Sažetak proračunskih formula za grijanje električne opreme

I. Kapacitet grijanja visokonaponskih i niskonaponskih razvodnih uređaja/panela

Rasipanje topline visokonaponskih -panela razvodnih uređaja može se izračunati pomoću sljedeće formule:

Q=(​I_g/I_e​​)²q_e(kW)

I_g​: Radna struja visokonaponskog-prekidača (A)

I_e​: Nazivna struja visokonaponskog-prekidača (A)

q_e​: Rasipanje topline visokonaponskog-prekidača pri nazivnoj struji

Visokonaponski razvodni uređaj{0}} dijeli se na ulazni razvodni uređaj i dovodni razvodni uređaj. Općenito, stvaranje topline dolaznog razvodnog uređaja je veće nego kod dovodnog razvodnog uređaja

Rasipanje topline niskonaponskih -panela razvodnih uređaja može se izračunati pomoću sljedeće formule:

Q=e×∑P(kW)

e: Faktor iskorištenja panela

x: Stvarni faktor gubitka panela

∑P: Zbir gubitaka snage svih električnih komponenti u niskonaponskoj-ploči (kW)

● Zbog različitih namena i radnih struja različitih panela u elektrani, generalno, što je veća radna struja, to je veća proizvodnja toplote električnih komponenti u panelu. Za centralno raspoređene razvodne ploče, preporučuje se pribavljanje preciznijih podataka o proizvodnji topline od proizvođača opreme.

● Konkretno, kod važnih distributivnih panela, električni grijači se postavljaju unutra kako bi zaštitili električne komponente, spriječili prekomjernu vlažnost i smanjili performanse izolacije. Snaga svakog panela je općenito oko 0,3 ~ 0,5 kW, što treba uzeti u obzir u centralno uređenim prostorijama relejne zaštite.

 

II. Generisanje toplote transformatora

Odvođenje toplote transformatora uglavnom se odnosi na gubitak energije unutar transformatora, koji se sastoji od dva dijela: gubitka bakra (otporni gubitak) i gubitka željeza (magnetski gubitak). Gubitak bakra varira sa opterećenjem, dok je gubitak željeza neovisan o opterećenju i može se smatrati konstantom. Tipično, gubitak bakra pri nazivnom opterećenju je definiran kao gubitak u kratkom-spajanju, a gubitak željeza pri nazivnom naponu definiran je kao gubitak bez-opterećenja.

Gubici samohlađenih, vazdušno hlađenih i suhih- transformatora se rasipaju u okolni zrak. Nasuprot tome, kod transformatora sa vodenim{4}}hlađenjem, većinu gubitaka nosi sistem vodenog hlađenja, dok se mali dio raspršuje u zrak zbog toga što je temperatura ulja viša od temperature okolnog zraka.

Generalno, u zatvorenim fabrikama, podzemnim elektranama i pumpnim elektranama, glavni transformatori koji su raspoređeni u fabričkim zgradama ili pod zemljom uglavnom koriste vodeno hlađenje. Međutim, drugi transformatori u elektrani, kao što su transformatori za servisiranje stanica, transformatori za rasvjetu, transformatori za slučaj nužde i transformatori uzbude, uglavnom koriste transformatore tipa zračno{1}}hlađeni ili suvi{2}}.

Rasipanje topline transformatora{0}}hlađenih zrakom može se jednostavno izračunati sljedećom formulom:

Q=P_k​+P_d​(kW)

P_k​ - Nema-gubitak opterećenja transformatora (kW)

Rasipanje topline transformatora{0}}hlađenih vodom može se izračunati po sljedećoj formuli:

Q=5.5×(t_y​−t_n​)1.25A×10⁻³(kW)

Gdje:t_y​- Prosječna temperatura ulja u rezervoaru transformatora (uglavnom između 65-70 stepeni)

t_n​ - Unutrašnja temperatura okoline (stepeni)

 

III. Proizvodnja toplote sabirnica i kablova

U elektranama se za vezu između generatora i transformatora uglavnom koriste-samohlađene zatvorene sabirnice. Proizvodnja topline sabirnica uključuje dva dijela: stvaranje topline iz gubitka snage sabirnica i inducirano odvođenje topline iz kućišta.

