Resum de fórmules de càlcul per a la calefacció d'equips elèctrics
Mar 17, 2026| I. Capacitat de calefacció d'aparells/taules d'alta i baixa tensió
La dissipació de calor dels panells d'alta{0}}tensió es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
Q=(Ig/Ie)2qe(kW)
Ig: corrent de funcionament de l'-interruptor d'alta tensió (A)
Ie: corrent nominal de l'interruptor d'-alta tensió (A)
qe: dissipació de calor de l'interruptor d'alta-tensió a corrent nominal
Els aparells d'alta tensió-es divideixen en aparells d'entrada i aparells d'alimentació. En general, la generació de calor de l'aparell de commutació entrant és més gran que la de l'aparell d'alimentació
La dissipació de calor dels panells de commutació de baixa-tensió es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
Q=e×∑P(kW)
e: Factor d'utilització del panell
x: Factor de pèrdua real del panell
∑P: suma de les pèrdues de potència de tots els components elèctrics del panell de baixa tensió (kW){0}
● A causa dels diferents propòsits i corrents de funcionament dels diferents panells de la central elèctrica, en general, com més gran sigui el corrent de funcionament, més gran serà la generació de calor dels components elèctrics del panell. Per als panells de distribució centralitzats, es recomana obtenir dades de generació de calor més precises del fabricant de l'equip.
● Concretament, per als panells de distribució importants, s'instal·len escalfadors elèctrics a l'interior per protegir els components elèctrics, evitar l'excés d'humitat i reduir el rendiment d'aïllament. La potència de cada panell és generalment d'uns 0,3 ~ 0,5 kW, cosa que s'ha de tenir en compte a les sales de protecció de relés disposades centralment.
II. Generació de calor per transformador
La dissipació de calor dels transformadors es refereix principalment a la pèrdua d'energia a l'interior del transformador, que consta de dues parts: Pèrdua de coure (pèrdua resistiva) i Pèrdua de ferro (pèrdua magnètica). La pèrdua de coure varia amb la càrrega, mentre que la pèrdua de ferro és independent de la càrrega i es pot considerar constant. Normalment, la pèrdua de coure a la càrrega nominal es defineix com la pèrdua de curt-circuit, i la pèrdua de ferro a la tensió nominal es defineix com la pèrdua de-càrrega.
Les pèrdues dels transformadors de tipus auto-refrigerats,-refredats per aire i-secs es dissipen a l'aire circumdant. En canvi, per als transformadors refrigerats per aigua-, la majoria de les pèrdues s'emporten pel sistema de refrigeració per aigua, mentre que una petita part es dissipa a l'aire perquè la temperatura de l'oli és superior a la temperatura de l'aire ambient.
En general, a les fàbriques tancades, les centrals elèctriques subterrànies i les centrals elèctriques d'emmagatzematge de bombes, els transformadors principals disposats als edificis de la fàbrica o subterranis adopten majoritàriament refrigeració per aigua. Tanmateix, altres transformadors de la central elèctrica, com ara els transformadors de servei d'estació, els transformadors d'il·luminació, els transformadors d'emergència i els transformadors d'excitació, adopten majoritàriament transformadors de tipus-refrigerats per aire o secs-.
La dissipació de calor dels transformadors refrigerats per aire-es pot calcular simplement mitjançant la fórmula següent:
Q=Pk+Pd(kW)
Pk - Sense-pèrdua de càrrega del transformador (kW)
La dissipació de calor dels transformadors-refrigerats per aigua es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
Q=5.5×(ty−tn)1.25A×10−3(kW)
On: ty- Temperatura mitjana de l'oli del dipòsit del transformador (generalment entre 65 i 70 graus)
tn - Temperatura ambient interior (graus)
III. Generació de calor de barres i cables
A les centrals elèctriques, la connexió entre generadors i transformadors utilitza majoritàriament barres colectores tancades auto-refrigerades. La generació de calor de les barres de distribució inclou dues parts: la generació de calor a partir de la pèrdua de potència de les barres i la dissipació de calor induïda des del recinte.
