高低壓配電柜發(fā)熱量計(jì)算方法

1、高低壓開關(guān)柜、變壓器的發(fā)熱量計(jì)算方法 變壓器損耗可以在生產(chǎn)廠家技術(shù)資料上查到（銅耗加鐵耗）；高壓開關(guān)柜損耗按每臺(tái)200W估算；高壓電容器柜損耗按3W/kvar估算；低壓開關(guān)柜損耗按每臺(tái)300W估算；低壓電容器柜損耗按4W/kvar估算。一條n芯電纜損耗功率為：Pr=(nI2r)/s，其中I為一條電纜的計(jì)算負(fù)荷電流（A），r為電纜運(yùn)行時(shí)平均溫度為攝氏50度時(shí)電纜芯電阻率（mm2/m，銅芯為0.0193，鋁芯為0.0316），S為電纜芯截面（mm2）；計(jì)算多根電纜損耗功率和時(shí)，電流I要考慮同期系數(shù)。上面公式中的2均為上標(biāo)，平方。 一、如果變壓器無資料可查，可按變壓器容量的11.5%左右估算；二、高

2、、低壓屏的單臺(tái)損耗取值200300W，指標(biāo)稍高（尤其是高壓柜）；三、除設(shè)備散熱外，還應(yīng)考慮通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入的太陽輻射熱。主要電氣設(shè)備發(fā)熱量 電氣設(shè)備 發(fā)熱量 繼電器 小型繼電器 0.21W 中型繼電器 13W勵(lì)磁線圈工作時(shí)816W 功率繼電器 816W 燈 全電壓式帶變壓器 燈的W數(shù) 帶電阻器 燈的W數(shù)+約10W 控制盤 電磁控制盤 依據(jù)繼電器的臺(tái)數(shù),約300W 程序盤 主回路盤 低壓控制中心 100500W 高壓控制中心 100500W 高壓配電盤 100500W 變壓器 變壓器 輸出kW(1效率-1) (KW) 電力變換裝置 半導(dǎo)體盤 輸出kW(1效率-1) (KW) 照明燈 白熾燈 燈W

3、數(shù) 放電燈 1.1X燈W數(shù) 假設(shè)變壓器為1000KVA，其有功輸出為680KW，則其效率大致為680/850=0.8，根據(jù)上述計(jì)算損耗的公式，該變壓器的損耗為680*（1/0.8-1)=170KW!變壓器的熱損失計(jì)算公式: Pb=Pbk+0.8Pbd Pb-變壓器的熱損失(kW) Pbk-變壓器的空載損耗(kW) Pbd-變壓器的短路損耗(kW) 具體的計(jì)算方法：一、 發(fā)電機(jī)組發(fā)熱量發(fā)電機(jī)組的散熱量主要來自于兩個(gè)方面，一是發(fā)電機(jī)組的蓋板傳熱和機(jī)殼圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱，另一是發(fā)電機(jī)組的冷卻循環(huán)風(fēng)的漏風(fēng)所帶來的熱量。大、中型發(fā)電機(jī)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(jī)繞組的損耗傳給冷卻空氣，

4、空氣的熱量再通過機(jī)組水冷卻器由冷卻水帶走。根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)，定子排出的空氣溫度一般不超過65，而進(jìn)入轉(zhuǎn)子的空氣溫度一般不低于5。發(fā)電機(jī)機(jī)殼的散熱量可以按下式計(jì)算：w 【1】 （1）其中：發(fā)電機(jī)機(jī)殼的傳熱系數(shù) w/發(fā)電機(jī)機(jī)殼的面積 發(fā)電機(jī)冷卻循環(huán)風(fēng)的平均溫度室內(nèi)空氣溫度發(fā)電機(jī)的漏風(fēng)散熱量可以按下式計(jì)算：w 【1】 （2）其中：漏風(fēng)系數(shù)，鋼蓋板取0.3%發(fā)電機(jī)的冷卻循環(huán)風(fēng)量m3/h空氣比熱 w/kg空氣容重取1.2kg/m3發(fā)電機(jī)漏風(fēng)溫度室內(nèi)空氣溫度根據(jù)發(fā)電機(jī)組內(nèi)部的冷卻風(fēng)溫和發(fā)電機(jī)的表面積，我們不難計(jì)算機(jī)組殼體的傳熱量。但漏風(fēng)熱量的計(jì)算上卻有較大的差異，隨著機(jī)械制造技術(shù)的不斷提高，特別是空氣冷卻器

