高低压配电柜发热量计算方法

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1、高高压开关柜、变压器的发热量计算方法之 马矢奏春创作时间：二O二一年七月二十九日变压器损耗可以在生产厂家技术资料上查到（铜耗加铁耗）；高压 开关柜损耗按每台200W估算；高压电容器柜损耗按3W/kvar估算; 高压开关柜损耗按每台300W估算；高压电容器柜损耗按4W/kvar 估算.一条n芯电缆损耗功率为：Pr=（nI2r）/s,其中I为一条电缆 的计算负荷电流（A）,r为电缆运行时平均温度为摄氏50度时电 缆芯电阻率（Qmm2/m,铜芯为0.0193，铝芯为0.0316）,S为电缆 芯截面（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

2、压器无资料可查,可按变压器容量的11.5%左右估 算；二、高、高压屏的单台损耗取值200300W，指标稍高（尤其是高压柜）； 三、除设备散热外,还应考虑通过围护结构传入 的太阳辐射热. 主要电气设备发热量 电气设备发热量 继电器小型继电器0.21W 中型继电器13W励磁线圈工作时 816W 功率继电器816W灯全电压式带变压器灯的W数带电阻器灯的W数+约10W 控制盘电磁控制盘依据继电器的台 数，约300W法式盘主回路盘高压控制中心100500W高压控制中心 100500W 高压配电盘 100500W 变压器 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-

3、1) (KW)照明灯白炽灯灯W数放电灯1.1X灯W数假设变压器为1000KVA,其有功输出为680KW,则其效率年夜致为680/850=0.8,根据上述计算损耗的公式,该变压器的损耗 为 680* (1/0.8-1)=170KW!变压器的热损失计算公式：Pb=Pbk+0.8Pbd 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、 发机电组发热量一、发机电组的散热量主要来自于两个方面,一是发机电组的盖板 传热和机壳围护结构传热,另一是发机电组的冷却循环风的漏风所 带来的热量.年夜、中型发机电组的冷却方式通常采纳封闭式空气自循

4、环冷 却方式,发机电绕组的损耗传给冷却空气,空气的热量再通过机组 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 般不超越65C，而进入转子的空气温度一般不低于5C.发机电机壳的散热量可以按下式计算：其中：K发机电机壳的传热系数w/m?CA发机电机壳的面积Eg 发机电冷却循环风的平均温度CEn室内空气温度c 发机电的漏风散热量可以按下式计算：q广阳匕_t入【1】（2）其中：冋 漏风系数，钢盖板取0.3%0发机电的冷却循环风量m3/h回空气比热w/kgC0口发机电漏风温度C 口一一室内空气温度C根据发机电组内部的冷却风温和发机电的概况积，我们不难计 算机组壳体的传热量 .但漏风热量的

5、计算上却有较年夜的不同 ，随 着机械制造技术的不竭提高 ，特别是空气冷却器的效率的提高 ，发 机电组的冷却循环风量各个厂商有较年夜区别.例如按机电设计手 册计算,30万KW机组的冷却循环风量约为200m 3 /h,但大都国际厂 商提供的冷却风量约为120m 3 /h,这就给计算结果发生较年夜的收 支.机组的冷却风量不单和机组的容量有关,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,发机电的线圈温度也越 低,发机电的效率就越高,可是冷却风温受冷却器的安插尺寸影响, 冷却器年夜,机组的制造难度相对增年夜,经济性下降,冷却风温不 成能无限降低 ,机组制造厂设计时考虑一个经济区域 ,到

6、达机组的 最年夜性价比.因此,在实际的设计计算中,应由发机电厂商提供冷 却循环风量参数对漏风热量加以核算.二、变压器发热量二、变压器散热散热主要指变压器内部的能量损耗,由铜损（电阻 损耗）和铁损（铁磁损耗）两部份组成,其中铜损是随负荷年夜小 而变动,而铁损与负荷的年夜小无关,可以看成一定值.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、风冷和干式变压器的损耗,全部散发到周围空气中,而水 冷变压器的损耗则年夜部份由水冷却系统带走,一小部份由于油温 高于周围空气温度而将热量散入空气中.一般情况下,封闭厂房、地下厂房和抽水蓄能电站,安插于厂房 内部或地下的主变多采纳库水冷

7、却的主变,而电站中的其他变压器 还有厂用变、照明变、事故变、励磁变等,多采纳风冷或干式变压 器.风冷变压器的散热量,简单地可以按下式计算：Q = Pk+Pd Kw (3)其中：因变压器的空载损耗KwZ变压器的短路损耗Kw水冷变压器的散热量可以按下式计算：Q =彳5人厂丫丿25AxI0-3Kw【1】(4)其中：口一一油箱的平均油温C, 一般在6570C之间E室内气温CE油箱的散热面积川电站的水冷却主变,受到冷却水温和水冷却器效率的影响较年 夜,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 年夜,应按正常运行时,可能发生的最高水温核算变压器的散热量.三、母线、电缆发热量在电站中,发机电

