สรุปสูตรคำนวณการทำความร้อนอุปกรณ์ไฟฟ้า

I. ความจุความร้อนของสวิตช์เกียร์ / แผงไฟฟ้าแรงสูงและแรงต่ำ

การกระจายความร้อนของแผงสวิตช์เกียร์แรงดันสูง-สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

Q=(​I_g/I_e​​)²q_e​(กิโลวัตต์)

I_g​: กระแสการทำงานของสวิตช์แรงดันสูง- (A)

I_e​: พิกัดกระแสของสวิตช์แรงดันสูง- (A)

q_e​: การกระจายความร้อนของสวิตช์แรงดันสูง-ที่กระแสไฟฟ้าที่กำหนด

สวิตช์เกียร์แรงดันสูง-แบ่งออกเป็นสวิตช์เกียร์ขาเข้าและสวิตช์เกียร์ป้อน โดยทั่วไป การสร้างความร้อนของสวิตช์เกียร์ขาเข้าจะมากกว่าการสร้างความร้อนของสวิตช์เกียร์ป้อน

การกระจายความร้อนของแผงสวิตช์เกียร์แรงดันต่ำ-สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

Q=อี×∑P(กิโลวัตต์)

e: ปัจจัยการใช้ประโยชน์ของแผง

x: ปัจจัยการสูญเสียที่แท้จริงของแผง

∑P: ผลรวมของการสูญเสียกำลังของส่วนประกอบไฟฟ้าทั้งหมดในแผงแรงดันไฟฟ้าต่ำ- (kW)

● เนื่องจากวัตถุประสงค์และกระแสการทำงานของแผงต่างๆ ในโรงไฟฟ้าที่แตกต่างกัน โดยทั่วไป ยิ่งกระแสไฟฟ้าทำงานมากเท่าไร การสร้างความร้อนของส่วนประกอบไฟฟ้าในแผงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น สำหรับแผงกระจายความร้อนที่จัดวางจากส่วนกลาง ขอแนะนำให้รับข้อมูลการสร้างความร้อนที่แม่นยำยิ่งขึ้นจากผู้ผลิตอุปกรณ์

● โดยเฉพาะสำหรับแผงจ่ายไฟที่สำคัญ มีการติดตั้งเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าไว้ด้านในเพื่อปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้า ป้องกันความชื้นที่มากเกินไป และลดประสิทธิภาพของฉนวน โดยทั่วไปกำลังของแต่ละแผงจะอยู่ที่ประมาณ 0.3 ~ 0.5 kW ซึ่งควรพิจารณาในห้องป้องกันรีเลย์ที่จัดไว้ส่วนกลาง

 

ครั้งที่สอง การสร้างความร้อนของหม้อแปลงไฟฟ้า

การกระจายความร้อนของหม้อแปลงส่วนใหญ่หมายถึงการสูญเสียพลังงานภายในหม้อแปลงซึ่งประกอบด้วยสองส่วน: การสูญเสียทองแดง (การสูญเสียความต้านทาน) และการสูญเสียเหล็ก (การสูญเสียแม่เหล็ก) การสูญเสียทองแดงจะแตกต่างกันไปตามภาระ ในขณะที่การสูญเสียธาตุเหล็กไม่ขึ้นอยู่กับภาระและสามารถถือเป็นค่าคงที่ได้ โดยทั่วไป การสูญเสียทองแดงที่พิกัดโหลดถูกกำหนดให้เป็นการสูญเสียการลัดวงจร- และการสูญเสียธาตุเหล็กที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดถูกกำหนดเป็นการสูญเสียโหลดไม่-

การสูญเสียของหม้อแปลงชนิด-ระบายความร้อนด้วยตัวเอง -ระบายความร้อนด้วยอากาศ และ-แห้งจะกระจายไปในอากาศโดยรอบ ในทางตรงกันข้าม สำหรับหม้อแปลงที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ- การสูญเสียส่วนใหญ่จะถูกนำออกไปโดยระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ ในขณะที่ส่วนเล็กๆ จะกระจายไปในอากาศเนื่องจากอุณหภูมิน้ำมันสูงกว่าอุณหภูมิอากาศโดยรอบ