5、的效率的提高，發(fā)電機(jī)組的冷卻循環(huán)風(fēng)量各個(gè)廠商有較大區(qū)別。例如按機(jī)電設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算，30萬KW機(jī)組的冷卻循環(huán)風(fēng)量約為200m/h，但多數(shù)國(guó)際廠商提供的冷卻風(fēng)量約為120m/h，這就給計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的出入。機(jī)組的冷卻風(fēng)量不僅和機(jī)組的容量有關(guān)，而且和機(jī)組的水頭、轉(zhuǎn)速、尺寸有關(guān)。一般情況下，冷卻風(fēng)溫越低，發(fā)電機(jī)的線圈溫度也越低，發(fā)電機(jī)的效率就越高，但是冷卻風(fēng)溫受冷卻器的布置尺寸影響，冷卻器大，機(jī)組的制造難度相對(duì)增大，經(jīng)濟(jì)性下降，冷卻風(fēng)溫不可能無限降低，機(jī)組制造廠設(shè)計(jì)時(shí)考慮一個(gè)經(jīng)濟(jì)區(qū)域，達(dá)到機(jī)組的最大性價(jià)比。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)計(jì)算中，應(yīng)由發(fā)電機(jī)廠商提供冷卻循環(huán)風(fēng)量參數(shù)對(duì)漏風(fēng)熱量加以核算。二、 變壓器發(fā)熱

6、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(fù)荷大小而變化，而鐵損與負(fù)荷的大小無關(guān)，可以看成一定值。通常將額定負(fù)荷時(shí)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(fēng)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?jī)?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(lì)磁變等，多采用風(fēng)冷或干式變壓器。風(fēng)冷變壓器的散熱量，簡(jiǎn)單地可以按下式計(jì)算：Kw （

7、3）其中：變壓器的空載損耗 Kw變壓器的短路損耗 Kw水冷變壓器的散熱量可以按下式計(jì)算：Kw 【1】 （4） 其中：油箱的平均油溫 ，一般在6570之間室內(nèi)氣溫 油箱的散熱面積 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(yùn)行時(shí)，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(jī)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(jī)和變壓器設(shè)備，實(shí)際上母線與外殼之間的空氣是封閉的，外殼起到一個(gè)保護(hù)和屏蔽電磁波的作用，

8、以減少母線電磁場(chǎng)對(duì)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(jì)算：Kw 【1】 （5） 母線外殼感應(yīng)散熱量可以按下式計(jì)算：Kw 【1】 （6）其中：母線的相電流(A)母線在工作溫度時(shí)的直流電阻（/m）母線外殼在工作溫度時(shí)的直流電阻（/m）母線集膚效應(yīng)系數(shù)母線外殼集膚效應(yīng)系數(shù)母線的長(zhǎng)度(m)以下是某電站的母線參數(shù)： 表1 母線參數(shù)序號(hào)基本參數(shù)主母線分支母線啟動(dòng)母線1額定電壓( KV)1818182工作電壓(KV)19.819.819.83額定電流(A)1300

9、025030004導(dǎo)體正常溫度8750745外殼正常溫度6747546導(dǎo)體截面積(mm2)21375335833587外殼截面積(mm2)15944836983698導(dǎo)體電阻/m1.3579外殼電阻/m1.879按上面兩式計(jì)算，主母線單相的散熱量約為550W/m，和母線制造商提供的母相散熱損耗600 W/m基本相近。母線的發(fā)熱損耗和母線的材質(zhì)、制造技術(shù)、焊接工藝水平關(guān)系較大。材質(zhì)越好，母線接頭的焊接工藝水平越高，其直流電阻就越小，發(fā)熱損耗也就越小。另外，在水電站廠房?jī)?nèi)敷設(shè)了各種電壓等級(jí)的動(dòng)力、照明、控制電纜，在運(yùn)行中會(huì)散發(fā)出一定的熱量，如果電纜溫度過高，將導(dǎo)致電纜表面絕緣老化，電纜的載流量下降

