电气发热与计算

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电气设备发热损耗计算公式

电气设备发热损耗计算公式在电气设备的运行过程中，会产生一定的发热损耗，这是由于电流通过导线、绕组等部件时产生的电阻，导致电能转化为热能。

了解和计算电气设备的发热损耗对于设备的设计、运行和维护都具有重要意义。

本文将介绍电气设备发热损耗的计算公式及其应用。

电气设备发热损耗的计算公式主要涉及到电阻、电流、电压等参数。

在直流电路中，电气设备的发热损耗可以通过以下公式进行计算：P = I^2R。

其中，P代表发热损耗（单位为瓦特），I代表电流（单位为安培），R代表电阻（单位为欧姆）。

在交流电路中，由于电流和电压是变化的，所以电气设备的发热损耗需要通过平均功率进行计算。

在交流电路中，电气设备的发热损耗可以通过以下公式进行计算：P = I^2R。

其中，P代表发热损耗（单位为瓦特），I代表电流的有效值（单位为安培），R代表电阻（单位为欧姆）。

在实际应用中，为了更准确地计算电气设备的发热损耗，还需要考虑到电气设备的工作环境、温度、材料等因素。

在高温环境下，电气设备的发热损耗会增加，因此需要对发热损耗进行修正计算。

电气设备的发热损耗对于设备的安全运行和寿命具有重要影响。

过大的发热损耗会导致设备过热，影响设备的性能和寿命，甚至引发火灾等安全事故。

因此，在设计和运行电气设备时，需要对发热损耗进行合理的计算和评估，以确保设备的安全运行。

除了在设计和运行阶段对发热损耗进行计算外，还可以通过监测电气设备的温度和电流等参数来评估设备的发热情况。

通过实时监测设备的发热情况，可以及时发现设备存在的问题，并采取相应的措施进行修复和维护，以确保设备的安全运行。

总之，电气设备的发热损耗是一个重要的参数，对于设备的设计、运行和维护都具有重要意义。

通过合理的计算和评估发热损耗，可以确保设备的安全运行和延长设备的使用寿命。

希望本文介绍的电气设备发热损耗计算公式及其应用能够对读者有所帮助。

电气发热与计算

铜导体的穿透深度（20℃）
f(kHz)
△(mm)
1
2.089 25
3
1.206 30
5
7
10
13
15
18
20
23
0.9346 0.7899 0.6608 0.5796 0.5390 0.4026 0.4673 0.4358 35 14 45 0.3115 50 60 70 80 100
f(kHz)
△(mm)
n m
8
3.1 电气发热与计算
涡流损耗 • 3.1.3载流导体运行中的损耗铁在变化着的磁场中， 1)电阻损耗 P = I2Rt 或者在磁场中运动时，铁磁物质内部会产生感应电动势 2)磁滞、涡流损耗 (或感应电流)。涡流是感应 n ① 磁滞损耗 Pcz fBm 电流之一，在铁心内围绕着磁感应强度，呈旋涡状流动， ② 涡流损耗其方向可按楞次定律来决定。通常采用增大涡流回路电阻的方法减小涡流。如图所示：
得到充分地利用。交流电流通过导体时的电阻损耗（或称焦耳损 2 耗）应为： P K fj I R （3-3） l
其中导体的电阻为: R
2 ( 1 ) 而电阻率与温度的关系为： 0
S
当θ≤100℃ 时，可忽略高次项，简化为：
0 (1 )
20
3.2 接触电阻
• 3.2.2 接触电阻的组成
接触电阻Rj由两部分组成，收缩电阻Rs和表面膜电阻Rb，即： Rj = Rs + Rb
1) 收缩电阻 2) 表面膜电阻可见，金属的实际截面积在切断处减小了，电流在流
7
3.1 电气发热与计算
• 3.1.3载流导体运行中的损耗 1)电阻损耗 P = I2Rt 磁滞损耗 2)磁滞、涡流损耗

