地下变电站通风空调系统的节能性研究

【摘要】：城市供电设施是城市基础设施的重要组成部分,城市居民生活水平的日益提高和上海建设国际一流现代化城市的步伐不断加快,使上海市区用电需求量飞速增长,供电紧张形势日趋严重,城市供电设施建设已经进入了一个新阶段。而市中心往往为繁华的商业用地,有着极高的商业价值,土地资源十分有限和宝贵,因此变电站站址难觅,即使能征得用地,面积也非常小,设计难度大、与周围环境协调的要求高,强调建筑的格调与景观和环境要融为一体。形势的严峻迫使我们寻求新的思路,在市区内建设大电压等级(110 kV、220 kV、500 kV)的地下变电站、结合民用建筑的变电站等适应上海城市发展需要的新型变电站建设模式应运而生。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。据调查：某110kV全户内变电站变压器室的故障67.09%是因设备热没有及时排出去造成的。并且目前此类大型全地下变电站通风空调系统设计标准,也缺乏相应的实践经验和参考工程。因此在建设全地下变电站的通风空调系统时,有必要通过相应软件对其工况进行模拟研究,找到最优化的设计参数,保证设备在使用的过程中安全可靠的运行。研究的成果不仅服务于本工程,而且还为类似后续工程提供技术支持。 地下变电站顾名思义就是所有的设备均位于地下,但通风空调系统需要与外界进行质的交换,所以本文主要研究地下各个设备房间的通风空调系统,以及地上的总进、排风口之间的相互作用。地下部分的首要研究对象是发热量最大的220kV主变压器室,运用Fluent软件对变压器室的流场及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。通过设置比较有无辐射条件,得出有辐射条件时的温度场更接近实际情况。在此基础上改变送风口有效面积,得出室内温度场分布合理时送风口有效面积分布的区间；且模拟分析不同送风温度下的流场及温度场；以及对低温送风时的送风量进行优化,分析模拟结果知当温度低于某一值时,可以减少房间的额定通风风量,使通风方案更加人性化。用类似模拟方法研究了其它设备间(电抗器、接地变室),由于电抗器和接地变室均为自然进风、机械排风,模拟结果显示当引入的室外新风低于某一值时,在热压下自然进风就可消除室内的余热。 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,对室外环境进行简化处理。在考虑太阳辐射因素的情况下,模拟无外界因素干扰时,通过不断改变下垫面(石灰、土壤、草)进行研究,分析不同下垫面的情况下排风对进风温度的影响的程度。以及有外界因素(主导风向)干扰下,通过尝试各种方法(改变进风井位置、地面种植不同植被)使排风的扩散路径达到最优化,即排风温度对进风温度影响的程度最低。 【关键词】：地下变电站 数值模拟 辐射 下垫面 绿化
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU962
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-13
• 主要符号表13-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 课题的提出14-15
• 1.2 国内外研究现状15-20
• 1.2.1 地下变电站发展历史15-16
• 1.2.2 相关内容的研究16-20
• 1.3 课题研究内容20-22
• 1.4 课题研究方法22-23
• 第二章 数值模拟的理论基础23-35
• 2.1 地下变电站设备主要散热方式23-27
• 2.1.1 辐射传热23-24
• 2.1.2 对流传热24-27
• 2.2 数值模拟的选定及设置27-35
• 2.2.1 流体动力学控制方程27-29
• 2.2.2 湍流模型的选择29-30
• 2.2.3 壁面函数法的采用30
• 2.2.4 辐射模型的选择30-31
• 2.2.5 物性参数的设置31-32
