Samenvatting van berekeningsformules voor het verwarmen van elektrische apparatuur
Mar 17, 2026| I. Verwarmingscapaciteit van hoog- en laagspanningsschakelapparatuur/panelen
De warmtedissipatie van hoog-schakelpanelen kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
Q=(Ig/Ie)2qe(kW)
Ig: Bedrijfsstroom van de hoog-spanningsschakelaar (A)
Ie: Nominale stroom van de hoog-spanningsschakelaar (A)
qe: Warmteafvoer van de hoog-spanningsschakelaar bij nominale stroom
Hoog-schakelapparatuur voor hoogspanning is onderverdeeld in inkomende schakelapparatuur en feederschakelapparatuur. Over het algemeen is de warmteontwikkeling van binnenkomende schakelapparatuur groter dan die van feederschakelapparatuur
De warmtedissipatie van laag-schakelpanelen kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
Q=e×∑P(kW)
e: Gebruiksfactor van het paneel
x: Werkelijke verliesfactor van het paneel
∑P: Som van vermogensverliezen van alle elektrische componenten in het laag-spanningspaneel (kW)
● Vanwege de verschillende doeleinden en bedrijfsstromen van de verschillende panelen in de elektriciteitscentrale geldt in het algemeen dat hoe groter de bedrijfsstroom is, hoe groter de warmteontwikkeling van de elektrische componenten in het paneel. Voor centraal opgestelde distributiepanelen wordt aanbevolen om nauwkeurigere warmteopwekkingsgegevens te verkrijgen van de fabrikant van de apparatuur.
● Specifiek voor belangrijke distributiepanelen worden binnenin elektrische verwarmingselementen geïnstalleerd om de elektrische componenten te beschermen, overmatige vochtigheid te voorkomen en de isolatieprestaties te verminderen. Het vermogen van elk paneel is over het algemeen ongeveer 0,3 ~ 0,5 kW, waarmee rekening moet worden gehouden in centraal opgestelde relaisbeveiligingsruimtes.
II. Transformator Warmteopwekking
De warmtedissipatie van transformatoren heeft voornamelijk betrekking op het energieverlies in de transformator, dat uit twee delen bestaat: koperverlies (weerstandsverlies) en ijzerverlies (magnetisch verlies). Het koperverlies varieert met de belasting, terwijl het ijzerverlies onafhankelijk is van de belasting en als een constante kan worden beschouwd. Normaal gesproken wordt het koperverlies bij nominale belasting gedefinieerd als het kortsluitverlies, en het ijzerverlies bij nominale spanning als het nullastverlies.
De verliezen van zelf-gekoelde, lucht-gekoelde en droge- transformatoren worden allemaal in de omringende lucht gedissipeerd. Bij watergekoelde transformatoren daarentegen worden de meeste verliezen afgevoerd door het waterkoelsysteem, terwijl een klein deel in de lucht wordt gedissipeerd doordat de olietemperatuur hoger is dan de omgevingsluchttemperatuur.
Over het algemeen gebruiken de hoofdtransformatoren die in de fabrieksgebouwen of ondergronds zijn opgesteld, in gesloten fabrieken, ondergrondse elektriciteitscentrales en energiecentrales met pompopslag meestal waterkoeling. Andere transformatoren in de elektriciteitscentrale, zoals transformatoren voor stationsdiensten, verlichtingstransformatoren, noodtransformatoren en bekrachtigingstransformatoren, gebruiken echter meestal lucht-gekoelde of droge- transformatoren.
De warmtedissipatie van lucht-gekoelde transformatoren kan eenvoudig worden berekend met de volgende formule:
Q=Pk+Pd(kW)
Pk - Geen-belastingsverlies van de transformator (kW)
De warmtedissipatie van water-gekoelde transformatoren kan worden berekend met de volgende formule:
Q=5.5×(ty−tn)1.25A×10−3(kW)
Waar: ty- Gemiddelde olietemperatuur van de transformatortank (doorgaans tussen 65 en 70 graden)
tn - Omgevingstemperatuur binnen (graad)
III. Warmteopwekking van rails en kabels
In elektriciteitscentrales wordt voor de verbinding tussen generatoren en transformatoren meestal gebruik gemaakt van zelf-gekoelde gesloten stroomrails. De warmteopwekking van rails bestaat uit twee delen: warmteopwekking door vermogensverlies van de rail en geïnduceerde warmteafvoer uit de behuizing.
