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：

()

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 ㎡ 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 t t vc q f -=γβw 【1】 （2）

其中：

β——漏风系数，钢盖板取0.3%

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1.2kg/m3

f 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：

d

k P P Q ＋=Kw （3）

其中：

k

P ——变压器的空载损耗 Kw

d

P ——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：

()

3

25

.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：

3

s 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：

3

k k 2103-⨯⨯=L R I q k ϕKw 【1】 （6）

其中：I ——母线的相电流(A)

Z 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/m ）

s 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

序号 基本参数 主母线 分支母线 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