Budući da su oba kraja glavne sabirnice spojena na generatorsku i transformatorsku opremu, zrak između sabirnice i kućišta je zapravo zatvoren. Kućište djeluje kao zaštita i elektromagnetna zaštita kako bi se smanjio utjecaj elektromagnetnog polja sabirnice na okolnu električnu opremu i okolinu, bez smanjenja rasipanje topline sabirnice. Toplina od gubitka snage sabirnice prenosi se na zrak između sabirnice i kućišta, a zatim u okolinu kroz omotač kućišta. Indukovana disipacija toplote iz kućišta se direktno prenosi u okolinu.

Rasipanje topline uzrokovano gubitkom snage sabirnice može se izračunati sljedećom formulom:

q_s​=3×I²RΣ​φ_s​L×10⁻³(kW)

I: Radna struja sabirnice (A)

RΣ​: Ekvivalentni otpor po jedinici dužine sabirnice (Ω/m)

φ_s​: Proporcionalni koeficijent gubitka snage raspršene u okolinu

L: Dužina sabirnice (m)

Indukovano rasipanje topline kućišta sabirnica može se izračunati pomoću sljedeće formule:

q_k​=3×I²R_k​φ_k​L×10⁻³(kW)

I: Fazna struja sabirnice (A)

R_Z​: DC otpor sabirnice na radnoj temperaturi (Ω/m)

R_k​: DC otpor kućišta sabirnica na radnoj temperaturi (Ω/m)

φ_s​: Koeficijent efekta kože sabirnice

φ_k​: Koeficijent efekta kože kućišta sabirnica

L: Dužina sabirnice (m)

 

IV. Proizvodnja toplote reaktora

Reaktori se koriste u uređajima za distribuciju energije velikog-kapaciteta za ograničavanje struja kratkih{1}}struja, a mogu se koristiti i kao filter reaktori u uređajima za ispravljanje.

Rasipanje topline iz reaktora može se izračunati pomoću sljedeće formule:

Q=η₁​η₂​P(kW)>gdje:

η₁​: Faktor iskorištenja reaktora, općenito uzet kao0.95

η₂​: Faktor opterećenja reaktora, općenito uzet kao0.75

P: Gubitak snage reaktora pri nazivnoj snazi ​​(kW), određen nazivnom strujom, nazivnom reaktancijom i modelom

Reaktori se sastoje od namotaja, velikog toplotnog kapaciteta i proizvodnje toplote, i potrebno je određeno vreme da se postigne stabilna proizvodnja toplote. Za reaktore koji rade kontinuirano, proizvodnja toplote je stabilna; za reaktore koji rade s prekidima, proizvodnju topline treba odrediti prema radnom vremenu i karakterističnoj krivulji proizvodnje topline reaktora.

 

V. Generisanje toplote generatorskih agregata

Odvođenje topline generatorskih agregata uglavnom dolazi iz dva aspekta: jedan je prijenos topline kroz pokrovnu ploču i strukturu kućišta, a drugi je toplina koju donosi curenje rashladnog zraka koji cirkulira iz generatorskog agregata.

Veliki i srednji{0}}generatorski setovi obično koriste način hlađenja sa samocirkulacijom zatvorenog zraka-: gubitak namotaja generatora se prenosi na rashladni zrak, a zatim toplinu zraka oduzima rashladna voda kroz hladnjak vode seta. Prema izmerenim podacima, temperatura vazduha koji se ispušta iz statora uglavnom ne prelazi 65 stepeni, dok temperatura vazduha koji ulazi u rotor uglavnom nije niža od 5 stepeni.

Rasipanje topline kućišta generatora može se izračunati po sljedećoj formuli:

q_k​=KA(t_g​−t_n​)(W)

K: Koeficijent prolaza toplote kućišta generatora (W/(m²· stepen))

A: Površina kućišta generatora (m²)

t_g​: Prosječna temperatura rashladnog zraka koji cirkulira u generatoru (stepen)

t_n​: Unutrašnja temperatura okoline (stepeni)

 

Odvođenje topline iz generatora curenja zraka

Rasipanje topline uzrokovano curenjem zraka iz generatora može se izračunati sljedećom formulom:

q_f​= vc (t_f​−t_n​)

: Koeficijent curenja (0,3% za čelične pokrovne ploče)

v: Volumen cirkulacije rashladnog zraka (m³/h)

c: Specifični toplotni kapacitet vazduha (W/(kg· stepen))

: Gustoća zraka (1,2 kg/m³)

t_f​: Temperatura vazduha curenja (stepen)

t_n​: Unutrašnja temperatura okoline (stepeni)

Ključna napomena: Proračun gubitka topline zbog curenja zraka u velikoj mjeri ovisi ozapremina rashladnog vazduha (v). Zbog razlika u standardima dizajna između domaćih i međunarodnih proizvođača, specificirani volumen zraka može značajno varirati (npr. 200 m³/h vs . 120 m³/h za jedinicu od 300 MW). Za tačne rezultate, preporučuje se da dobijete zvanične parametre zapremine rashladnog vazduha od proizvođača generatora, a ne da se oslanjate samo na ručne proračune.