Omdat beide uiteinden van de hoofdrail zijn aangesloten op respectievelijk generator- en transformatorapparatuur, is de lucht tussen de rail en de behuizing feitelijk ingesloten. De behuizing fungeert als bescherming en elektromagnetische afscherming om de impact van het elektromagnetische veld van de rail op omringende elektrische apparatuur en de omgeving te verminderen, zonder de warmteafvoer van de rail te verminderen. De warmte van het stroomverlies van de rail wordt overgedragen naar de lucht tussen de rail en de behuizing, en vervolgens via de behuizing naar de omgeving. De geïnduceerde warmteafvoer uit de behuizing wordt rechtstreeks overgedragen naar de omgeving.
De warmtedissipatie veroorzaakt door stroomverlies van de rail kan worden berekend met de volgende formule:
qs=3×I2RΣφsL×10−3(kW)
I: bedrijfsstroom van de rail (A)
RΣ: Equivalente weerstand per lengte-eenheid van de rail (Ω/m)
φs: Proportionele coëfficiënt van vermogensverlies dat naar de omgeving wordt afgevoerd
L: Lengte van de rail (m)
De geïnduceerde warmteafvoer van de railbehuizing kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
qk=3×I2RkφkL×10−3(kW)
I: Fasestroom van de rail (A)
RZ: DC-weerstand van de rail bij bedrijfstemperatuur (Ω/m)
Rk: DC-weerstand van de railbehuizing bij bedrijfstemperatuur (Ω/m)
φs: Huideffectcoëfficiënt van de rail
φk: Huideffectcoëfficiënt van de railbehuizing
L: Lengte van de rail (m)
IV. Warmteopwekking van reactoren
Reactoren worden gebruikt in stroomdistributieapparaten met een grote -capaciteit om kortsluitstromen- te beperken, en kunnen ook worden gebruikt als filterreactoren in gelijkrichtapparaten.
De warmtedissipatie van een reactor kan worden berekend met de volgende formule:
Q=η1η2P(kW)>Waar:
η1: Gebruiksfactor van de reactor, doorgaans genomen als0.95
η2: Belastingsfactor van de reactor, doorgaans genomen als0.75
P: Vermogensverlies van de reactor bij nominaal vermogen (kW), bepaald door nominale stroom, nominale reactantie en model
Reactoren zijn samengesteld uit wikkelingen, met een grote warmtecapaciteit en warmteontwikkeling, en het duurt enige tijd voordat een stabiele warmteontwikkeling wordt bereikt. Voor continu werkende reactoren is de warmteontwikkeling stabiel; voor intermitterend werkende reactoren moet de warmteopwekking worden bepaald op basis van de bedrijfstijd en de karakteristieke curve van de warmteopwekking van de reactor.
V. Warmteopwekking van generatorsets
De warmteafvoer van generatorsets komt voornamelijk voort uit twee aspecten: de ene is de warmteoverdracht via de afdekplaat en de behuizingsstructuur, en de andere is de warmte die wordt veroorzaakt door het lekken van de koelcirculatielucht van de generatorset.
Grote en middelgrote generatorsets-maken doorgaans gebruik van een gesloten lucht-zelf-koelingsmodus: het verlies van de generatorwikkeling wordt overgedragen op de koellucht, en vervolgens wordt de warmte van de lucht afgevoerd door het koelwater via de waterkoeler van de set. Volgens gemeten gegevens bedraagt de temperatuur van de lucht die uit de stator wordt afgevoerd over het algemeen niet meer dan 65 graden, terwijl de temperatuur van de lucht die de rotor binnenkomt over het algemeen niet lager is dan 5 graden.
De warmteafvoer van de generatorbehuizing kan worden berekend met de volgende formule:
qk=KA(tg−tn)(W)
K: Warmteoverdrachtscoëfficiënt van de generatorbehuizing (W/(m²· graad ))
A: Oppervlakte van de generatorbehuizing (m²)
tg: Gemiddelde temperatuur van de koelcirculatielucht van de generator (graden)
tn: Omgevingstemperatuur binnen (graad)
Warmteafvoer door luchtlekkage in de generator
De warmtedissipatie veroorzaakt door luchtlekkage van de generator kan worden berekend met de volgende formule:
qf= vc (tf−tn)
: Lekkagecoëfficiënt (0,3% voor stalen afdekplaten)
v: Koelluchtcirculatievolume (m³/h)
c: Specifieke warmtecapaciteit van lucht (W/(kg·graad))
: Luchtdichtheid (1,2 kg/m³)
tf: Lekkage luchttemperatuur (graad)
tn: Omgevingstemperatuur binnen (graad)
Belangrijke opmerking: De berekening van het warmteverlies door luchtlekkage hangt grotendeels af van dekoelluchtvolume (v). Vanwege verschillen in ontwerpnormen tussen binnenlandse en internationale fabrikanten kan het gespecificeerde luchtvolume aanzienlijk variëren (bijvoorbeeld 200 m³/u vs. . 120 m³/u voor een eenheid van 300 MW). Voor nauwkeurige resultaten wordt aanbevolen om de officiële koelluchtvolumeparameters op te vragen bij de generatorfabrikant, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op handmatige berekeningen.
