高低压配电柜发热量计算方法.docx
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高低压配电柜发热量计算方法
凹凸压开关柜、变压器的发烧量计较办法之五兆芳芳创作
变压器损耗可以在生产厂家技巧资料上查到（铜耗加铁耗）；高压开关柜损耗按每台200W预算；高压电容器柜损耗按3W/kvar预算；低压开关柜损耗按每台300W预算；低压电容器柜损耗按4W/kvar预算.一条n芯电缆损耗功率为：
Pr=（nI2r）/s，其中I为一条电缆的计较负荷电流（A），r为电缆运行时平均温度为摄氏50度时电缆芯电阻率（Ωmm2/m，铜芯为0.0193，铝芯为0.0316），S为电缆芯截面（mm2）；计较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、如果变压器无资料可查，可按变压器容量的1~1.5%左右预算； 二、高、低压屏的单台损耗取值200~300W，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. 主要电气设备发烧量 电气设备发烧量 继电器小型继电器0.2~1W 中型继电器1~3W励磁线圈任务时8~16W 功率继电器8~16W 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 程序盘 主回路盘低压控制中心100~500W 高压控制中心100~500W 高压配电盘100~500W 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-1）（KW） 照明灯白炽灯灯W数 放电灯1.1X灯W数 假定变压器为1000KVA，其有功输出为680KW，则其效率大致为680/850=0.8，按照上述计较损耗的公式，该变压器的损耗为680*（1/0.8-1）=170KW!
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变压器的热损失计较公式:
△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）
具体的计较办法：
一、发电机组发烧量
发电机组的散热量主要来自于两个方面，一是发电机组的盖板传热和机壳围护结构传热，另一是发电机组的冷却循环风的漏风所带来的热量.
大、中型发电机组的冷却方法通常采取封锁式空气自循环冷却方法，发电机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.按照实测的数据，定子排出的空气温度一般不超出65℃，而进入转子的空气温度一般不低于5℃.
发电机机壳的散热量可以按下式计较：
w【1】
（1）
其中：
——发电机机壳的传热系数w/㎡·℃
——发电机机壳的面积㎡
——发电机冷却循环风的平均温度℃
——室内空气温度℃
发电机的漏风散热量可以按下式计较：
w【1】
（2）
其中：
——漏风系数，钢盖板取0.3%
——发电机的冷却循环风量m3/h
——空气比热w/kg·℃
——发电机漏风温度℃
——室内空气温度℃
按照发电机组内部的冷却风温和发电机的概略积，我们不难计较机组壳体的传热量.但漏风热量的计较上却有较大的差别，随着机械制造技巧的不竭提高，特别是空气冷却器的效率的提高，发电机组的冷却循环风量各个厂商有较大区别.例如按电机设计手册计较，30万KW机组的冷却循环风量约为200m３/h，但多数国际厂商提供的冷却风量约为120m３/h，这就给计较结果产生较大的出入.机组的冷却风量不但和机组的容量有关，并且和机组的水头、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，发电机的效率就越高，但是冷却风温受冷却器的安插尺寸影响，冷却器大，机组的制造难度相对增大，经济性下降，冷却风温不成能无限下降，机组制造厂设计时考虑一个经济区域，达到机组的最大性价比.因此，在实际的设计计较中，应由发电机厂商提供冷却循环风量参数对漏风热量加以核算.
二、变压器发烧量
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）两部分组成，其中铜损是随负荷大小而变更，而铁损与负荷的大小无关，可以看成一定值.通常将额外负荷时的铜损定为短路损耗，额外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大部分由水冷却系统带走，一小部分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，封锁厂房、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取库水冷却的主变，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，多采取风冷或干式变压器.
风冷变压器的散热量，复杂地可以按下式计较：
Kw（3）
其中：
——变压器的空载损耗Kw
——变压器的短路损耗Kw
水冷变压器的散热量可以按下式计较：
Kw【1】（4）
其中：
——油箱的平均油温℃，一般在65~70℃之间
——室内气温℃
——油箱的散热面积㎡
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，冷却水温受季候的影响较大，应按正常运行时，可能产生的最高水温核算变压器的散热量.
三、母线、电缆发烧量
在电站中，发电机和变压器之间的连接多用自冷却式封锁母线.母线的发烧量包含母线的功率损耗发烧和外壳感应散热两部分.
由于主线的两端辨别辨别连接发电机和变压器设备，实际上母线与外壳之间的空气是封锁的，外壳起到一个庇护和屏蔽电磁波的作用，以削减母线电磁场对周围电气设备和情况的影响，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情况.而外壳感应散热则直接传入情况.