《发电厂电气》03-02-载流导体短时发热计算

0 W 1
W
W 1

mC0 0
[2
ln(1

)
|h
W

|h
W
]

mC0 0
[2
ln(1 h )

h ]
mC0 0
[2
ln(1 W
)

W
]
Ah

mC0 0
[ 2
ln(1 h )
ik2t R dt mC d J
R

0 (1 )
l S

m mSl
kg
C C0 (1 ) J / (kg C)
ikt —t时刻短路全电流瞬时值
0 — 0C 时的电阻率
R —温度为 C 时的导体电阻 m—导体材料的密度
C—温度为 C 时的热容比 C0— 0C 时的热容比
ik2t
dt

tk 0

t
2

2Ipt cost inp0e Ta d t

tk 0
I
2 pt
d
t

tk 0
2t
in2p0e Ta
dt
Qp
Qnp
I pt —短路电流周期分量有效值，kA； inp0 —短路电流非周期分量起始值，kA；
Ta —非周期分量衰减时间常数，s。
b
ba
a f (x) d x 12 [(y0 y4 ) 2( y2 ) 4( y1 y3 )]
因为 y1 y3 2 y2 ，则
b
ba
a f (x) d x 12 [ y0 10y2 y4 ]

电气设备发热量计算

电气设备发热量计算
电气设备的发热量计算是一个重要的工程问题，它涉及到能源
消耗、设备运行安全性以及环境影响等方面。

在进行发热量计算时，需要考虑以下几个方面：
1. 设备功率，首先需要确定电气设备的额定功率，通常可以从
设备的技术参数或者设备铭牌上找到。

如果是多个设备并联使用，
需要将它们的功率相加。

2. 运行时间，确定设备的运行时间，不同的运行时间会影响设
备的发热量累积。

如果设备是间歇性运行的，需要考虑到这一点。

3. 环境温度，环境温度对设备散热的影响很大，通常情况下，
环境温度越高，设备的发热量就越大。

4. 设备效率，不同的设备有不同的能量转换效率，这也会影响
到设备的发热量。

一般来说，可以使用以下公式来计算电气设备的发热量：
发热量 = 设备功率× 运行时间。

在实际工程中，还需要考虑到设备的散热方式、设备的安装环境、设备的热损耗等因素，以及可能的温度补偿等。

另外，还需要根据具体情况考虑设备的功率因数、谐波产生等因素对发热量的影响。

总之，电气设备的发热量计算是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多个因素，以确保设备的安全运行和能源的合理利用。

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。

第二章电气发热与计算

二、长期运行载流量
1、牛顿公式应用：牛顿公式应用：
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
导体长期运行的长期运行的允许电流 Iy:导体长期运行的允许电流 θy:导体允许温度 PS:导体表面放出总热量
二、长期运行载流量
2、提高导体载流量的方法
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
二、发热对载流导体的不良影响
（一）、绝缘材料性能降低
（二）、机械强度下降）、机械强度下降（三）、导体接触部分性能下降）、导体接触部分性能下降
（一）、绝缘材料性能降低）、绝缘材料性能降低
发热加速绝缘材料老化，发热加速绝缘材料老化，缩短绝缘材料寿命，降低绝缘材料的电气特性和机械寿命，特性。特性。耐热温度允许温度
合理布置导体加强自然通风采取强迫冷却导体表面涂漆
二、长期运行载流量
2、提高导体载流量的方法
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
减小导体电阻R 减小导体电阻R 增加导体散热面积F 增加导体散热面积F 提高散热系数K 提高散热系数Kzh 提高导体允许温度θ 提高导体允许温度θy
采用耐热绝缘材料
（三）、导体接触部分性能变坏）、导体接触部分性能变坏
接触电阻定义：接触电阻定义：当两个金属导体以某种机械方式互相接触时，相接触时，在接触区域所呈现的附加电阻。电阻。接触电阻=收缩电阻+ 接触电阻=收缩电阻+表面膜电阻
收缩电阻与表面膜电阻
收缩电阻：收缩电阻：电流流经电接触区域时，接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，截面很小的接触点，电流线发生剧烈收缩所呈现出的附加电阻。现出的附加电阻。表面膜电阻：表面膜电阻：电接触面上，由于污染而覆盖的一层导电性很差的物质所呈现出的电阻。所呈现出的电阻。

