的热流；
[0032] ε--表面发射率；
[0033] σ--斯蒂芬-玻尔兹曼常数；
[0034] Tw--辐射面表面温度；
[0035] T〇〇--周围空气温度。
[0036] 本发明还提供了一种小区配电房的散热优化系统，应用于小区配电房散热系统， 其特征在于：所述小区配电房的散热优化系统包括计算模型建立模块、输入模块和存储模 块；
[0037] 所述计算模型建立模块用于建立配电房温度场数值计算模型；
[0038] 所述存储模块用于存储配电房温度场数值计算模型和计算数据；
[0039] 所述输入模块用于输入配电房温度场数值计算模型的计算数据，以及获取配电房 中单个设备的不同参数并输入到计算模型；
[0040] 所述配电房温度场数值计算模型按照以下步骤进行计算：
[0041] 计算配电房室内单个设备；
[0042] 设置配电房设备布置的不同设计方案并获取不同设计方案设计的不同参数；
[0043] 计算不同参数对配电房温度场；
[0044] 计算整个配电房各设备的温度场；
[0045] 存储不同参数和与之相对应的配电房温度场；
[0046] 从不同设计方案中选择配电房整体温度场最佳的设计方案。
[0047] 所述参数包括风机设备、场地布置、风机噪声、设备与墙壁之间的距离、进风口相 对设备的位置、进风速度、通风量、环境温度以及通风方式。
[0048] 所述计算模型采用有限元法对配电房室内单个设备进行计算；以自然进风和自然 排风的自然通风冷却方式，简化干式变压器和开关柜热源模型，对配电房室内三维温度场 进行计算。
[0049] 所述配电房室内单个设备的计算模型采用如下的稳态热传方程描述：
[0050]
.⑴
[0051] 式中，
[0052] T--介质温度；
[0053] K--介质材料的热传导率；
[0054] qv--单位体积生热率，对于无热原部分，qv= 0 ;
[0055] 当固体介质内部发热使得外表面与外界环境之间存在温差时，固体介质外表面与 外界环境之间存在辐射换热，辐射换热采用如下公式描述：
[0056] q:εσ{Τ)ν - (2)
[0057] 式中，
[0058] q--辐射面上辐射传热的热流；
[0059] ε--表面发射率；
[0060] 0--斯蒂芬-玻尔兹曼常数；
[0061] Tw--辐射面表面温度；
[0062] T①--周围空气温度。
[0063] 由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
[0064] 本发明提供的一种小区配电房的优化散热分析方法，对于小区配电房，为了保证 配电房内电气设备在适宜的温度下安全、可靠运行，需要对配电房的温度场及其散热进行 研究。因此，通过基于有限元法的配电房温度场数值计算，并计算分析不同参数对配电房温 度场的影响，进而进行了配电房通风散热方案设计。基于数值传热学基本方程，通过居民小 区配电房内干式变压器与开关柜的温度场控制方程及边界条件。从单个干式变压器与开关 柜温度计算模型出发，到居民小区配电设备的发热问题。根据干式变压器与开关柜温度场 的计算结果，建立了居民小区配电房温度场计算模型，并计算分析了居民小区配电房温度 场。通过设备与墙壁间的距离、进风口相对位置、进风速度、环境温度、通风方式等因素对居 民小区配电房温度场的影响规律。通过对居民小区配电房温度场的计算，充分考虑通风量、 场地布置、风机噪声、通风机选型等各方面的影响。进行了居民小区配电房通风散热的实例 设计。
[0065] 为了保障供配电可靠进行，由于夏季高温酷暑天气持续很久，居民用电需求大且 对稳定运行要求迫切。现在重庆居民小区配电房，在夏季高温期，常采用一天24小时开空 调的办法保障输配电设备的安全可靠运行，这也造成了很大的能源浪费。而不进行空调开 放时段，又容易因为散热通风的设计缺陷导致电力系统运行故障。研究重庆居民小区配电 房的散热问题，具体而言就是小区配电房中研究得到配电房的优化散热方案，可以大幅降 低具名小区配电房的能耗，节约能源和资源，提高电网的安全运行，这对重庆建设资源节约 型