高低压配电柜发热量计算方法

高低压开关柜、变压器的发热量计算方法
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;低压开关柜损耗按每台300W估算;低压电容器柜损耗按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(Ωmm2/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、如果变压器无资料可查,可按变压器容量的1~1.5%左右估算;
  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.
  主要电气设备发热量
  电气设备 发热量
  继电器 小型继电器 0。2~1W
  中型继电器 1~3W励磁线圈工作时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
 
  假设变压器为1000KVA,其有功输出为680KW,则其效率大致为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、发电机组发热量
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过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算:
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℃
车载散热器——室内空气温度℃
发电机的漏风散热量可以按下式计算:
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·℃
—-空气容重取1.2kg/m3
--发电机漏风温度℃
——室内空气温度℃
根据发电机组内部的冷却风温和发电机的表面积,我们不难计算机组壳体的传热量。但漏风热量的计算上却有较大的差异,随着机械制造技术的不断提高,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。例如按机电设计手册计算,30KW机组的冷却循环风量约为200m/h,但多数国际厂商提供的冷却风量约为120m/h,这就给计算结果产生较大的出入。机组的冷却风量不仅和机组的容量有关,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布置尺寸影响,冷却器大,机组的制造难度相对增大,经济性下降,冷却风温不可能无限降低,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,在实际的设计计算中,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、变压器发热量
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化,而铁损与负荷的大小无关,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大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,布置于厂房内部或地下的主变多采用库水冷却的主变,而电站中的其他变压器还有厂用变、照明变、事故变、励磁变等,多采用风冷或干式变压器.
风冷变压器的散热量,简单地可以按下式计算:
Kw 3
书立
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算:
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压器的散热量。
温调节
三、母线、电缆发热量
在电站中,发电机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,实际上母线与外壳之间的空气是封闭的,外壳起到一个保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:
Kw 1 5
母线外壳感应散热量可以按下式计算:
Kw 1 6
其中:-—母线的相电流(A)
-—母线在工作温度时的直流电阻(Ω/m
——母线外壳在工作温度时的直流电阻(Ω/m
——母线集肤效应系数
——母线外壳集肤效应系数
—-母线的长度玻璃压延机(m)
以下是某电站的母线参数:
1 母线参数
序号
基本参数
主母线
分支母线
水净化系统
启动母线
1
额定电压( KV)
18
18
18
2
工作电压(KV)
19。8
19.8
19.8
3
额定电流(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
1.357
9
外壳电阻μΩ/m
1.879
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600 W/m基本相近。
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量,如果电缆温度过高,将导致电缆表面绝缘老化,电缆的载流量下降。
在各种电缆中,低压动力电缆发热量较大,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的发热量约为25W/m3×150mm的发热量约为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。三自由度摇摆台
电抗器的散热量可以按下式计算:
Kw 7
其中:—-电抗器的利用系数,一般取=0。95
-—电抗器的负荷系数,一般取=0.75
——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大,达到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发热特性曲线确定发热量。
五、高、低压盘柜发热量
高压配电盘柜的散热量可以按下式计算:
Kw 1 (8)
其中:——高压开关的工作电流 (A)
——高压开关的额定电流 (A)
——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大。
低压配电盘柜的散热量可以按下式计算:
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
由于电站内各种盘柜的用途不同,盘柜的工作电流不同,一般说来,工作电流越大,盘柜内的电器元件发热量也越大。对于集中布置的配电盘柜尽可能由设备制造商提供发热量较为准确.

本文发布于:2024-09-22 18:22:59,感谢您对本站的认可!

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