电器导体的发热计算

第一章电器导体的发热计算
基本内容
1
电器的允许温升
2
电器中的热源
3
电器中的热传递形式
4
电器表面的温升计算公式
5
各种工作制形式下的电器热计算
6
电器典型部件稳定温升的分布
7 短路电流下的电器热计算和热稳定性
§1-1 电器的允许温升
主要内容：一、三种损耗及其影响二、电器各部件的极限允许温升三、电器极限允许温升四、我国标准规定的电气绝缘材料的极限温升
§1-1 电器的允许温升
一般铜线安全计算方法是 2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A 。 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A 。 10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A 。 25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。
§1-1 电器的允许温升
虽然各种标准中对电器载流体于短路时通过短路电流时的极限允许温度未作统一规定，但是多年来一直以不超过下表规定为准则。
载流部件
未绝缘导体包绝缘导体 Y级未绝缘导体 A级包绝缘导体 B、C级
极限允许温度/℃
铜
黄铜铝
300 300 200
200 200 200
250 250 200
由图1-4曲线查出：
K j 1.7
故当100时长100m导体交流电阻为
R100~ K j R100 1.78.2104＝13.910－4
§1-2 电器的热源
5、邻近效应：由于相邻载流导体间磁场的相互作用，
使两导体内产生电流发布不均匀的现象。邻近效应与相邻载流导体内电流流向有关。

电气设备的发热和电动力计算培训教材

图中 I
I
，t为短路计算时间。
电气设备的发热和电动力计算培训教材
第16页
图8.3 含有自动电压调整器发电机短路电流周期分量等值时间曲线
电气设备的发热和电动力计算培训教材
图8.4θ＝f（A）曲线
第17页
当t >1s时，短路电流非周期分量基本衰减完了，可不计及非周期分量发烧，所以不计算tfz，只计算tz，
分连接状态(接触电阻增加 )，以致破坏电器正常工
作。
（a）图8.1 金属材料机械强度与温度状态（b）
（a）铜
1—连续发烧；2—短时发烧
电气设备的发热和电动力计算培训教材
（b）不一样金属导体
1—硬粒铝；2—青铜；3—钢；
4—电解铜；5—铜
第4页
二、发烧类型
导体和电器在运行中经常工作状态有：（1）正常工作状态：电压、电流均未超出允许值，对应
电气设备的发热和电动力计算培训教材
第5页
为了限制发烧有害影响，确保导体和电器工作可靠性和正常使用寿命，对上述两种发烧允许温度和允许温升做了明确要求，见表8.1和表 8.2。
假如长久正常工作电流或短路电流经过导体、电器时，实际发烧温度不超出它们各自发烧允许温度。即有足够热稳定性。
电气设备的发热和电动力计算培训教材
第12页
4、短路电流热效应Qk计算
发生短路时是温度函数。依据短路时导体发烧计算条件，导体产生全部热量与其吸收热量相平衡:
1
S2
td 0
id2dt
Ad
Aq
S——导体截面积，m2。 id——短路电流有效值，A Ad为导体短路发烧至最高温度时所对应A值 Aq为短路开始时刻导体起始温度为θq所对应A值。

