Sammenfatning af beregningsformler for opvarmning af elektrisk udstyr
Mar 17, 2026| I. Opvarmningskapacitet af høj- og lavspændingskoblinger/paneler
Varmeafgivelsen af højspændingspaneler-kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
Q=(Ig/Ie)2qe(kW)
Ig: Driftsstrøm for højspændingskontakten- (A)
Ie: Mærkestrøm for højspændingskontakten- (A)
qe: Varmeafledning af højspændingskontakten- ved mærkestrøm
Højspændingskoblingsudstyr er opdelt i indgående koblingsudstyr og feederkoblingsudstyr. Generelt er varmeudviklingen af indgående koblingsudstyr større end den i feeder koblingsudstyr
Varmeafgivelsen af lavspændingscentraler-kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
Q=e×∑P(kW)
e: Udnyttelsesfaktor for panelet
x: Faktisk tabsfaktor for panelet
∑P: Summen af strømtab for alle elektriske komponenter i lav-spændingspanelet (kW)
● På grund af forskellige formål og driftsstrømme for forskellige paneler i kraftværket, er det generelt sådan, at jo større driftsstrømmen er, jo større er varmeudviklingen af elektriske komponenter i panelet. For centralt placerede fordelingspaneler anbefales det at indhente mere nøjagtige varmeudviklingsdata fra udstyrsproducenten.
● Specifikt for vigtige distributionspaneler er elektriske varmelegemer installeret indeni for at beskytte elektriske komponenter, forhindre overdreven luftfugtighed og reducere isoleringsevnen. Effekten af hvert panel er generelt omkring 0,3 ~ 0,5 kW, hvilket bør tages i betragtning i centralt arrangerede relæbeskyttelsesrum.
II. Transformer varmegenerering
Transformatorernes varmeafledning refererer hovedsageligt til energitabet inde i transformeren, som består af to dele: Kobbertab (resistivt tab) og jerntab (magnetisk tab). Kobbertabet varierer med belastningen, mens jerntab er uafhængigt af belastningen og kan betragtes som en konstant. Typisk er kobbertabet ved nominel belastning defineret som kortslutningstabet, og jerntabet ved nominel spænding defineres som tabet uden-belastning.
Tabene af selv-afkølede, luft-afkølede og tørre-transformatorer spredes alle ud i den omgivende luft. I modsætning hertil, for vand-kølede transformere, bliver de fleste tab båret væk af vandkølingssystemet, mens en lille del spredes ud i luften på grund af, at olietemperaturen er højere end den omgivende lufttemperatur.
Generelt, i lukkede fabrikker, underjordiske kraftværker og pumpekraftværker, anvender de vigtigste transformatorer, der er arrangeret i fabriksbygningerne eller under jorden, for det meste vandkøling. Andre transformatorer i kraftværket, såsom stationsservicetransformatorer, belysningstransformatorer, nødtransformatorer og magnetiseringstransformatorer, anvender for det meste luftkølede eller tørre-transformatorer.
Varmeafgivelsen af luft-kølede transformere kan ganske enkelt beregnes ved hjælp af følgende formel:
Q=Pk+Pd(kW)
Pk - Intet-belastningstab af transformeren (kW)
Varmeafgivelsen af vand-afkølede transformere kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
Q=5.5×(ty−tn)1.25A×10−3(kW)
Hvor:ty- Transformatortankens gennemsnitlige olietemperatur (generelt mellem 65-70 grader)
tn - Omgivende indendørs temperatur ( grad )
III. Varmeproduktion af samleskinner og kabler
I kraftværker bruger forbindelsen mellem generatorer og transformere for det meste selv-afkølede lukkede samleskinner. Varmeproduktionen af samleskinner omfatter to dele: varmeudvikling fra strømskinnetab og induceret varmeafledning fra kabinettet.