โดยทั่วไปในโรงงานปิด โรงไฟฟ้าใต้ดิน และโรงไฟฟ้ากักเก็บแบบสูบ หม้อแปลงหลักที่จัดเรียงในอาคารโรงงานหรือใต้ดินส่วนใหญ่จะใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ อย่างไรก็ตาม หม้อแปลงอื่นๆ ในโรงไฟฟ้า เช่น หม้อแปลงบริการของสถานี หม้อแปลงไฟฟ้าแสงสว่าง หม้อแปลงฉุกเฉิน และหม้อแปลงกระตุ้น ส่วนใหญ่จะเลือกใช้หม้อแปลงชนิด-ระบายความร้อนหรือแห้ง-ด้วยอากาศ

การกระจายความร้อนของหม้อแปลงระบายความร้อนด้วยอากาศ-สามารถคำนวณได้ง่ายๆ โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

Q=P_k​+P_d​(กิโลวัตต์)

P_k​ - ไม่-การสูญเสียโหลดของหม้อแปลง (kW)

การกระจายความร้อนของน้ำ-หม้อแปลงระบายความร้อนสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:

Q=5.5×(t_y​−t_n​)1.25A×10⁻³(กิโลวัตต์)

ที่ไหน:t_y​- อุณหภูมิน้ำมันเฉลี่ยของถังหม้อแปลง (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 65-70 องศา )

t_n​ - อุณหภูมิภายในอาคารโดยรอบ ( องศา )

 

ที่สาม การสร้างความร้อนของบัสบาร์และสายเคเบิล

ในโรงไฟฟ้า การเชื่อมต่อระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้บัสบาร์แบบปิดที่ระบายความร้อนในตัว- การสร้างความร้อนของบัสบาร์ประกอบด้วยสองส่วน: การสร้างความร้อนจากการสูญเสียพลังงานของบัสบาร์ และการกระจายความร้อนแบบเหนี่ยวนำจากตู้

เนื่องจากปลายทั้งสองของบัสบาร์หลักเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าตามลำดับ อากาศระหว่างบัสบาร์และตู้จึงถูกปิดไว้จริง ๆ กล่องหุ้มทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันและป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อลดผลกระทบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของบัสบาร์ต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าโดยรอบและสิ่งแวดล้อม โดยไม่ลดการกระจายความร้อนของบัสบาร์ ความร้อนจากการสูญเสียพลังงานของบัสบาร์จะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศระหว่างบัสบาร์และกล่องหุ้ม จากนั้นไปยังสิ่งแวดล้อมผ่านทางเปลือกหุ้ม การกระจายความร้อนที่เกิดจากตัวเครื่องจะถูกถ่ายโอนไปยังสิ่งแวดล้อมโดยตรง

การกระจายความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียพลังงานของบัสบาร์สามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:

q_s​=3×I²RΣ​φ_s​L×10⁻³(กิโลวัตต์)

I: กระแสการทำงานของบัสบาร์ (A)

RΣ​: ความต้านทานที่เท่ากันต่อความยาวหน่วยของบัสบาร์ (Ω/m)

φ_s​: ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนของการสูญเสียพลังงานที่กระจายออกสู่สิ่งแวดล้อม

L: ความยาวของบัสบาร์ (ม.)

การกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นของตู้บัสบาร์สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

q_k​=3×I²R_k​φ_k​L×10⁻³(กิโลวัตต์)

I: กระแสเฟสของบัสบาร์ (A)

R_Z​ : ความต้านทานกระแสตรงของบัสบาร์ที่อุณหภูมิใช้งาน (Ω/m)

R_k​ : ความต้านทานกระแสตรงของกล่องบัสบาร์ที่อุณหภูมิใช้งาน (Ω/m)

φ_s​ : ค่าสัมประสิทธิ์เอฟเฟกต์สกินของบัสบาร์

φ_k​ : สัมประสิทธิ์เอฟเฟกต์สกินของกล่องหุ้มบัสบาร์

L: ความยาวของบัสบาร์ (ม.)

 

IV. การสร้างความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์ใช้ใน-อุปกรณ์จ่ายพลังงานความจุขนาดใหญ่เพื่อจำกัด-กระแสไฟฟ้าลัดวงจร และยังสามารถใช้เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบกรองในอุปกรณ์เรียงกระแสอีกด้วย

การกระจายความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:

Q=η₁​η₂​P(kW)>ที่ไหน:

η₁​ : ปัจจัยการใช้ประโยชน์ของเครื่องปฏิกรณ์ โดยทั่วไปเรียกว่า0.95

η₂​ : โหลดแฟคเตอร์ของเครื่องปฏิกรณ์ โดยทั่วไปถือเป็น0.75

P: การสูญเสียกำลังของเครื่องปฏิกรณ์ที่กำลังพิกัด (kW) กำหนดโดยกระแสพิกัด พิกัดรีแอกแตนซ์ และแบบจำลอง

เครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยขดลวดซึ่งมีความจุความร้อนสูงและการสร้างความร้อน และต้องใช้เวลาช่วงหนึ่งจึงจะเกิดความร้อนที่เสถียร สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง การสร้างความร้อนจะเสถียร สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานเป็นระยะๆ การสร้างความร้อนควรพิจารณาตามเวลาการทำงานและเส้นโค้งลักษณะเฉพาะการสร้างความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์

 

V. การสร้างความร้อนของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การกระจายความร้อนของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่วนใหญ่มาจากสองลักษณะ ด้านหนึ่งคือการถ่ายเทความร้อนผ่านแผ่นปิดและโครงสร้างโครงตู้ และอีกด้านคือความร้อนที่เกิดจากการรั่วไหลของอากาศเย็นหมุนเวียนของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่และขนาดกลาง-มักจะใช้โหมดการทำความเย็นแบบหมุนเวียนอากาศ-ด้วยตนเอง: การสูญเสียขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศทำความเย็น และจากนั้นความร้อนของอากาศจะถูกนำออกไปโดยน้ำหล่อเย็นผ่านเครื่องทำน้ำเย็นของชุด จากข้อมูลที่วัดได้ อุณหภูมิของอากาศที่ปล่อยออกมาจากสเตเตอร์โดยทั่วไปจะไม่เกิน 65 องศา ในขณะที่อุณหภูมิของอากาศที่เข้าสู่โรเตอร์โดยทั่วไปไม่ต่ำกว่า 5 องศา

การกระจายความร้อนของโครงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:

q_k​=KA(t_g​−t_n​)(W)

K: ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของโครงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (W/(m²· องศา ))

A: พื้นที่ผิวของโครงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ตร.ม.)

t_g​ : อุณหภูมิเฉลี่ยของอากาศหมุนเวียนความเย็นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ( องศา )

t_n​: อุณหภูมิภายในอาคาร ( องศา )

 

การกระจายความร้อนจากการรั่วไหลของอากาศของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การกระจายความร้อนที่เกิดจากการรั่วไหลของอากาศของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:

q_f​= วีซี (t_f​−t_n​)

: ค่าสัมประสิทธิ์การรั่วไหล (0.3% สำหรับแผ่นครอบเหล็ก)

v: ปริมาตรการไหลเวียนของอากาศทำความเย็น (m³/h)

c: ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศ (W/(kg· องศา ))

: ความหนาแน่นของอากาศ (1.2 กก./ลบ.ม.)