电器发热计算

适用范围
适用于分析复杂电器设备的热性能，如电动机、变压器等。
计算步骤
建立电器设备的有限元模型、对模型进行离散化处理、求解离散化的方程组、得到各部分的发热量。
03
不同类型电器的发热计算
家用电器的发热计算
空调
空调的发热量主要来自压缩机和电机的运行，以及冷媒在蒸发器中的蒸发吸热。发热量的计算需要考虑空调的制冷量、能效比、输入功率等因素。
05
电器发热的未来发展
新材料的应用
高导热材料
随着科技的进步，高导热材料在电器发热中的应用越来越广泛，能够更高效地传递热量，降低电器温度。
新型绝缘材料
新型绝缘材料在保证良好绝缘性能的同时，具有更低的热阻，有助于减少热量积聚。
复合材料
通过将不同材料进行复合，可以发挥各材料的优点，提高电器的综合性能和耐热性。
间的关系计算发热量。
热平衡法
定义
热平衡法是通过分析电器设备在工作状态下的能量平衡，计算各部分的发热量。
适用范围
适用于分析电器设备在工作状态下的热平衡，尤其适用于分析大型电器设备的热性能。
计算步骤
分析电器设备的能量平衡、确定各部分的发热量、考虑散热损失。
有限元分析法
定义
有限元分析法是一种数值分析方法，通过将连续的求解域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元组合体，从而将复杂的热分析问题简化为求解有限个未知量的近似值问题。
绿色能源的利用
01
太阳能供电
利用太阳能电池板为电器供电，减少对传统能源的依赖，降低碳排放。
风能供电
02
03
节能设计
结合风力发电机，为电器提供绿色能源，尤其适用于户外和偏远地区。

电气发热

1 变压器——按变压器容量的1~1.5%左右估算
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)
2 高压开关柜——高压开关柜损耗按每台200W估算
3 高压电容器柜——高压电容器柜损耗按3W/kvar估算
变压器发热量（Kw)=0.0126~0.0152x变压器的功率(KVA)
提供我们(国铁SSDI)常用的设备发热量值共大家参考使用，我们的暖通专业是要求提供这些数据来计算变电所的通风量的。
0.4kV低压柜:0.6KW/面
蓄电池屏 0.1KW/面
交流屏：0.3kw/面
直流屏:0.3KW/面
一般说来，配电室的室内温度不超过40即可，通风是可以解Байду номын сангаас问题的，跟甲方沟通一下。如果一定要空调（即使做，30度我认为没有必要这么低），这个最好是有实例参考，我记得论坛九头鸟版主曾经做过类似的项目，效果还不错。他当时的大致计算如下（变压器电气专业是能提供散热量的）：
高低压配电房热负荷计算表
4 低压开关柜——低压开关柜损耗按每台300W估算
5 低压电容器柜——低压电容器柜损耗按4W/kvar估算
6 电缆损耗——各种动力电缆及导线的热损失按各传动机械电机功率的0.5%计算
7 围护结构
8 照明负荷
交直流母线的热损失按传输功率的0.25%计算
各种动力电缆及导线的热损失可取为各传动机械电机功率的0.5%计算
35kv开关柜：0.8kw/面
35/0.4变压器：17.2kw/面

电气发热及计算

触时，在接触区域所呈现的附加电阻。
产生接触电阻的原因：
1、切面（接触面）表面的凹凸不平，金属实际接触面积减小，使电流线在接触面附近发生严重收缩现象； 2、接触面在空气中可能迅速形成一层薄膜附着于表面，使电阻增大。
接触电阻的组成
接触电阻RJ由两部分组成：（1）收缩电阻——RS；
电阻损耗
交流电阻： R l
输电线或电磁线圈
的导体本身及连接处都
S
电阻系数与温度的关系：
有电阻存在，当电流流
过时，就会电阻损耗，
0 (1 2
)
0 —— 0 C 时的电阻系数；
当
将电能转变为热能。
P=Kfj
I2R
0 (1 )
100 C
W (1 e ) 0e

t T

t T
其中：
mC T ——发热时间常数 Kzh S
0
2.
用牛顿公式求导体发热稳定温升
PS Kzh S
P S ——散热功率；
牛顿公式：
在热稳定状态下，线圈的发热应等与其散热，即:
I 2 R PS Kzh SW
故可求得导体的稳定温升：
未浸渍过的棉纱、丝及电工绝缘纸等材料或组合物所组成的绝缘结构
浸渍过的Y及绝缘结构材料合成的有机薄膜、合而成的有机瓷器等材料或其组合物组成的绝缘结构以合适的树脂粘合或浸渍涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等。以合适的树脂粘合或浸渍涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等，以及其他无机材料，合适的有机材料或其组合物所组成的绝缘结构硅有机漆，云母、玻璃纤维、石棉等用硅有机树脂粘合材料以及一切经过实验能用在此温度范围内的各种材料

