电气设备发热量的估算及计算方法

1、电气设备发热量的估算及计算方法高压柜、低压柜S变压器的发热量计算方法变圧器损耗可以在生产厂家技术资料上査到(铜耗加诜耗)：拓压开关柜损耗按每台200W估算：高压电 容器柜损耗按3Wkvar估算：低压开关柜损耗按每台300W估算：低压电容器柜损耗按4Wkvar估算。 一条n芯电缆损耗功率为：Pr=(nl2r)s.其中I为一条电缆的汁算负荷电流(A),为电缆运行时平均温 度为摄氏50度时电缆芯电阻率(mm2m铜芯为铝芯为)，S为电缆芯餓面(mm2)：计算多根电 缆损耗功率和时，电流I要考虑同期系数。上面公式中的”2”均为上标平方。一、如果变斥器无资料可査.可按变压器容虽的1%左右估算：二 祈、低圧

2、屏的单台损耗取值200300W抬标稍商(尤其是商压柜)：三、除设备散热外还应考虑通过隔护结构传入的太阳辐射热。主要电气设备发热塑电气设备发热址继电器小型继电器“W中型继电器1-3W励磁线圈匸作时8-16W功率继电器816W灯全电压式帶变圧器灯的W数带电阻器灯的W数+约IOW控制盘电磁控制盘依据继电器的台数,约300W程序盘主回路盘低压控制中心100-5OOW高压控制中心100-5OOW商斥配电盘IOO-500W变斥器变压器输出kW(1 /效率1) (KW)电力变换装置半导体盘输出kW(1 /效率(KW)照明灯白炽灯灯W数放电灯灯W数假设变斥濡为IOOOKVA,其有功输出为680KW.则其效率大

3、致为680/850=.根据上述讣算损 耗的公式.该变乐器的损耗为680 (1=170KW!变斥器的热损失计算公式：Pb=Pbk÷Pb 变压器的热损失(kW)Pbk 变压器的空载损耗(kW)Pbd 变压器的短路损耗(kW)具体的计算方法:一、发电机组发热量发电机组的散热址主要來自于两个方面，一是发电机组的盖扳传热和机壳碉护结构传热.另一是发电 机组的冷却循环风的漏风所带來的热虽。大、中型发电机组的冷却方式通常采用封闭式空气自循环冷却方式，发电机绕组的损耗传给冷却空 气，空气的热址再通过机组水冷却器由冷却水带走。根据实测的数据.定子排出的空气温度一般不超过 65C.而进入转子的空气温度一

4、般不低于5C。发电机机壳的散热量可以按下式讣算：其中：K 发电机机壳的传热系数w/nf OCA一一发电机机壳的面积耐ZS 一一发电机冷却循环风的平均温度C人一一室内空气温度9发电机的漏风散热虽可以按下式计算：其中：0漏风系数.钢盖板取V 一一发电机的冷却循环风虽m3hC一一空气比热w/kg C 一一空气容重取m3& 一一发电机漏风富度CS一一室内空气温度9根据发电机组内部的冷却风温和发电机的表面积，我们不难讣算机组壳体的传热虽。但漏风热址的计 算上却有较大的差界，随着机械制造技术的不断提臥特别是空气冷却器的效系的提发电机组的冷却 循环风址各个厂商有较大区别C例如按机电设讣于册计算.30

5、万KW机组的冷却循环风址约为20Om 3 h但笫数国际厂商提供的冷却风虽约为120m3h,这就给讣算结果产生较大的出入。机组的冷却风址 不仅和机组的容虽有关.而且和机组的水头、转速、尺寸有关。一般情况下，冷却风温越低，发电机的线 圈温度也越低发电机的效率就越但是冷却风溫受冷却器的布置尺寸影响冷却器大，机组的制造难 度相对増大，经济性下降，冷却风温不可能无限降低，机组制造厂设讣时考虑一个经济区域达到机组的 垠大性价比。因此.在实际的设讣计算中应由发电机厂商提供冷却循环风虽参数对漏风热量加以核算。二、变斥器发热址变斥器散热散热主要抬变斥器内部的能量损耗.由铜损(电阻损耗)和饮损(铁磁损耗两部分组