Com que els dos extrems de la barra colectora principal estan connectats a l'equip del generador i del transformador respectivament, l'aire entre la barra colectora i el recinte està realment tancat. La carcassa actua com a protecció i blindatge electromagnètic per reduir l'impacte del camp electromagnètic de la barra colectora sobre els equips elèctrics circumdants i el medi ambient, sense reduir la dissipació de calor de la barra colectora. La calor de la pèrdua de potència de la barra colectora es transfereix a l'aire entre la barra colectora i el recinte, i després al medi ambient a través de la carcassa del recinte. La dissipació de calor induïda des del recinte es transfereix directament a l'entorn.
La dissipació de calor causada per la pèrdua de potència de la barra es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
qs=3×I2RΣφsL×10−3(kW)
I: Corrent de funcionament de la barra colectora (A)
RΣ: Resistència equivalent per unitat de longitud de la barra colectora (Ω/m)
φs: Coeficient proporcional de pèrdua de potència dissipada a l'entorn
L: Longitud de la barra colectora (m)
La dissipació de calor induïda de la carcassa de la barra es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
qk=3×I2RkφkL×10−3(kW)
I: Corrent de fase de la barra colectora (A)
RZ: Resistència DC de la barra colectora a temperatura de funcionament (Ω/m)
Rk: Resistència de CC de la carcassa de la barra colectora a la temperatura de funcionament (Ω/m)
φs: Coeficient d'efecte pell de la barra colectora
φk: Coeficient d'efecte pell de la carcassa de la barra colectora
L: Longitud de la barra colectora (m)
IV. Generació de calor dels reactors
Els reactors s'utilitzen en dispositius de distribució d'energia de gran-capacitat per limitar els corrents de curt-circuits, i també es poden utilitzar com a reactors de filtre en dispositius de rectificació.
La dissipació de calor d'un reactor es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
Q=η1η2P(kW)>On:
η1: Factor d'utilització del reactor, generalment considerat com0.95
η2: Factor de càrrega del reactor, generalment considerat com0.75
P: Pèrdua de potència del reactor a la potència nominal (kW), determinada pel corrent nominal, la reactància nominal i el model
Els reactors estan formats per bobinatges, amb gran capacitat calorífica i generació de calor, i es necessita un període de temps per assolir una generació de calor estable. Per als reactors que funcionen contínuament, la generació de calor és estable; Per als reactors de funcionament intermitent, la generació de calor s'ha de determinar segons el temps de funcionament i la corba característica de generació de calor del reactor.
V. Generació de calor de grups electrògens
La dissipació de calor dels grups electrògens prové principalment de dos aspectes: un és la transferència de calor a través de la placa de coberta i l'estructura del recinte de la carcassa, i l'altre és la calor aportada per la fuita de l'aire de refrigeració que circula del grup electrògen.
Els grups electrògens de -grandes i mitjanes dimensions solen adoptar el mode de refrigeració d'auto-circulació d'aire tancat: la pèrdua de l'enrotllament del generador es transfereix a l'aire de refrigeració i, a continuació, la calor de l'aire és eliminada per l'aigua de refrigeració a través del refrigerador d'aigua del conjunt. Segons les dades mesurades, la temperatura de l'aire descarregat de l'estator generalment no supera els 65 graus, mentre que la temperatura de l'aire que entra al rotor generalment no és inferior a 5 graus.
La dissipació de calor de la carcassa del generador es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
qk=KA(tg−tn)(W)
K: Coeficient de transferència de calor de la carcassa del generador (W/(m²· grau))
A: Superfície de la carcassa del generador (m²)
tg: Temperatura mitjana de l'aire de circulació de refrigeració del generador (grau)
tn: temperatura ambient interior (graus)
Dissipació de calor de la fuita d'aire del generador
La dissipació de calor causada per la fuita d'aire del generador es pot calcular mitjançant la fórmula següent:
qf= vc (tf−tn)
: Coeficient de fuita (0,3% per a plaques de coberta d'acer)
v: volum de circulació d'aire de refrigeració (m³/h)
c: Capacitat calorífica específica de l'aire (W/(kg· grau))
: Densitat de l'aire (1,2 kg/m³)
tf: temperatura de l'aire de fuites (graus)
tn: temperatura ambient interior (graus)
Nota clau: El càlcul de la pèrdua de calor per fuites d'aire depèn en gran mesura de lavolum d'aire de refrigeració (v). A causa de les diferències en els estàndards de disseny entre fabricants nacionals i internacionals, el volum d'aire especificat pot variar significativament (p. ex., 200 m³/h enfront de . 120 m³/h per a una unitat de 300 MW). Per obtenir resultats precisos, es recomana obtenir els paràmetres oficials del volum d'aire de refrigeració del fabricant del generador en lloc de confiar només en càlculs manuals.