发电厂电气部分(第2章)

0
0
短路电流周期分量热效
应
短路电流非周期分量热效应
23
1、短路电流周期分量热效应的计算
对于任意曲线 y f (x) 的定积分，可采用辛卜生算法
y y y y b f (x)dx b a[( ) 2(
a
3n
0
n
2
4
周期分量的热效应求解：
y ) 4( y y

Ff
导体材料辐射系数
导体导热散发的热量：（忽略不计）
单位辐射散热表面积
7
5、根据能量守恒原理
QR Qt Ql Qf
8
第三节导体长期发热及其载流量的计算
通过分析导体长期通过工作电流时的发热过程计算导体的载流量（长期允许通过的电流）。
一、导体的温升过程：
对于均匀导体，其持续发热的热平衡方程式是：（不考虑日照的影响）
m
[

2
ln(1
) h
]
h
0
A C0 w
m
[

2
ln(1

) w
]
w
0
1
S
2
Q
k

Ah
Aw
21
确定导体短路时导体的最高温度
h
1
S2
Q k

Ah

Aw
式（2－26）
思想：
由已知的导体初始温度，w 从
相应的导体材料的曲线上查出 Aw
求解导体短路时发热的微分方程：
1
S2
tk 0
ik2tdt

c0 m 0

电气设备发热量的估算及计算方法

电气设备发热量的估算及计算方法电气设备的发热量估算及计算方法:1.电源参数：首先，我们需要确定电源参数，包括电压和电流。

大部分电气设备都会在设备本身或产品说明书上标明。

2.功率计算：根据电源参数，可以计算出设备的功率。

功率的单位是瓦特(W)。

功率的计算公式是功率=电压×电流。

3.储能计算：电气设备在工作时，会产生一定程度的能量损失，这部分能量会转化为热能。

根据设备的功率，可以计算出设备的能量损失。

能量损失的计算公式是能量损失=功率×时间。

其中，时间的单位可以是小时、分钟或秒。

4.热量传输计算：设备产生的热量会通过传导、对流和辐射等方式传输到周围环境中。

因此，我们需要考虑设备周围的温度和散热条件。

如果设备有外壳，我们还需要考虑外壳的散热特性和面积。

-传导热量计算：传导热量是通过物体直接接触而传输的热量。

传导热量主要通过材料的导热性质来计算。

公式为Q=λ×A×ΔT/δx，其中Q表示传导热量，λ表示导热系数，A表示传导面积，ΔT表示温度差，δx表示传导路径的长度。

-对流热量计算：对流热量是通过流体（如气体或液体）介质的对流传输而产生的热量。

对流热量的计算比较复杂，需要考虑流体的速度、密度、粘度和传热系数等因素。

公式为Q=hc×A×ΔT，其中Q表示对流热量，hc表示对流传热系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。

-辐射热量计算：辐射热量是通过辐射方式传输的热量，主要是通过热辐射和光辐射来计算。

辐射热量的计算公式为Q=εσA(T^4-T0^4)，其中Q表示辐射热量，ε表示发射率，σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数，A表示辐射面积，T表示物体温度，T0表示周围环境温度。