• 2.2.6 运算环境设定32
• 2.2.7 边界条件的确定32
• 2.2.8 求解器的选择及相应参数的设定32-34
• 2.2.9 收敛标准的判定34
• 2.2.10 并行计算的应用34-35
• 第三章 220kv主变压器室通风节能的优化35-60
• 3.1 物理模型和边界条件35-39
• 3.1.1 物理模型及Gambit处理35-38
• 3.1.2 边界条件38-39
• 3.2 原设计模型额定通风量的数值模拟分析39-44
• 3.2.1 研究参考对象及工况说明39-40
• 3.2.2 Z=2水平截面上模拟结果分析40-41
• 3.2.3 X=1.65截面上模拟结果分析41-42
• 3.2.4 工况下Y=6.1竖直截面上模拟结果分析42-43
• 3.2.5 Line1～Line4上温度随高度分布43-44
• 3.2.6 模拟对比结论44
• 3.3 送风口尺寸的优化44-50
• 3.3.1 不同送风口尺寸的工况44-45
• 3.3.2 各工况下Z=2m水平界面的温度模拟结果45-46
• 3.3.3 各工况下Z=4m水平界面的温度模拟结果46-47
• 3.3.4 各工况下X=7.05m竖直界面的温度模拟结果47-48
• 3.3.5 Line1～Line4上温度随高度分布48-50
• 3.3.6 送风口尺寸优化结论50
• 3.4 不同送风温度下温度场的模拟50-56
• 3.4.1 模拟工况51
• 3.4.2 各工况下Z=2m水平界面的温度模拟结果51-52
• 3.4.3 各工况下x=7.05m竖直截面的温度模拟结果52-54
• 3.4.4 line1～line4上温度随高度分布54-55
• 3.4.5 不同送风温度的结论55-56
• 3.5 不同送风温度下送风量的优化56-59
• 3.5.1 模拟工况56
• 3.5.2 各工况下Z=2m水平界面的温度模拟结果56-57
• 3.5.3 各工况下X=7.05m竖直截面的温度模拟结果57-58
• 3.5.4 不同送风温度下送风量的结论58-59
• 3.6 小节59-60
• 第四章 其他设备房间通风节能的优化60-75
• 4.1 35KV电抗器室送风模拟分析60-70
• 4.1.1 物理模型和数学模型60-61
• 4.1.2 一年四季不同送风温度下的温度场的模拟分析61-66
• 4.1.3 不同送风温度下送风量的优化66-70
• 4.1.4 5KV电抗器室小节70
• 4.2 接地变室送风模拟70-74
• 4.2.1 物理模型和数学模型70
• 4.2.2 一年四季不同送风温度下的温度场的模拟分析70-74
• 4.2.3 接地变室小节74
• 4.3 小节74-75
• 第五章 室外流场的研究75-97
• 5.1 室外总进排风口温度的理论计算75-81
• 5.1.1 各排风温度的确定方法75-76
• 5.1.2 1#排风井总排风温度的计算76-78
• 5.1.3 2#、3#、4#排风井总排风温度的计算78-81
• 5.1.4 初始化参数介绍81
• 5.2 室外无风场时不同下垫面状况下的模拟81-89
• 5.2.1 物理模型的建立81-82
• 5.2.2 数学模型的建立及网格的生成82-83
• 5.2.3 边界条件的设定83-84
• 5.2.4 模拟结果分析84-89
• 5.2.5 小节89
• 5.3 1#排风井位置的优化89-93
• 5.3.1 物理模型的建立89-90
• 5.3.2 数学模型的建立及边界条件的设定90-92
• 5.3.3 模拟结果分析92-93
• 5.4 探索降低排风影响进风的方法93-96
• 5.4.1 物理模型93-94
• 5.4.2 数学模型及边界条件94-95
• 5.4.3 树木冠层阻力特性的测量方法95
• 5.4.4 模拟结果的分析95-96
• 5.5 小节96-97
• 第六章 结论及展望97-99
• 6.1 总结97
• 6.2 展望97-99
• 参考文献99-102