VI. Warmteopwekking van het startapparaat van de SFC statische frequentieomvormer
SFC (Static Frequency Converter) is een startapparaat voor statische frequentieconversie, dat voornamelijk wordt gebruikt voor het starten van pompcentrales met -opslag onder pompomstandigheden. Het bestaat uit ingangsreactoren, uitgangsreactoren, filters, stroomkasten en DC-reactoren.
Voor een pompopslagcentrale met een capaciteit van 300 MW per eenheid zijn de capaciteiten van elk onderdeel in het SFC-apparaat geleverd door een buitenlandse fabrikant als volgt:
SFC-apparaatcapaciteit
| Nee. | Naam van apparatuur | Hardlopen (kW) | Stand-by (kW) |
|---|---|---|---|
| 1 | Invoerreactor | 27 | 3 |
| 2 | Uitgangsreactor | 63 | 0 |
| 3 | Filter | 83 | 28 |
| 4 | 15 | 6 | |
| 5 | DC-reactor | 200 | 0 |
| 6 | Totaal | 388 | 37 |
Zoals we kunnen zien, bereikt de warmteopwekking van het SFC-apparaat 388 kW, berekend bij volledige belasting. Volgens de daadwerkelijke werkingsanalyse en statistieken van sommige werkende pompopslagcentrales duurt het opstarten van één eenheid (van statisch slepen tot aansluiting op het elektriciteitsnet) slechts 240 seconden, en bedraagt de opstarttijd voor zes eenheden ongeveer 25 minuten.
Gebaseerd op de bedrijfskarakteristiek van het SFC-apparaat, verstrekt door de buitenlandse fabrikant:
Ingangsreactoren, uitgangsreactoren en DC-reactoren bereiken20%van hun nominale warmteontwikkeling na 25 minuten gebruik.
Filters en stroomkasten reiken ongeveer70%van hun nominale warmteontwikkeling.
Volgens deze berekening is de warmteontwikkeling van het SFC-apparaat ongeveer126,6 kW, dat is32.6%van de nominale warmteontwikkeling.
De warmteontwikkeling van het SFC-apparaat hangt nauw samen met de capaciteit en bedrijfstijd. Om de warmteopwekking van de apparatuur nauwkeuriger te bepalen, is het noodzakelijk om de bedrijfskarakteristiek van de apparatuur op te vragen bij de relevante fabrikant en deze vervolgens te berekenen op basis van de capaciteit van de apparatuur en de bedrijfstijd.
VII. Warmteopwekking van verlichtingsapparatuur
Voor grote en middelgrote-elektriciteitscentrales heeft de verlichtingskracht de neiging toe te nemen als gevolg van de vraag naar verlichting in architecturale decoratie en landschapsontwerp. Met de ontwikkeling van verlichtingsapparatuur is de verlichtingstoepassing in elektriciteitscentrales verschoven van gloeilampen en fluorescentielampen naar lichtbronnen met een hoge-helderheid, zoals jodium-wolfraamlampen en metaalhalogenidelampen. De warmteafvoer van verlichtingsapparatuur is echter stabiel: zolang de spanning en het vermogen stabiel zijn, blijft de warmteafvoer onveranderd.
Een deel van de elektrische energie die door verlichting wordt verbruikt, wordt direct omgezet in warmte, die via convectie en geleiding wordt afgevoerd naar de omgeving. Lichtenergie straalt naar buiten in de vorm van infraroodstraling, die niet direct door de lucht kan worden geabsorbeerd, maar door de lucht gaat om door omringende objecten te worden geabsorbeerd en vervolgens naar de lucht wordt overgebracht. Het in licht omgezet deel wordt ook eerst geprojecteerd op omringende objecten, geabsorbeerd door de objecten en vervolgens omgezet in warmte, die vervolgens door convectie, geleiding of straling wordt overgedragen aan de lucht en andere objecten.
De warmteopwekking van verlichtingsapparatuur wordt berekend als:
Q=n1N(kW)
n1: Stroomverbruikscoëfficiënt van de ballast, doorgaans genomen als1.2
N: Totaal geïnstalleerd vermogen van de verlichtingsapparatuur (kW)