5.散热设计：通过计算出设备产生的热量，我们可以进行散热设计。

散热设计包括散热方式、散热器材料和散热器大小等。

通过合适的散热设计，可以确保设备在工作时能够保持正常的温度。

总结：电气设备的发热量估算及计算方法包括电源参数的确定、功率计算、能量损失计算和热量传输计算等。

电气设备发热量的估算及计算方法

高压柜、低压柜、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,铝芯为,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~%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 ~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kW1／效率-1 KW电力变换装置半导体盘输出kW1／效率-1 KW照明灯白炽灯灯W数放电灯灯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=,根据上述计算损耗的公式,该变压器的损耗为6801/=170KW 变压器的热损失计算公式:△Pb=Pbk+△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：()n g t t KA q k -=w 1 1其中：K ——发电机机壳的传热系数 w/㎡·℃A ——发电机机壳的面积㎡gt ——发电机冷却循环风的平均温度℃n t ——室内空气温度℃发电机的漏风散热量可以按下式计算：()n f t t vc q f -=γβw 1 2其中：β——漏风系数,钢盖板取%v ——发电机的冷却循环风量m3/h c ——空气比热 w/kg ·℃γ——空气容重取m3f t ——发电机漏风温度℃ n t ——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,30万KW 机组的冷却循环风量约为200m ３/h,但多数国际厂商提供的冷却风量约为120m ３/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：dk P P Q ＋=Kw 3其中：k P ——变压器的空载损耗 KwdP ——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：()325.1n y 105.5-⨯-⨯=A t t Q Kw 1 4其中：y t——油箱的平均油温 ℃,一般在65~70℃之间n t ——室内气温 ℃A ——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.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：3s Z 2103-⨯⨯=L R I q s ϕKw 1 5母线外壳感应散热量可以按下式计算：3k k 2103-⨯⨯=L R I q k ϕKw 1 6其中：I ——母线的相电流AZ R ——母线在工作温度时的直流电阻Ω/m k R ——母线外壳在工作温度时的直流电阻Ω/ms ϕ——母线集肤效应系数k ϕ——母线外壳集肤效应系数L ——母线的长度m以下是某电站的母线参数：表1 母线参数序基本参数主母线分支母线启动母线号1额定电压 KV1818182工作电压KV3额定电流A1300025030004导体正常温度℃8750745外壳正常温度℃6747546导体截面积mm221375335833587外壳截面积mm215944836983698导体电阻μΩ/m9外壳电阻μΩ/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/m,3×150mm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.电抗器的散热量可以按下式计算：P Q 21ηη=Kw 7其中：1η——电抗器的利用系数,一般取1η=2η——电抗器的负荷系数,一般取2η=P ——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：e 2egq II Q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Kw 1 8其中：g I——高压开关的工作电流 Ae I ——高压开关的额定电流 Aeq ——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：P ex Q ∑=Kw 9其中：e ——盘柜的利用系数x ——盘柜的实耗系数——低压盘柜的功率损耗之和 KwP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.特别的,对于重要的配电盘柜,由于制造商对盘柜内的电气元件的保护,防止运行湿度过大,绝缘性能的下降,在盘柜内本身另设有电加热器.一般每只盘柜在～左右,集中布置的继电保护室等应加以考虑.在高压盘柜中,励磁柜的发热量较大.根据某电站外商提供的发热资料：表2 励磁柜的发热量名称发热量序号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安全启动和运行,对于集中或封闭布置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：表3 SFC装置的容量序设备名称运行时停止时号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 我们可以看出,如果按照满负荷计算,SFC装置的热量高达388Kw.按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,发热达到额定发热量的20%,滤波器、功率柜发热达到额定发热量的70%左右.按此计算SFC装置的发热量约为,是额定发热量的%.SFC装置的发热量和SFC的容量、运行时间有极为密切的关系,如果要较为准确的确定设备发热量,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、照明设备发热量大、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,散热量是不变化的.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.光能以红外辐射方式向外辐射,但红外辐射不能直接被空气吸收,而是透过空气被周围物体吸收,尔后再给予空气.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、传导或辐射等方式传给空气和其他物体.照明发热量为：QNKw 1 10n1其中：1n——镇流器消耗的功率系数,一般取N——照明灯具功率 Kw一般情况下,全厂的照明发热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化较大,可考虑正常运行时照明的利用系数.。

电气设备发热量计算

浅探水电站电气设备发热量确定国家电力公司华东勘测设计研究院林志勇310014【关键词】水电站、电气设备、发热量【摘要】本文探讨了水力发电站的电气设备发热量确定存在的一些问题，对水电站内的发电机、变压器、母线、电缆、电抗器、高低压盘柜、静止变频器和照明设备等主要电气设备的发热量确定进行了介绍和研究。

