Sažetak proračunskih formula za grijanje električne opreme

I. Kapacitet grijanja visokonaponskih i niskonaponskih sklopnih uređaja/ploča

Rasipanje topline visoko{0}}naponskih razvodnih ploča može se izračunati pomoću sljedeće formule:

Q=(​I_g/I_e​​)²q_e(kW)

I_g​: Radna struja visoko{0}}naponske sklopke (A)

I_e​: Nazivna struja visoko{0}}naponske sklopke (A)

q_e​: Rasipanje topline visoko{0}}naponske sklopke pri nazivnoj struji

Visoko{0}}naponska sklopna postrojenja podijeljena su na ulazna sklopna postrojenja i napojna sklopna postrojenja. Općenito, proizvodnja topline dolaznog razvodnog uređaja veća je od one dovodnog razvodnog uređaja

Rasipanje topline nisko{0}}naponskih razvodnih ploča može se izračunati pomoću sljedeće formule:

Q=e×∑P(kW)

e: Faktor iskoristivosti ploče

x: Stvarni faktor gubitka ploče

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

● Zbog različitih namjena i radnih struja raznih panela u elektrani, općenito, što je veća radna struja, to je veća proizvodnja topline električnih komponenti u panelu. Za centralno postavljene razdjelne ploče preporuča se dobiti točnije podatke o proizvodnji topline od proizvođača opreme.

● Konkretno, za važne distribucijske ploče, električni grijači ugrađeni su unutra kako bi zaštitili električne komponente, spriječili prekomjernu vlažnost i smanjili učinak izolacije. Snaga svake ploče općenito je oko 0,3 ~ 0,5 kW, što treba uzeti u obzir u centralno postavljenim prostorijama relejne zaštite.

 

II. Transformatorska proizvodnja topline

Rasipanje topline transformatora uglavnom se odnosi na gubitak energije unutar transformatora, koji se sastoji od dva dijela: gubitak bakra (otpornički gubitak) i gubitak željeza (magnetski gubitak). Gubitak bakra varira s opterećenjem, dok je gubitak željeza neovisan o opterećenju i može se smatrati konstantom. Obično se gubitak bakra pri nazivnom opterećenju definira kao gubitak u kratkom-spoju, a gubitak u željezu pri nazivnom naponu definira se kao gubitak bez-opterećenja.

Gubici samo{0}}hlađenih, zrakom-hlađenih i suhih-tipa transformatora rasipaju se u okolni zrak. Nasuprot tome, kod transformatora hlađenih vodom, većinu gubitaka nosi sustav vodenog hlađenja, dok se mali dio raspršuje u zrak jer je temperatura ulja viša od temperature okolnog zraka.

Općenito, u zatvorenim tvornicama, podzemnim elektranama i crpnim akumulacijskim elektranama, glavni transformatori raspoređeni u tvorničkim zgradama ili pod zemljom uglavnom koriste vodeno hlađenje. Međutim, drugi transformatori u elektrani, kao što su servisni transformatori stanica, transformatori za rasvjetu, transformatori za hitne slučajeve i transformatori za pobudu, uglavnom koriste transformatore-hlađene zrakom ili suhe-tipe.

Rasipanje topline transformatora-hlađenih zrakom može se jednostavno izračunati sljedećom formulom:

Q=P_k​+P_d​(kW)

P_k​ - Ne-gubitak opterećenja transformatora (kW)

Rasipanje topline transformatora hlađenih vodom-može se izračunati sljedećom formulom:

Q=5.5×(t_y​−t_n​)1.25A×10⁻³(kW)

Gdje:t_y​- Prosječna temperatura ulja spremnika transformatora (općenito između 65-70 stupnjeva)

t_n​ - Unutarnja temperatura okoline (stupnjevi)

 

III. Proizvodnja topline sabirnica i kabela

U elektranama veza između generatora i transformatora uglavnom koristi samo{0}}hlađene zatvorene sabirnice. Proizvodnja topline sabirnica uključuje dva dijela: proizvodnju topline iz gubitka snage sabirnica i induciranu disipaciju topline iz kućišta.

Budući da su oba kraja glavne sabirnice spojena na opremu generatora i transformatora, zrak između sabirnice i kućišta je zapravo zatvoren. Kućište djeluje kao zaštita i elektromagnetski štit za smanjenje utjecaja elektromagnetskog polja sabirnice na okolnu električnu opremu i okoliš, bez smanjenja rasipanja topline sabirnice. Toplina od gubitka snage sabirnice prenosi se u zrak između sabirnice i kućišta, zatim u okolinu kroz ljusku kućišta. Inducirana disipacija topline iz kućišta izravno se 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 duljine sabirnice (Ω/m)

φ_s​: Proporcionalni koeficijent gubitka snage raspršene u okolinu

L: Duljina sabirnice (m)

Inducirana disipacija topline kućišta sabirnice 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 sabirnice na radnoj temperaturi (Ω/m)

φ_s​: Koeficijent kožnog efekta sabirnice

φ_k​: Koeficijent kožnog efekta kućišta sabirnice

L: Duljina sabirnice (m)

 

IV. Proizvodnja topline u reaktorima

Reaktori se koriste u-uređajima za distribuciju električne energije velikog kapaciteta za ograničavanje struja-kratkog spoja, a mogu se koristiti i kao filtarski reaktori u uređajima za ispravljanje.

Rasipanje topline 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 namota, s velikim toplinskim kapacitetom i stvaranjem topline, a potrebno je određeno vrijeme da se postigne stabilno stvaranje topline. Za reaktore koji rade kontinuirano, proizvodnja topline je stabilna; za reaktore koji rade s prekidima, proizvodnju topline treba odrediti prema vremenu rada i karakterističnoj krivulji proizvodnje topline reaktora.