10、。在各種電纜中，低壓動(dòng)力電纜發(fā)熱量較大，電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)上，對(duì)電纜損耗大于150W/m的有通風(fēng)要求。一般的3000V以下的銅芯電纜的散熱損失較小。電纜截面350mm的發(fā)熱量約為25W/m，3150mm的發(fā)熱量約為40W/m，電壓等級(jí)越高，散熱量越小。因此，除在主廠房中設(shè)有大量的電纜橋架（如母線層、母線洞、水輪機(jī)層等）和專門的電纜層、電纜廊道應(yīng)核算電纜的發(fā)熱量，其他部位的電纜發(fā)熱可以忽略不計(jì)。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(jì)算：Kw （7）其中：電抗器的利用系數(shù)，一般取=0.95電抗器的負(fù)荷系數(shù)，一

11、般取=0.75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(hào)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(dá)到穩(wěn)定發(fā)熱量需要一段時(shí)間。如果是長(zhǎng)期運(yùn)行的電抗器，其發(fā)熱量是穩(wěn)定的，如果是間歇運(yùn)行的電抗器，應(yīng)按運(yùn)行時(shí)間和電抗器的發(fā)熱特性曲線確定發(fā)熱量。五、 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(jì)算：Kw 【1】 （8）其中：高壓開關(guān)的工作電流 (A)高壓開關(guān)的額定電流 (A)高壓開關(guān)的額定電流時(shí)的散熱量 Kw高壓開關(guān)柜分為進(jìn)線開關(guān)柜和饋電開關(guān)柜，一般說來進(jìn)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(jì)算：Kw （9）其中：盤柜的

12、利用系數(shù)盤柜的實(shí)耗系數(shù)低壓盤柜的功率損耗之和 Kw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(duì)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(zhǔn)確。特別的，對(duì)于重要的配電盤柜，由于制造商對(duì)盤柜內(nèi)的電氣元件的保護(hù)，防止運(yùn)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0.30.5Kw左右，集中布置的繼電保護(hù)室等應(yīng)加以考慮。在高壓盤柜中，勵(lì)磁柜的發(fā)熱量較大。根據(jù)某電站外商提供的發(fā)熱資料：表2 勵(lì)磁柜的發(fā)熱量序號(hào)名 稱發(fā)熱量1整流閘管8Kw2母線組2Kw3散熱風(fēng)機(jī)2Kw4其它繼電器2Kw5合計(jì)14Kw由于勵(lì)磁系統(tǒng)

13、關(guān)系到機(jī)組的安全啟動(dòng)和運(yùn)行，對(duì)于集中或封閉布置的勵(lì)磁盤柜應(yīng)較為準(zhǔn)確地核算其發(fā)熱量。六、 SFC靜態(tài)變頻啟動(dòng)裝置發(fā)熱量SFC稱為靜態(tài)變頻啟動(dòng)裝置，主要用于抽水蓄能電站的機(jī)組抽水工況的啟動(dòng)。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(gè)單機(jī)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：表3 SFC裝置的容量序號(hào)設(shè)備名稱運(yùn)行時(shí)停止時(shí)1輸入電抗器27Kw3Kw2輸出電抗器63Kw03濾波器83Kw28Kw4功率柜15Kw6Kw5直流電抗器200Kw06合計(jì)388Kw37Kw我們可以看出，如果按照滿負(fù)荷計(jì)算，SFC裝置的熱量高達(dá)388Kw。按照一些已運(yùn)行的抽水

14、蓄能電站的實(shí)際運(yùn)行分析統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)機(jī)組的啟動(dòng)，從靜止拖動(dòng)到并網(wǎng)時(shí)間僅需240秒，六臺(tái)機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間約為25分鐘。根據(jù)外商提供的SFC裝置運(yùn)行特性曲線，輸入電抗器、輸出電抗器和直流電抗器運(yùn)行25分鐘，發(fā)熱達(dá)到額定發(fā)熱量的20%，濾波器、功率柜發(fā)熱達(dá)到額定發(fā)熱量的70%左右。按此計(jì)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(yùn)行時(shí)間有極為密切的關(guān)系，如果要較為準(zhǔn)確的確定設(shè)備發(fā)熱量，應(yīng)請(qǐng)有關(guān)制造商提供設(shè)備的運(yùn)行特性曲線，然后根據(jù)設(shè)備的容量和運(yùn)行時(shí)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(jì)對(duì)燈光的需求，照明功率有增加的趨勢(shì)。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)定得熱，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(duì)流、傳導(dǎo)和向周圍散出。光能以紅外輻射方式向外輻射