6、成，其中舸损是随负荷大小而变化.而诜损与负荷的大小无关，可以看成一定值C通常将额定负荷时的铜 损定为短路损耗，额定电压下的铁损定为空载损耗。自冷、风冷和下式变斥器的损耗.全部散发到周隔空气中.而水冷变压器的损耗则大部份由水冷却系 统带走，一小部份由于汕温商于周憎空气温度而将热址散入空气中。一般情况下，封闭厂房、地下厂房和抽水蓄能电站，布宜于厂房内部或地下的主变多采用库水冷却的 主变.而电站中的其他变圧器还有厂用变、照明变.爭故变、励磁变等.笋采用风冷或式变斥器。风冷变斥器的散热虽，简单地可以按下式讣算：KW (3)其中：Pk 一一变斥器的空载损耗KWPd变压器的短路损耗KW水冷变斥器的散热虽可

7、以按下式讣算： = 5.5×(r -rn)l25A×10"3z r W匕'n/KW 1其中：J -汕箱的平均油温C 一般在65-70C之间Zn 一一室内气温°CA一汕箱的散热面积V电站的水冷却主变.受到冷却水温和水冷却器效率的影响较大，特别是抽水蓄能电站，由于库容较 小，冷却水温受季节的影响较大应按正常运行时.可能产生的最高水温核算变圧器的散热虽>三、母线、电缆发热址在电站中，发电机和变压器之间的连接女用自冷却式封闭母线。母线的发热虽包括母线的功率损耗发 热和外壳感应散热两部分。由于主线的两端分别分别连接发电机和变压器设备.实际上母线与外壳

8、之间的空气是封闭的，外壳起 到一个保护和屛蔽电磁波的作用.以减少母线电磁场对周圉电气设备和环境的影响，并没有减小母线的散 热。母线的功率损耗散热传给母线和外壳间的空气.然后通过外壳壳体传入环境C而外壳感应散热则直接 传入环境。母线功率损耗引起的散热址可以按下式计算：<7j=3×L×1O-3 KWLII 母线外壳感应散热量可以按下式计算：KW 1(6)Clk =3×I1RkkL×0其中：1一一母线的相电流(A)RZ一一母线在工作温度时的直流电阻(m)Rk 一一母线外壳在工作温度时的直流电阻(Qm)一一母线集肤效应系数°k一母线外壳集肤效应系

9、数L一一母线的长度(m)以下是某电站的母线参数：表1母线参数序号基木参数主母线分支母线启动母线1额定电乐(KV)1818182工作电压(KV)3额定电流(A)1300025030004导体正常温度98750745外壳正常温度°C6747546导体截面积(mm2)21375335833587外壳截面积(mm2)15944836983698导体电阻 m9外壳电阻M om按上面两式计算.主俅线单相的散热虽约为550Wm,和母线制造商提供的母相散热损耗600 W/m 基木相近。母线的发热损耗和母线的材质.制造技术、焊接匸艺水平关系较大。材质越好，俅线接头的焊接匸艺 水平越高其直流电阻就越小，

10、发热损耗也就越小。另外在水电站厂房内敷设了各种电压等级的动力.照明.控制电缆在运行中会散发出一定的热 虽，如果电缆溫度过髙，将导致电缆表面绝缘老化.电缆的戦流虽下降。在各种电缆中低压动力电缆发热量较大.电气设汁于册上对电缆损耗大于150Wm的有通风要 求。一般的300OV以下的铜芯电缆的散热损失较小。电缆截面3×50mm的发热虽约为25W/m.315Omm的发热址约为40Wm,电压等级越高，散热址越小。因此，除在主厂房中设有大虽的电缆桥架(如母线层.母线洞、水轮机层等)和专门的电缆层、电缆 廊道应核算电缆的发热虽，其他部位的电缆发热可以忽略不计。四、电抗器发热址电抗器用于较大容虽的配