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

用冷却塔代替制冷机供冷的应用及分析    周松

宝钢2050热轧电气室空调冬季冷却水供冷节能改造    康乳国,时海,张宠宠,解建平,汤业鑫,顾德俊,许青

干式变压器的通风计算    陈华山

变压器室对流换热的研究    金立军,韩露

浅谈高压/低压预装式变电站的现状及发展趋势    顾峰;

夏季变压器室内流场的理论及数值模拟研究    林爱晖;

变压器室复合通风方式的合理配置及数值模拟研究    舒恺;黄琰波;张绍志;

水力直径作为当量直径的适用范围、缺欠与修正    孙德兴

室内变电站主变通风散热问题的分析及对策    莫文雄,曾文斐

35kV变压器室通风系统选型与改造    陈涛;李武兴;梁向东;赵立成;祖敏;

绿化对室外热环境影响的研究    林波荣

复杂下垫面建筑自然通风热湿特性研究    邹声华

城市绿化树种生态功能研究    韩焕金

高层建筑物绕流风场的数值模拟研究    郁有礼

住宅小区污染物扩散的数值模拟及分析    张晓伟

大跨度连续刚构桥钝化主梁气动特性数值分析    汪斌;李永乐;郝超;欧阳韦;

大跨度城市轨道交通斜拉桥主梁气动特性CFD研究    李永乐;任红全;赵彤;安伟胜;

2种多肉植物在室内环境中的光合及蒸腾特性研究    岳莉然;岳桦;

街区建筑物对城市交通隧道废气排放的影响    胡荣章;龚辉;刘罡;刘红年;蒋维楣;

植被对厂房自然通风影响的数值模拟研究    李孔清;邹声华;

湿式除尘脱硫装置内分散相运动轨迹的数值模拟    王晓瑾;

宝钢2050热轧电气室空调冬季冷却水供冷节能改造    康乳国,时海,张宠宠,解建平,汤业鑫,顾德俊,许青

基于剪切应力输运湍流模型的两相磨粒流动力学特性研究    计时鸣;付有志;谭大鹏;李琛;唐波;池永为;

初始进气阶段气缸的运动特性分析    石俊峰;赵惠清;

空气源热泵热水器卧式水箱内温度场研究    刘志国;王瑞祥;

上海居住区常见植物群落对改善夏季热环境的研究    秦俊;王丽勉;高凯;胡永红;由文辉;

电除尘器外逸粒子收集机理的研究    胡满银;刘松涛;高香林;李立锋;

杭州市市民中心群体高层建筑风场数值模拟    周丹;赵昕;朱玉华;郑毅敏;

PIV技术在大尺度空间的应用研究    周艳蕊;邵长波;

在建环专业本科生中推广CFD教学的必要性和可行性研究    李俊梅;简毅文;李炎锋;陈超;蔺洁;

室外热环境评价指标湿球黑球温度简化计算模型    张磊;孟庆林;赵立华;

绿化对城市街谷热环境影响的模拟比较    赵敬源;刘加平;

CFD在烟幕扩散数值模拟中的应用与实现    宋仔标;刘代志;

煤粉燃烧炉预燃室内两相流动和燃烧的数值模拟    纪任山;王乃继;徐大宝;冀飞;

小尺度气象模式在北京城市绿地建设规划中的应用研究    谢军飞;李延明;韩丽莉;郭佳;桑建国;

阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究    邓锐

船体与节能附体及螺旋桨的非定常干扰研究    沈海龙

纤维空气分布系统送风特性数值模拟及实验研究    陈孚江

不同生态因子下LMBR处理制药废水运行效能及数学模型    白羽

脱硝反应器流场与反应物混合模拟优化    陈莲芳

碟型越浪式波能发电装置的系统设计及优化研究    刘娅君

超大跨径CFRP主缆悬索桥合理结构体系研究    李翠娟

严寒地区太阳能-土壤耦合热泵季节性土壤蓄热特性研究    张文雍

基于制冷剂减量及替代的制冷热泵系统关键技术理论和实验研究    田华

化工储罐火灾起火点推断物证技术研究    郑斌

通风方式对气流组织和室内空气品质的模拟研究    王高飞

多孔质气体静压止推轴承关键技术研究    吴定柱

变压吸附管道流体动力学特性研究    苏超

基于ANSYS的离心压缩机主要零件建模和受力分析    谷骁勇

喷杆弥雾机气流辅助系统的设计与试验    马伟伟

立轴式可变角叶轮流场数值模拟    焦磊

流量周期性变化流场数值分析    刘广山

变形鳍在低航速下升力建模与控制策略研究    王思研

水下法兰联接机具优化设计与仿真研究    林秋红

电液控制液压支架用电磁先导阀的CFD分析    李华君

烟气扩散的CFD数值模拟    金颖,周伟国,阮应君

草坪环境下温度分布试验研究    王威,狄洪发,江亿,莫青

不同地表状况下的温度分布比较研究    王威,狄洪发,江亿,莫青

二维街谷热力动力场数值模拟    王宝民,孙向明,刘辉志,桑建国

小型绿化带对城市建筑物周围风场影响的数值模拟    柯咏东;桑建国;