近二十年来，随着国民经济的高速发展，我国的水电建设也进入一个高速发展阶段内，大量现代科学及技术和先进设备在水电站得到广泛运用。

随着技术的进步和生活水平的提高，对水电站运行环境的温、湿度要求也越来越被人们重视。

一方面是为了满足机电设备，特别是电子控制元件对运行环境要求的提高，另一方面是满足运行人员的舒适度要求的提高。

要较为准确的控制环境的温、湿度，就需要对厂房的热负荷及其特性有比较深入的了解，这是一个好的通风空调系统设计的基础。

水电站厂房的热负荷主要来自两个方面，一方面是建筑围护结构的得热量，另一方面是来自于电站内各种机电设备的发热。

这几年，随着国内大型电站和抽水蓄能电站建设和国际的接轨，大量国际先进的制造技术和发电设备被引进、消化、运用。

我们在建设和实践中遇到越来越多的新问题。

电气设备的发热主要来源于发电机组、各类变压器、母线、电缆、高低压配电盘柜、电抗器和照明设备等。

在这里，我们主要对大型电站和抽水蓄能电站中的电气设备发热特性进行一些初步探讨。

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： ()n g k t t A K q -••= w其中：K ——发电机机壳的传热系数 w/㎡·℃A ——发电机机壳的面积㎡g t ——发电机冷却循环风的平均温度℃n t ——室内空气温度℃发电机的漏风散热量可以按下式计算： ()n f f t t c v q -••••=γβ w 其中：β——漏风系数，钢盖板取0.3%v ——发电机的冷却循环风量m 3/h c ——空气比热 w/kg ·℃γ——空气容重取1.2kg/m 3f t ——发电机漏风温度℃n t ——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。

电气计算、发热电缆阻值表

第一节、交流电路电线规格、直径一、发热电缆系统的设计：发热电缆的布线间距应根据其线性功率和单位面积安装功率，按正式确定：2 S=Px/q×1000式中S—发热电缆布线间距（mm）PX—发热电缆线性功率（w/m）q—单位面积安装功率（w/m2）电缆每米是20W÷每平200W (10米线)=0,1×1000=间距也就是100 电缆规格：（每米16Ω）常用公式：求电流：I=U÷R I=P÷U。

功率：P=U2÷R P=I2×U一、计算：欧姆定律二、电压的平方就是220×220=48400电流I=电阻R÷电压U（1-1）。

式中I—支路电流A。

U—支路二端电压V。

R—电阻Ω。

上式也可表现成电压U=电流I×电阻R（1-2）电阻R=电流I÷电压U（1-3）1、电压除÷以电流=阻值2、功率除÷以电压=电流3，电压除×电流=功率4，电流×电阻=电压三、负载三种状态1感性，2，容性，3，纯阻性提问：单相交流电路中，两端电压为220v，流过电流10a，已知电压超前电流60度求有功功率，回答：P=UIcosφ，代入数值得P=0.22*10*0.5=1.1kW。

感性负载使电流负超前即滞后于电压，容性负载相反，纯阻性负载时这个角度为0，余弦值即功率因数为1，此时有功功率等于视在功率；其它情况有功功率均小于视在功率，因为还有无功功率。

视在功率S^2=P^2+Q^2。

一，交流电基本性质（一）交流电的周期，频率和角频率周期或频率是用来衡量交流电变化快慢的物理量1,周期交流电变化一周所需的时间称周期，用T表示，单位是S，周期越短，表示交流电变化的赶快。

2频率在单位时间（1s）内，频率越高，表示交流电变化的赶快。

频率的单位还有1Hz和MHz。

1MHz=106Hz：1KHz=103Hz我国工业电力网频率为50Hz（工频）周期为0,02s3频率和周期的关系或4角频率交流电单位时间内变化的角度，单位是rad/s,用ω表示。