Da begge ender af hovedskinnen er forbundet med henholdsvis generator- og transformerudstyr, er luften mellem samleskinnen og kabinettet faktisk lukket. Indkapslingen fungerer som beskyttelse og elektromagnetisk afskærmning for at reducere påvirkningen af samleskinnens elektromagnetiske felt på omgivende elektrisk udstyr og miljøet, uden at reducere varmeafgivelsen af samleskinnen. Varmen fra strømtabet til skinnen overføres til luften mellem skinnen og kabinettet og derefter til miljøet gennem kabinetsskallen. Den inducerede varmeafledning fra kabinettet overføres direkte til miljøet.
Varmeafgivelsen forårsaget af strømtab i strømskinnen kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
qs=3×I2RΣφsL×10−3(kW)
I: Samleskinnens driftsstrøm (A)
RΣ: Ækvivalent modstand pr. længdeenhed af samleskinnen (Ω/m)
φs: Proportional koefficient for strømtab, der spredes til miljøet
L: Længde af samleskinnen (m)
Den inducerede varmeafledning af samleskinnekabinettet kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
qk=3×I2RkφkL×10−3(kW)
I: Fasestrøm af samleskinnen (A)
RZ: DC modstand af samleskinnen ved driftstemperatur (Ω/m)
Rk: DC-modstand i samleskinnekabinettet ved driftstemperatur (Ω/m)
φs: Skineffektkoefficient for samleskinnen
φk: Skineffektkoefficient for samleskinnekabinettet
L: Længde af samleskinnen (m)
IV. Varmedannelse af reaktorer
Reaktorer bruges i strømfordelingsenheder med stor-kapacitet for at begrænse kortslutningsstrømme- og kan også bruges som filterreaktorer i ensretterenheder.
Varmeafgivelsen af en reaktor kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
Q=η1η2P(kW)>Hvor:
η1: Reaktorens udnyttelsesfaktor, generelt taget som0.95
η2: Reaktorens belastningsfaktor, generelt taget som0.75
P: Reaktorens effekttab ved nominel effekt (kW), bestemt af nominel strøm, nominel reaktans og model
Reaktorer er sammensat af viklinger, med stor varmekapacitet og varmeudvikling, og det tager en periode at opnå en stabil varmeproduktion. For reaktorer i kontinuerlig drift er varmeudviklingen stabil; for intermitterende reaktorer bør varmeudviklingen bestemmes i henhold til driftstiden og reaktorens karakteristiske kurve for varmeudvikling.
V. Varmedannelse af generatorsæt
Varmeafgivelsen af generatorsæt kommer hovedsageligt fra to aspekter: det ene er varmeoverførslen gennem dækpladen og kabinettets struktur, og det andet er varmen, som kommer fra lækagen af den kølende cirkulerende luft i generatorsættet.
Store og mellemstore-generatorsæt anvender normalt lukket luft-selv-cirkulationskølingstilstand: Tabet af generatorviklingen overføres til køleluften, og derefter fjernes luftens varme af kølevandet gennem sættets vandkøler. Ifølge målte data overstiger temperaturen på luften, der udledes fra statoren, generelt ikke 65 grader, mens temperaturen på luften, der kommer ind i rotoren, generelt ikke er lavere end 5 grader.
Varmeafgivelsen af generatorhuset kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
qk=KA(tg−tn)(W)
K: Varmeoverførselskoefficient for generatorhuset (W/(m²·grad ))
A: Overfladeareal af generatorhuset (m²)
tg: Gennemsnitstemperatur af generatorens kølende cirkulationsluft (grad)
tn: Indendørs omgivende temperatur (grad)
Varmeafledning fra generatorluftlækage
Varmeafgivelsen forårsaget af generatorens luftlækage kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
qf= vc (tf−tn)
: Lækagekoefficient (0,3% for ståldækplader)
v: Køleluftcirkulationsvolumen (m³/h)
c: Luftens specifik varmekapacitet (W/(kg·grad ))
: Luftdensitet (1,2 kg/m³)
tf: Lækagelufttemperatur (grad)
tn: Indendørs omgivende temperatur (grad)
Nøglebemærkning: Beregningen af luftlækage varmetab afhænger i høj grad afkøleluftvolumen (v). På grund af forskelle i designstandarder mellem indenlandske og internationale producenter kan den angivne luftmængde variere betydeligt (f.eks. 200 m³/h vs. . 120 m³/h for en 300MW enhed). For nøjagtige resultater anbefales det at indhente de officielle køleluftvolumenparametre fra generatorproducenten i stedet for udelukkende at stole på manuelle beregninger.
