高低壓盤柜、變壓器、母線電纜、電抗器等電氣設(shè)備的發(fā)熱量計算

相信有很多小伙伴多少會遇到一些設(shè)備費發(fā)熱量提資的問題,今天特意找了幾個設(shè)備散熱的計算公式希望對大家有所幫助啦~

一、高、低壓盤柜發(fā)熱量
高壓配電盤柜的散熱量可以按下式計算:

高壓開關(guān)柜分為進線開關(guān)柜和饋電開關(guān)柜,一般說來進線開關(guān)柜的發(fā)熱量要比饋電開關(guān)柜的發(fā)熱量大。
低壓配電盤柜的散熱量可以按下式計算:

由于電站內(nèi)各種盤柜的用途不同,盤柜的工作電流不同,一般說來,工作電流越大,盤柜內(nèi)的電器元件發(fā)熱量也越大。對于集中布置的配電盤柜盡可能由設(shè)備制造商提供發(fā)熱量較為準確。
特別的,對于重要的配電盤柜,由于制造商對盤柜內(nèi)的電氣元件的保護,防止運行濕度過大,絕緣性能的下降,在盤柜內(nèi)本身另設(shè)有電加熱器。一般每只盤柜在0.3~0.5Kw左右,集中布置的繼電保護室等應(yīng)加以考慮。
二、變壓器發(fā)熱量
變壓器散熱散熱主要指變壓器內(nèi)部的能量損耗,由銅損(電阻損耗)和鐵損(鐵磁損耗)兩部分組成,其中銅損是隨負荷大小而變化,而鐵損與負荷的大小無關(guān),可以看成一定值。通常將額定負荷時的銅損定為短路損耗,額定電壓下的鐵損定為空載損耗。
自冷、風冷和干式變壓器的損耗,全部散發(fā)到周圍空氣中,而水冷變壓器的損耗則大部份由水冷卻系統(tǒng)帶走,一小部份由于油溫高于周圍空氣溫度而將熱量散入空氣中。
一般情況下,封閉廠房、地下廠房和抽水蓄能電站,布置于廠房內(nèi)部或地下的主變多采用庫水冷卻的主變,而電站中的其他變壓器還有廠用變、照明變、事故變、勵磁變等,多采用風冷或干式變壓器。
風冷變壓器的散熱量,簡單地可以按下式計算:


水冷變壓器的散熱量可以按下式計算:

電站的水冷卻主變,受到冷卻水溫和水冷卻器效率的影響較大,特別是抽水蓄能電站,由于庫容較小,冷卻水溫受季節(jié)的影響較大,應(yīng)按正常運行時,可能產(chǎn)生的最高水溫核算變壓器的散熱量。
三、母線、電纜發(fā)熱量
在電站中,發(fā)電機和變壓器之間的連接多用自冷卻式封閉母線。母線的發(fā)熱量包括母線的功率損耗發(fā)熱和外殼感應(yīng)散熱兩部分。
由于主線的兩端分別分別連接發(fā)電機和變壓器設(shè)備,實際上母線與外殼之間的空氣是封閉的,外殼起到一個保護和屏蔽電磁波的作用,以減少母線電磁場對周圍電氣設(shè)備和環(huán)境的影響,并沒有減小母線的散熱。母線的功率損耗散熱傳給母線和外殼間的空氣,然后通過外殼殼體傳入環(huán)境。而外殼感應(yīng)散熱則直接傳入環(huán)境。
母線功率損耗引起的散熱量可以按下式計算:

母線外殼感應(yīng)散熱量可以按下式計算:

四、電抗器發(fā)熱量
電抗器用于較大容量的配電裝置中,起到限制短路電流的作用,也可以用于整流裝置中作濾波電抗器。
電抗器的散熱量可以按下式計算:

電抗器在額定功率下的功率損耗(Kw),根據(jù)額定電流、額定電抗和型號確定。
電抗器是由繞組組成的,發(fā)熱特性是熱容量和發(fā)熱量較大,達到穩(wěn)定發(fā)熱量需要一段時間。如果是長期運行的電抗器,其發(fā)熱量是穩(wěn)定的,如果是間歇運行的電抗器,應(yīng)按運行時間和電抗器的發(fā)熱特性曲線確定發(fā)熱量。
五、發(fā)電機組發(fā)熱量
發(fā)電機組的散熱量主要來自于兩個方面,一是發(fā)電機組的蓋板傳熱和機殼圍護結(jié)構(gòu)傳熱,另一是發(fā)電機組的冷卻循環(huán)風的漏風所帶來的熱量。
大、中型發(fā)電機組的冷卻方式通常采用封閉式空氣自循環(huán)冷卻方式,發(fā)電機繞組的損耗傳給冷卻空氣,空氣的熱量再通過機組水冷卻器由冷卻水帶走。根據(jù)實測的數(shù)據(jù),定子排出的空氣溫度一般不超過65℃,而進入轉(zhuǎn)子的空氣溫度一般不低于5℃。
發(fā)電機機殼的散熱量可以按下式計算:

發(fā)電機的漏風散熱量可以按下式計算:

根據(jù)發(fā)電機組內(nèi)部的冷卻風溫和發(fā)電機的表面積,我們不難計算機組殼體的傳熱量。但漏風熱量的計算上卻有較大的差異,隨著機械制造技術(shù)的不斷提高,特別是空氣冷卻器的效率的提高,發(fā)電機組的冷卻循環(huán)風量各個廠商有較大區(qū)別。例如按機電設(shè)計手冊計算,30萬KW機組的冷卻循環(huán)風量約為200m3/h,但多數(shù)國際廠商提供的冷卻風量約為120m3/h,這就給計算結(jié)果產(chǎn)生較大的出入。
機組的冷卻風量不僅和機組的容量有關(guān),而且和機組的水頭、轉(zhuǎn)速、尺寸有關(guān)。一般情況下,冷卻風溫越低,發(fā)電機的線圈溫度也越低,發(fā)電機的效率就越高,但是冷卻風溫受冷卻器的布置尺寸影響,冷卻器大,機組的制造難度相對增大,經(jīng)濟性下降,冷卻風溫不可能無限降低,機組制造廠設(shè)計時考慮一個經(jīng)濟區(qū)域,達到機組的最大性價比。因此,在實際的設(shè)計計算中,應(yīng)由發(fā)電機廠商提供冷卻循環(huán)風量參數(shù)對漏風熱量加以核算。
六、SFC靜態(tài)變頻啟動裝置發(fā)熱量
SFC稱為靜態(tài)變頻啟動裝置,主要用于抽水蓄能電站的機組抽水工況的啟動。它由輸入電抗器、輸出電抗器、濾波器、功率柜和直流電抗器組成。
某個單機容量30萬千瓦的抽水蓄能電站,根據(jù)外商提供的SFC裝置各設(shè)備的容量如下:
SFC裝置的容量:

我們可以看出,如果按照滿負荷計算,SFC裝置的熱量高達388Kw。按照一些已運行的抽水蓄能電站的實際運行分析統(tǒng)計,一臺機組的啟動,從靜止拖動到并網(wǎng)時間僅需240秒,六臺機組的啟動時間約為25分鐘。根據(jù)外商提供的SFC裝置運行特性曲線,輸入電抗器、輸出電抗器和直流電抗器運行25分鐘,發(fā)熱達到額定發(fā)熱量的20%,濾波器、功率柜發(fā)熱達到額定發(fā)熱量的70%左右。按此計算SFC裝置的發(fā)熱量約為126.6Kw,是額定發(fā)熱量的32.6%。
SFC裝置的發(fā)熱量和SFC的容量、運行時間有極為密切的關(guān)系,如果要較為準確的確定設(shè)備發(fā)熱量,應(yīng)請有關(guān)制造商提供設(shè)備的運行特性曲線,然后根據(jù)設(shè)備的容量和運行時間確定。
七、照明設(shè)備發(fā)熱量
大、中型電站隨著建筑裝修景觀設(shè)計對燈光的需求,照明功率有增加的趨勢。雖然照明設(shè)備的發(fā)展,電站的照明應(yīng)用從白熾燈和熒光燈向碘鎢燈和金鹵燈等高亮度燈源轉(zhuǎn)變。但照明設(shè)備散熱量屬于穩(wěn)定的熱,只要電壓、功率穩(wěn)定,散熱量是不變化的。
照明所耗電能的一部分直接轉(zhuǎn)化為熱能,此熱能以對流、傳導和向周圍散出。光能以紅外輻射方式向外輻射,但紅外輻射不能直接被空氣吸收,而是透過空氣被周圍物體吸收,爾后再給予空氣。轉(zhuǎn)化為光的那部分也是先射向周圍物體,被物體吸收后再轉(zhuǎn)化為熱能,再以對流、傳導或輻射等方式傳給空氣和其他物體。
照明發(fā)熱量為:

一般情況下,全廠的照明發(fā)熱量約為照明變壓器容量的80%左右。但隨著電站自動化程度的提高和無人值班的推廣,廠房內(nèi)部的實際照明設(shè)備開啟情況變化較大,可考慮正常運行時照明的利用系數(shù)。