 

V. Generiranje topline generatorskih agregata

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

Veliki i-agregati generatora srednje veličine obično koriste način hlađenja sa samo{1}}cirkulacijom zatvorenog zraka: gubitak namota generatora prenosi se na zrak za hlađenje, a zatim toplinu zraka oduzima voda za hlađenje kroz hladnjak vode u kompletu. Prema izmjerenim podacima, temperatura zraka koji se ispušta iz statora općenito ne prelazi 65 stupnjeva, dok temperatura zraka koji ulazi u rotor općenito nije niža od 5 stupnjeva.

Rasipanje topline kućišta generatora može se izračunati sljedećom formulom:

q_k​=KA(t_g​−t_n​)(W)

K: Koeficijent prijenosa topline kućišta generatora (W/(m²· stupanj ))

A: Površina kućišta generatora (m²)

t_g​: Prosječna temperatura cirkulirajućeg zraka za hlađenje generatora (stupnjevi)

t_n​: Unutarnja temperatura okoline (stupnjevi)

 

Rasipanje topline od propuštanja zraka generatora

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 toplinski kapacitet zraka (W/(kg· stupanj ))

: Gustoća zraka (1,2 kg/m³)

t_f​: Temperatura zraka curenja (stupnjevi)

t_n​: Unutarnja temperatura okoline (stupnjevi)

Ključna napomena: Izračun gubitka topline propuštanjem zraka uvelike ovisi ovolumen rashladnog zraka (v). Zbog razlika u standardima dizajna između domaćih i međunarodnih proizvođača, navedena količina zraka može značajno varirati (npr. 200 m³/h u odnosu na . 120 m³/h za jedinicu od 300 MW). Za točne rezultate preporuča se nabaviti službene parametre volumena rashladnog zraka od proizvođača generatora umjesto oslanjanja isključivo na ručne izračune.

 

VI. Stvaranje topline uređaja za pokretanje SFC statičkog frekvencijskog pretvarača

SFC (statički pretvarač frekvencije) je uređaj za pokretanje statičke pretvorbe frekvencije, koji se uglavnom koristi za pokretanje pumpno{0}}agregata elektrane u uvjetima pumpanja. Sastoji se od ulaznih reaktora, izlaznih reaktora, filtera, energetskih ormara i istosmjernih reaktora.

Za pumpno{0}}elektranu kapaciteta jedne jedinice od 300 MW, kapaciteti svake komponente u SFC uređaju stranog proizvođača su sljedeći:

Kapacitet SFC uređaja

Ne.	Naziv opreme	Rad (kW)	Standby (kW)
1	Ulazni reaktor	27	3
2	Izlazni reaktor	63	0
3	Filter	83	28
4	Strujni ormarić	15	6
5	DC reaktor	200	0
6	Ukupno	388	37

 

Kao što vidimo, proizvodnja topline SFC uređaja doseže 388 kW izračunato pri punom opterećenju. Prema stvarnoj analizi rada i statistici nekih operativnih crpnih-elektrana, pokretanje jedne jedinice (od statičkog povlačenja do spajanja na mrežu) traje samo 240 sekundi, a vrijeme pokretanja za šest jedinica je oko 25 minuta.

Na temelju krivulje radne karakteristike SFC uređaja stranog proizvođača:

Ulazni reaktori, izlazni reaktori i DC reaktori dosežu20%njihove nazivne proizvodnje topline nakon 25 minuta rada.

Filtri i strujni ormari dosegnu približno70%njihove nazivne proizvodnje topline.

Prema ovom izračunu, proizvodnja topline SFC uređaja iznosi oko126,6 kW, koji je32.6%nazivne proizvodnje topline.

Stvaranje topline SFC uređaja usko je povezano s njegovim kapacitetom i vremenom rada. Za točnije određivanje proizvodnje topline opreme, potrebno je zatražiti radnu karakteristiku opreme od relevantnog proizvođača, a zatim je izračunati na temelju kapaciteta opreme i vremena rada.

 

VII. Generacija topline rasvjetne opreme

Za velike i-elektrane srednje veličine, snaga rasvjete ima tendenciju povećanja zbog potražnje za rasvjetom u arhitektonskom uređenju i dizajnu krajolika. S razvojem opreme za rasvjetu, primjena rasvjete u elektranama pomaknula se sa žarulja sa žarnom niti i fluorescentnih svjetiljki na izvore svjetla visoke-svjetline kao što su jodne-volframove žarulje i metalhalogene žarulje. Međutim, rasipanje topline rasvjetne opreme je stabilno: sve dok su napon i snaga stabilni, rasipanje topline ostaje nepromijenjeno.

 

Dio električne energije potrošene rasvjetom izravno se pretvara u toplinu koja se konvekcijom i kondukcijom raspršuje u okolinu. Svjetlosna energija zrači prema van u obliku infracrvenog zračenja, koje zrak ne može izravno apsorbirati, već prolazi kroz zrak da bi ga apsorbirali okolni objekti, a zatim prenijeli u zrak. Dio pretvoren u svjetlost također se prvo projicira na okolne objekte, apsorbiraju ga objekti i zatim pretvaraju u toplinu, koja se zatim prenosi na zrak i druge objekte putem konvekcije, kondukcije ili zračenja.

Proizvodnja topline rasvjetne opreme izračunava se kao:

Q=n₁​N(kW)

n₁​: Koeficijent potrošnje energije balasta, koji se općenito uzima kao1.2

N: Ukupna instalirana snaga rasvjetne opreme (kW)