北京城市居住区绿地的滞尘效益    张新献,古润泽,陈自新,李延明,韩丽莉,李辉

大气风场及污染物扩散的数学模型研究    刘长威,陈义胜,胡银枝

水面蒸发模拟研究    闵骞

运用林业生态工程防治环境污染    林治庆,黄会一

北京城市环境因素与小学生鼻咽部功能指标相关性研究    刘芳柽,王克乾,郑鸿祥,汪晶,段凤瑞

半敞开式大空间建筑的空调问题初探    龚光彩;段胜;汤广发;楚惠东;邓启红;刘玉东;

多出入口大空间建筑内空气流动的研究方法    李晓锋;李先庭;朱颖心;

用CFD方法评价PMV和空气年龄    李先庭;李吉生;李晓锋;彦启森;

青藏高原地表反照率反演及冷热源分析    邓孺孺

城市绿化树种生态功能研究    韩焕金

城市中的绿化环境    蒋中秋

房间热压自然通风的影响因素    隋学敏

地铁暗挖车站新型通风空调系统研究    

传染性隔离病房的通风空调系统    赵志钢;

定风量阀在通风空调系统中的应用    王晓文;杨旭;

谈复合玻纤风管的应用    胡春林;

城市轨道交通通风空调系统的现状及发展趋势    李国庆;

通风空调系统噪声控制探究    赵松青;

地铁BAS对通风空调系统控制工艺的研究    黄永波;

通风空调系统设计调试工艺研究    王伟;

通风空调风道系统的计算机自动设计计算方法    杨昌智;孙一坚;

葛洲坝水电厂通风空调分布式微机监控系统    周占勇;

定风量阀在通风空调系统中的应用    郭森;高强;

国外绿色建筑评价中通风空调评价的分析    王祎;王随林;王清勤;宋晓新;张旭;罗雪莹;

生物安全实验室通风空调系统的设计    王清勤;张彦国;许钟麟;张益昭;

通风空调系统影响室内空气品质的几个问题及改善方法    陶方清;莫国伟;

浅谈食品加工行业空调及通风设计    刘玉国;刘义秀;张秋;尹纲领;刘乐金;关隆之介;

城市轨道交通集成闭式通风空调系统    李国庆;张春生;褚敬止;王奕然;张良焊;王怀良;祝岚。;

建筑通风空调系统中的防火排烟    王桂坤;杨文斐;

传染性隔离病房的通风空调系统    王清勤;王荣;刘华;

地铁通风空调集成闭式系统风道布置浅析    张立琦;

沈阳地铁通风方案技术经济比较    杨智华;

论通风空调系统噪声控制    吴庆伟 宣敬张 作者单位：上海市安装工程有限公司第六分公司

北京轨道交通节能潜力    北京市可持续发展科技促进中心能源部副部长 刘育松

地铁五号线地下站将四季恒温    记者 刘扬通讯员 黄波

空调清洗业 有巨大潜力的行业    周文化

致力打造文明工地和样板工程    本报记者 陈果　通讯员 丁智君

通风空调工程系统调试技术研究    王雪峰

同济大学创建节约型校园    曹继军

治理“室内污染”迫在眉睫    

鱼龙混杂的影城现状    本版撰文 小鸣

“用无悔的青春再铸我们的辉煌”    李香玉

广州地区住宅通风技术研究    秦翠翠

通风空调系统管网聚集物的燃烧特性及系统火灾预测研究    关军

通风空调系统空气微生物传播与消毒控制方法    卢振

城市地下空间热能综合利用系统研究    叶凌

气溶胶颗粒在通风空调风管系统中沉降规律的研究    付峥嵘

水电站地下厂房热湿环境研究    张华玲

用于地铁的可调通风型站台门系统综合技术研究    李国庆

通风空调系统中气溶胶微粒的流动特性与实验研究    关军

干河泵站地下厂房通风空调系统数值模拟及模型试验研究    彭运林

地下变电站通风空调系统的研究及节能优化    杨小平

芜湖卷烟厂通风空调系统技术改造设计与工程实施    沈继斌

南京地铁BAS初期在线运行与优化研究    刘垚

绿色通风空调系统评价指标体系框架研究    宋晓新

通风空调系统风管中聚集物的燃烧特性及对建筑火灾的影响研究    李新华

中国先进研究堆通风空调监控系统研究和开发    毛欢

集中式空调的空气消毒方法及其效果的研究    连轶军

煤矿通风空调系统远程监控与故障诊断研究    张宇龙