11、电装置中，起到限制短路电流的作用，也可以用于整流装亘中作滤波电抗 器。电抗器的散热址可以按下式计算：g心PKW (7)其中：一一电抗器的利用系数.一般取“2一电抗器的负荷系数，一般取“2 =P一一电抗器在额定功率下的功率损耗(KW),根据额定电流.额定电抗和型号确定。电抗器是由绕组组成的.发热持性是热容虽:和发热虽较大，达到稳定发热量需要一段时间。如果 是长期运行的电抗辭，其发热虽是稳定的.如果是间歇运行的电抗器应按运行时间和电抗辭的发热特性 曲线确定发热虽。五、商、低斥盘柜发热虽商斥配电盘柜的散热量可以按下式计算：(I fQ= ClCC KW 1(8)其中：ZS 一一高圧开关的工作电流(A)

12、IC高压开关的额定电流(A)一一高压开关的额定电流时的散热虽KW商斥开关柜分为进线开关柜和馈电开关柜，一般说來进线开关柜的发热虽嬰比馈电开关柜的发热虽 大。低斥配电盘柜的散热量可以按下式计算：Q = exP (9)其中：-盘柜的利用系数X一一盘柜的实耗系数工P-低压盘柜的功率损耗之和KW由于电站内符种盘柜的用途不同，盘柜的工作电流不同 一般说來工作电流越大.盘柜内的电器元 件发热址也越大。对于集中布迓的配电盘柜尽可能由设备制造商提供发热虽较为准确。特别的对于重要的配电盘柜，由于制造商对盘柜内的电气元件的保护，防止运行湿度过大.绝缘性 能的下降.在盘柜内木身另设有电加热器。一般每只盘柜在左右，集

13、中布迓的继电保护室等应加以考 虑。在高压盘柜中励磁柜的发热量较大。根据某电站外商提供的发热资料：表2励磁柜的发热虽序号名称发热虽：1整流闸管8Kw2母线组2Kw3散热风机2Kw4其它继电器2Kw5合计14Kw由于励磁系统关系到机组的安全启动和运行，对于集中或封闭布宜的励磁盘柜应较为准确地核算其发 热量。六、SFC静态变频启动装置发热虽SFC称为静态变频启动装置，主要用于抽水蓄能电站的机组抽水匸况的启动。它由输入电抗器、输 出电抗器、濾波器.功率柜和直流电抗器组成。某个单机容虽30万干瓦的抽水番能电站.根据外商提供的SFC装迓各设备的容虽如下：表3 SFC装宜的容虽序号设备名称运行时停止时1输入

14、电抗器27Kw3Kw2输出电抗器63Kw03滤波器83Kw28Kw4功率柜15Kw6Kw5直流电抗器200Kw06 合计388KW37Kw我#J可以看岀，如果按照满负荷汁算，SFC装亘的热量拓达388Kw：按照一些已运行的抽水蓄能电 站的实际运行分析统计一台机组的启动.从静止拖动到并网时间仅需240秒.六台机组的启动时间约为 25分钟。根据外商提供的SFC装宜运行特性曲线，输入电抗器、输岀电抗器和直流电抗器运行25分 钟，发热达到额定发热虽的20%.滤波器.功率柜发热达到额定发热虽的70%左右。按此汁算SFC装宜 的发热址约为是额定发热量的。SFe装迓的发热虽和SFe的容址.运行时间有极为密切的关系，如果要较为准确的确定设备发热 量，应请有关制造商提供设备的运行特性曲线然后根据设备的容量和运行时何确定。七、照明设备发热虽大.中型电站随着建筑装修景观设计对灯光的需求照明功率有増加的趋势C虽然照明设备的发展， 电站的照明应用从白炽灯和荧光灯向瑛餡灯和金卤灯等商亮度灯源转变。但照明设备散热址屈于稳定得 热，只要电斥、功率稳定，散热虽是不变化的。照明所耗电能的一部分直接转化为热能,此热能以对流、 传导和向周用散出。光能以红外辐射方式向外辐射.但红