 

VI. Generisanje toplote startnog uređaja SFC statičkog pretvarača frekvencije

SFC (Static Frequency Converter) je startni uređaj za statičku konverziju frekvencije, koji se uglavnom koristi za pokretanje pumpnih{0}}akumulacijskih elektrana u uvjetima pumpanja. Sastoji se od ulaznih reaktora, izlaznih reaktora, filtera, energetskih ormara i DC reaktora.

Za pumpnu{0}}elektranu sa jednim jediničnim kapacitetom od 300 MW, kapaciteti svake komponente u SFC uređaju od strane stranog proizvođača su sljedeći:

Kapacitet SFC uređaja

br.	Naziv opreme	Radni (kW)	Standby (kW)
1	Ulazni reaktor	27	3
2	Izlazni reaktor	63	0
3	Filter	83	28
4	Power Cabinet	15	6
5	DC reaktor	200	0
6	Ukupno	388	37

 

Kao što vidimo, proizvodnja toplote SFC uređaja dostiže 388 kW kada se računa na puno opterećenje. Prema stvarnoj analizi rada i statistici nekih operativnih pumpnih{2}}elektrana, pokretanje jednog agregata (od statičkog prevlačenja do priključka na mrežu) traje samo 240 sekundi, a vrijeme pokretanja šest agregata je oko 25 minuta.

Na osnovu krive radne karakteristike SFC uređaja koju je dao strani proizvođač:

Ulazni reaktori, izlazni prigušnici i DC prigušnici dosežu20%njihove nominalne proizvodnje toplote nakon 25 minuta rada.

Filteri i strujni ormari dosežu otprilike70%njihove nominalne proizvodnje toplote.

Prema ovom proračunu, proizvodnja toplote SFC uređaja je oko126,6 kW, što je32.6%nazivne proizvodnje toplote.

Proizvodnja topline SFC uređaja usko je povezana s njegovim kapacitetom i vremenom rada. Da bi se preciznije odredila proizvodnja topline opreme, potrebno je od relevantnog proizvođača zatražiti radnu karakteristiku opreme, a zatim je izračunati na osnovu kapaciteta opreme i vremena rada.

 

VII. Proizvodnja toplote rasvjetne opreme

Za velike i srednje{0}}elektrane, snaga rasvjete ima tendenciju povećanja zbog potražnje za rasvjetom u arhitektonskoj dekoraciji i pejzažnom dizajnu. Sa razvojem opreme za rasvjetu, primjena rasvjete u elektranama se pomjerila sa žarulja sa žarnom niti i fluorescentnih sijalica na izvore svjetlosti velike{2}}svjetline kao što su jodne-volframove sijalice i metal-halogene sijalice. Međutim, rasipanje topline rasvjetne opreme je stabilno: sve dok su napon i snaga stabilni, rasipanje topline ostaje nepromijenjeno.

 

Dio električne energije potrošene rasvjetom direktno se pretvara u toplinu, koja se konvekcijom i kondukcijom raspršuje u okolinu. Svetlosna energija zrači prema van u obliku infracrvenog zračenja, koje se ne može direktno apsorbovati vazduhom, već prolazi kroz vazduh da bi je apsorbovali okolni objekti, a zatim se prenosi u vazduh. Dio koji je pretvoren u svjetlost također se prvo projektuje na okolne objekte, apsorbira ga, a zatim se pretvara u toplinu, koja se zatim prenosi na zrak i druge objekte putem konvekcije, provodljivosti ili zračenja.

Proizvodnja toplote rasvjetne opreme izračunava se na sljedeći način:

Q=n₁N (kW)

n₁​: Koeficijent potrošnje energije balasta, općenito uzet kao1.2

N: Ukupna instalirana snaga rasvjetne opreme (kW)