VI. Varmegenerering af SFC statisk frekvensomformer Startenhed
SFC (Static Frequency Converter) er en startenhed for statisk frekvenskonvertering, der hovedsageligt bruges til at starte pumpede-lagerkraftværksenheder under pumpeforhold. Den består af input-reaktorer, output-reaktorer, filtre, strømskabe og DC-reaktorer.
For et pumpekraftværk- med en enkelt enhedskapacitet på 300 MW er kapaciteterne for hver komponent i SFC-enheden leveret af en udenlandsk producent som følger:
SFC-enhedskapacitet
| Ingen. | Udstyrs navn | Kører (kW) | Standby (kW) |
|---|---|---|---|
| 1 | Indgangsreaktor | 27 | 3 |
| 2 | Udgangsreaktor | 63 | 0 |
| 3 | Filter | 83 | 28 |
| 4 | Elskab | 15 | 6 |
| 5 | DC reaktor | 200 | 0 |
| 6 | Total | 388 | 37 |
Som vi kan se, når varmeudviklingen af SFC-enheden 388 kW, når den beregnes ved fuld belastning. Ifølge den faktiske driftsanalyse og statistikker for nogle pumpede-lagerkraftværker tager opstarten af én enhed (fra statisk træk til netforbindelse) kun 240 sekunder, og opstartstiden for seks enheder er omkring 25 minutter.
Baseret på SFC-enhedens driftskarakteristikkurve leveret af den udenlandske producent:
Indgangsreaktorer, outputreaktorer og DC-reaktorer når20%af deres nominelle varmeudvikling efter 25 minutters drift.
Filtre og elskabe når ca70%af deres nominelle varmeproduktion.
Ifølge denne beregning er varmeudviklingen af SFC-anordningen ca126,6 kW, hvilket er32.6%af den nominelle varmeproduktion.
SFC-enhedens varmeudvikling er tæt forbundet med dens kapacitet og driftstid. For at bestemme udstyrets varmeudvikling mere nøjagtigt er det nødvendigt at anmode om udstyrets driftskarakteristikkurve fra den relevante producent og derefter beregne den baseret på udstyrets kapacitet og driftstid.
VII. Varmegenerering af belysningsudstyr
For store og mellemstore-kraftværker har lysstyrken en tendens til at stige på grund af efterspørgslen efter belysning i arkitektonisk udsmykning og landskabsdesign. Med udviklingen af belysningsudstyr er belysningsapplikationen i kraftværker skiftet fra glødelamper og lysstofrør til lyskilder med høj-lysstyrke såsom jod-wolframlamper og metalhalogenlamper. Imidlertid er varmeafledningen af belysningsudstyr stabil: Så længe spændingen og effekten er stabil, forbliver varmeafledningen uændret.
En del af den elektriske energi, der forbruges af belysning, omdannes direkte til varme, som afgives til omgivelserne gennem konvektion og ledning. Lysenergi stråler udad i form af infrarød stråling, som ikke direkte kan absorberes af luft, men passerer gennem luften for at blive absorberet af omgivende genstande, og derefter overføres til luften. Den del, der omdannes til lys, projiceres også først til omgivende genstande, absorberes af genstandene og omdannes derefter til varme, som derefter overføres til luften og andre genstande gennem konvektion, ledning eller stråling.
Varmeudviklingen af belysningsudstyr beregnes som:
Q=n1N(kW)
n1: Strømforbrugskoefficient for ballasten, generelt taget som1.2
N: Samlet installeret effekt af belysningsudstyret (kW)