8、和变压器之间的连接多用自冷却式封闭母线 母线的发热量包括母线的功率损耗发热和外壳感应散热两部份.由于主线的两端分别分别连接发机电和变压器设备,实际上母时间：二 O 二一年七月二十九日线与外壳之间的空气是封闭的,外壳起到一个呵护和屏蔽电磁波的 作用,以减少母线电磁场对周围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.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量可以按下式计算：q = 3x12RjLx 10一3 岛【1】(5)母线外壳感应散热量可以按下式计算：qk =3x 12人畀kLx 10-3kw【1】(6)其中：

9、囚一一母线的相电流(A囤母线在工作温度时的直流电阻(Q/m)因母线外壳在工作温度时的直流电阻(Q/m)冋母线集肤效应系数叮母线外壳集肤效应系数囚一一母线的长度(m)以下是某电站的母线参数：表1 母线参数序号基本参数主母线分支母线启动母线1额定电压(KV)1818182工作电压(KV)3额定电流(A)1300025030004导体正常温度C8750745外壳正常温度C6747546导体截面积(mm2)21375335833587外冗截面积(mm2)15944836983698导体电阻yQ/m9外壳电阻yQ/m按上面两式计算，主母线单相的散热量约为550W/m,和母线制 造商提供的母相散热损耗60

10、0 W/m基秘闻近.母线的发热损耗和母线的材质、制造技术、焊接工艺水平关系 较年夜.材质越好,母线接头的焊接工艺水平越高,其直流电阻就越 小,发热损耗也就越小.另外,在水电站厂房内敷设了各种电压品级的动力、照明、控 制电缆,在运行中会散发出一定的热量,如果电缆温渡过高,将招致 电缆概况绝缘老化,电缆的载流量下降.在各种电缆中,高压动力电缆发热量较年夜,电气设计手册上, 对电缆损耗年夜于150W/m的有通风要求.一般的3000V以下的铜芯 电缆的散热损失较小.电缆截面3X50mm的发热量约为 25W/m,3X150mm的发热量约为40W/m,电压品级越高，散热量越小.因此,除在主厂房中设有年夜量

11、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量, 其他部位的电缆发热可以忽略不计.四、电抗器发热量电抗器用于较年夜容量的配电装置中,起到限制短路电流的作 用,也可以用于整流装置中作滤波电抗器电抗器的散热量可以按下式计算：Q =吧 P Kw （7） 其中：匹一一电抗器的利用系数，一般取血也电抗器的负荷系数,一般取叵回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,发热特性是热容量和发热量较年夜,到达稳定发热量需要一段时间.如果是长期运行的电抗器,其发热量是稳定的,如果是间歇运行的电抗器,应按运行时间和电抗器的

12、发热特性曲线确定发热量五、高、高压盘柜发热量高压配电盘柜的散热量可以按下式计算：2Q -qeKw【1】(8)其中：Eg高压开关的工作电流（A）口一一高压开关的额定电流（A）H高压开关的额定电流时的散热量Kw高压开关柜分为进线开关柜和馈电开关柜,一般说来进线开关 柜的发热量要比馈电开关柜的发热量年夜高压配电盘柜的散热量可以按下式计算：Q - ex Z P Kw （ 9）其中：回盘柜的利用系数0 盘柜的实耗系数ZP高压盘柜的功率损耗之和Kw由于电站内各种盘柜的用途分歧,盘柜的工作电流分歧,一般 说来,工作电流越年夜,盘柜内的电器元件发热量也越年夜.对集中 安插的配电盘柜尽可能由设备制造商提供发热量

13、较为准确.特另外,对重要的配电盘柜,由于制造商对盘柜内的电气元件 的呵护,防止运行湿渡过年夜,绝缘性能的下降,在盘柜内自己另设 有电加热器.一般每只盘柜在0.30.5Kw左右，集中安插的继电呵 护室等应加以考虑.在高压盘柜中，励磁柜的发热量较年夜.根据某电站外商提供的发热资料：表2 励磁柜的发热量序号名称发热量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平安启动和运行，对集中或封闭安插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量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 水工况的启动.它由输入电抗

14、器、输出电抗器、滤波器、功率柜和 直流电抗器组成.某个单机容量30万千瓦的抽水蓄能电站，根据外商提供的SFC装置各设备的容量如下：序号设备名称运行时停止时1输入电抗器27Kw3Kw2输出电抗器63Kw03滤波器83Kw28Kw4功率柜15Kw6Kw5直流电抗器200Kw06合计388Kw37Kw表3 SFC装置的容量我们可以看出，如果依照满负荷计算,SFC装置的热量高达 388Kw .依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装置运行特性曲线,输入电 抗器、输出电抗器和直流电抗器运行25分钟，发热到达额定发热量 的20%，滤波器、功率柜发热到达额定发热量的70%左右.按此计算SFC装置的发热量约为126.6Kw,是额定发热量的32.6%.SFC装置的发热量和SFC的容量、运行时间有极为密切的关系, 如果要较为准确简直定设备发热量,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间确定.七、 照明设备发热量年夜、中型电站随着建筑装修景观设计对灯光的需求,照明功 率有增加的趋势.虽然照明设备的发展,电站的照明应用从白炽灯 和荧光灯向碘钨灯和金卤灯等高亮度灯源转变.但照明设备散热量 属于稳定得热,只要电压、功率稳定,散热量是不变动的.照明所耗 电