母线功率损耗引起的散热量可以按下式计较：
Kw【1】（5）
母线外壳感应散热量可以按下式计较：
Kw【1】（6）
其中：
——母线的相电流（A）
——母线在任务温度时的直流电阻（Ω/m）
——母线外壳在任务温度时的直流电阻（Ω/m）
——母线集肤效应系数
——母线外壳集肤效应系数
——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
根本参数
主母线
分支母线
启动母线
1
额外电压（KV）
18
18
18
2
任务电压（KV）
3
额外电流（A）
13000
250
3000
4
导体正常温度℃
87
50
74
5
外壳正常温度℃
67
47
54
6
导体截面积（mm2）
21375
3358
3358
7
外壳截面积（mm2）
15944
8369
8369
8
导体电阻μΩ/m
9
外壳电阻μΩ/m
按上面两式计较，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600W/m基底细近.
母线的发烧损耗和母线的材质、制造技巧、焊接工艺水平关系较大.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，发烧损耗也就越小.
另外，在水电站厂房内敷设了各类电压等级的动力、照明、控制电缆，在运行中会散收回一定的热量，如果电缆温度太高，将导致电缆概略绝缘老化，电缆的载流量下降.
在各类电缆中，低压动力电缆发烧量较大，电气设计手册上，对电缆损耗大于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3×50mm的发烧量约为25W/m，3×150mm的发烧量约为40W/m，电压等级越高，散热量越小.
因此，除在主厂房中设有大量的电缆桥架（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烧量，其他部位的电缆发烧可以疏忽不计.
四、电抗器发烧量
电抗器用于较大容量的配电装置中，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较：
Kw（7）
其中：
——电抗器的利用系数，一般取
——电抗器的负荷系数，一般取
——电抗器在额外功率下的功率损耗（Kw），按照额外电流、额外电抗和型号确定.
电抗器是由绕组组成的，发烧特性是热容量和发烧量较大，达到稳定发烧量需要一段时间.如果是长期运行的电抗器，其发烧量是稳定的，如果是间歇运行的电抗器，应按运行时间和电抗器的发烧特性曲线确定发烧量.
五、高、低压盘柜发烧量
高压配电盘柜的散热量可以按下式计较：
Kw【1】（8）
其中：
——高压开关的任务电流（A）
——高压开关的额外电流（A）
——高压开关的额外电流时的散热量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烧量要比馈电开关柜的发烧量大.
低压配电盘柜的散热量可以按下式计较：
Kw（9）
其中：
——盘柜的利用系数
——盘柜的实耗系数
——低压盘柜的功率损耗之和Kw
由于电站内各类盘柜的用途不合，盘柜的任务电流不合，一般说来，任务电流越大，盘柜内的电器元件发烧量也越大.对于集中安插的配电盘柜尽可能由设备制造商提供发烧量较为准确.
特此外，对于重要的配电盘柜，由于制造商对盘柜内的电气元件的庇护，避免运行湿度过大，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0.3～0.5Kw左右，集中安插的继电庇护室等应加以考虑.
在高压盘柜中，励磁柜的发烧量较大.按照某电站外商提供的发烧资料：
表2励磁柜的发烧量
序号
名称
发烧量
1
整流闸管
8Kw
2
母线组
2Kw
3
散热风机
2Kw
4
其它继电器
2Kw
5
算计
14Kw
由于励磁系统关系到机组的平安启动和运行，对于集中或封锁安插的励磁盘柜应较为准确地核算其发烧量.
六、SFC静态变频启动装置发烧量
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，按照外商提供的SFC装置各设备的容量如下：
表3SFC装置的容量
序号
设备名称
运行时
停止时
1
输入电抗器
27Kw
3Kw
2
输出电抗器
63Kw
0
3
滤波器
83Kw
28Kw
4
功率柜
15Kw
6Kw
5
直流电抗器
200Kw
0
6
算计
388Kw
37Kw
我们可以看出，如果依照满负荷计较，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阐发统计，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.按照外商提供的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，发烧达到额外发烧量的20%，滤波器、功率柜发烧达到额外发烧量的70%左右.按此计较SFC装置的发烧量约为126.6Kw，是额外发烧量的32.6%.
SFC装置的发烧量和SFC的容量、运行时间有极其密切的关系，如果要较为准确的确定设备发烧量，应请有关制造商提供设备的运行特性曲线，然后按照设备的容量和运行时间确定.
七、照明设备发烧量
大、中型电站随着修建装修景不雅设计对灯光的需求，照明功率有增加的趋势.虽然照明设备的成长，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，散热量是不变更的.照明所耗电能的一部分直接转化为热能,此热能以对流、传导和向周围散出.光能以红外辐射方法向外辐射，但红外辐射不克不及直接被空气吸收，而是透过空气被周围物体吸收，此后再赐与空气.转化为光的那部分也是先射向周围物体，被物体吸收后再转化为热能，再以对流、传导或辐射等方法传给空气和其他物体.
照明发烧量为：
Kw【1】（10）
其中：
——照明灯具功率Kw
一般情况下，全厂的照明发烧量约为照明变压器容量的80%左右.但随着电站自动化程度的提高和无人值班的推广，厂房内部的实际照明设备开启情况变更较大，可考虑正常运行时照明的利用系数.
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