VI. Generació de calor del dispositiu d'arrencada del convertidor de freqüència estàtica SFC
SFC (Convertidor de freqüència estàtica) és un dispositiu d'arrencada de conversió de freqüència estàtica, que s'utilitza principalment per engegar centrals d'emmagatzematge-bombades en condicions de bombeig. Consta de reactors d'entrada, reactors de sortida, filtres, armaris de potència i reactors de corrent continu.
Per a una central elèctrica d'emmagatzematge-bombat amb una sola unitat de capacitat de 300 MW, les capacitats de cada component del dispositiu SFC proporcionat per un fabricant estranger són les següents:
Capacitat del dispositiu SFC
| No. | Nom de l'equip | En funcionament (kW) | En espera (kW) |
|---|---|---|---|
| 1 | Reactor d'entrada | 27 | 3 |
| 2 | Reactor de sortida | 63 | 0 |
| 3 | Filtre | 83 | 28 |
| 4 | Gabinet d'energia | 15 | 6 |
| 5 | Reactor DC | 200 | 0 |
| 6 | Total | 388 | 37 |
Com podem veure, la generació de calor del dispositiu SFC arriba als 388 kW quan es calcula a plena càrrega. Segons l'anàlisi del funcionament real i les estadístiques d'algunes centrals elèctriques d'emmagatzematge-en funcionament, l'inici d'una unitat (des de l'arrossegament estàtic fins a la connexió a la xarxa) només triga 240 segons i el temps d'inici de sis unitats és d'uns 25 minuts.
Basat en la corba característica de funcionament del dispositiu SFC proporcionada pel fabricant estranger:
Els reactors d'entrada, els reactors de sortida i els reactors de corrent continu arriben20%de la seva generació de calor nominal després de 25 minuts de funcionament.
Els filtres i els armaris elèctrics arriben aproximadament70%de la seva generació de calor nominal.
Segons aquest càlcul, la generació de calor del dispositiu SFC és d'aproximadament126,6 kW, que és32.6%de la generació de calor nominal.
La generació de calor del dispositiu SFC està estretament relacionada amb la seva capacitat i temps de funcionament. Per determinar la generació de calor de l'equip amb més precisió, cal sol·licitar la corba característica de funcionament de l'equip al fabricant corresponent i, a continuació, calcular-la en funció de la capacitat i el temps de funcionament de l'equip.
VII. Generació de calor d'equips d'il·luminació
Per a les centrals elèctriques grans i mitjanes-, la potència d'il·luminació tendeix a augmentar a causa de la demanda d'il·luminació en la decoració arquitectònica i el disseny del paisatge. Amb el desenvolupament d'equips d'il·luminació, l'aplicació d'il·luminació a les centrals elèctriques ha passat de les làmpades incandescents i fluorescents a fonts de llum d'alta-brillantor, com ara les làmpades de tungstè iode- i les làmpades d'halogenurs metàl·lics. Tanmateix, la dissipació de calor dels equips d'il·luminació és estable: mentre la tensió i la potència siguin estables, la dissipació de calor es manté inalterada.
Part de l'energia elèctrica consumida per la il·luminació es converteix directament en calor, que es dissipa a l'entorn per convecció i conducció. L'energia lluminosa s'irradia cap a l'exterior en forma de radiació infraroja, que no pot ser absorbida directament per l'aire, sinó que passa a través de l'aire per ser absorbida pels objectes circumdants, i després transferida a l'aire. La part convertida en llum també es projecta primer als objectes circumdants, absorbida pels objectes i després convertida en calor, que després es transfereix a l'aire i altres objectes per convecció, conducció o radiació.
La generació de calor dels equips d'il·luminació es calcula com:
Q=n1N (kW)
n1: coeficient de consum d'energia del llast, generalment considerat com1.2
N: potència total instal·lada de l'equip d'il·luminació (kW)