t_f​ : อุณหภูมิอากาศรั่ว ( องศา )

t_n​: อุณหภูมิภายในอาคาร ( องศา )

หมายเหตุสำคัญ: การคำนวณการสูญเสียความร้อนจากการรั่วไหลของอากาศส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปริมาณลมเย็น (v). เนื่องจากความแตกต่างในมาตรฐานการออกแบบระหว่างผู้ผลิตในประเทศและต่างประเทศ ปริมาณอากาศที่ระบุอาจแตกต่างกันอย่างมาก (เช่น 200 ลบ.ม./ชม. เทียบกับ. 120 ลบ.ม./ชม. สำหรับหน่วย 300MW) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ ขอแนะนำให้รับพารามิเตอร์ปริมาตรอากาศทำความเย็นอย่างเป็นทางการจากผู้ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แทนที่จะอาศัยการคำนวณด้วยตนเองเพียงอย่างเดียว

 

วี. การสร้างความร้อนของอุปกรณ์เริ่มต้นตัวแปลงความถี่คงที่ SFC

SFC (ตัวแปลงความถี่คงที่) เป็นอุปกรณ์เริ่มต้นการแปลงความถี่คงที่ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการสตาร์ทหน่วยสถานีเก็บพลังงานแบบสูบ{0}}ภายใต้สภาวะการสูบน้ำ ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์อินพุต เครื่องปฏิกรณ์เอาท์พุต ตัวกรอง ตู้จ่ายไฟ และเครื่องปฏิกรณ์ DC

สำหรับโรงไฟฟ้าเก็บพลังงานแบบสูบ-ที่มีหน่วยเดียวความจุ 300 MW ความจุของส่วนประกอบแต่ละส่วนในอุปกรณ์ SFC ที่ผู้ผลิตต่างประเทศจัดหาให้มีดังนี้:

ความจุอุปกรณ์ SFC

เลขที่	ชื่ออุปกรณ์	วิ่ง (กิโลวัตต์)	สแตนด์บาย (กิโลวัตต์)
1	เครื่องปฏิกรณ์อินพุต	27	3
2	เครื่องปฏิกรณ์เอาท์พุต	63	0
3	กรอง	83	28
4	ตู้ไฟ	15	6
5	เครื่องปฏิกรณ์กระแสตรง	200	0
6	ทั้งหมด	388	37

 

ดังที่เราเห็น การสร้างความร้อนของอุปกรณ์ SFC สูงถึง 388 kW เมื่อคำนวณที่โหลดเต็ม จากการวิเคราะห์การปฏิบัติงานจริงและสถิติของโรงไฟฟ้าเก็บพลังงานแบบสูบ-บางแห่ง การเริ่มต้นระบบหนึ่งหน่วย (ตั้งแต่การลากแบบคงที่ไปจนถึงการเชื่อมต่อโครงข่าย) ใช้เวลาเพียง 240 วินาที และเวลาเริ่มต้นสำหรับหกหน่วยคือประมาณ 25 นาที

อิงตามเส้นโค้งลักษณะการทำงานของอุปกรณ์ SFC ที่จัดทำโดยผู้ผลิตต่างประเทศ:

เครื่องปฏิกรณ์อินพุต เครื่องปฏิกรณ์เอาท์พุต และเครื่องปฏิกรณ์ DC เข้าถึงได้20%ของการสร้างความร้อนที่กำหนดหลังจากใช้งานไป 25 นาที

ตัวกรองและตู้จ่ายไฟเข้าถึงได้ประมาณ70%ของการสร้างความร้อนที่กำหนด

จากการคำนวณนี้ การสร้างความร้อนของอุปกรณ์ SFC เป็นเรื่องเกี่ยวกับ126.6 กิโลวัตต์ซึ่งก็คือ32.6%ของการสร้างความร้อนที่กำหนด

การสร้างความร้อนของอุปกรณ์ SFC มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความจุและเวลาในการทำงาน เพื่อระบุการสร้างความร้อนของอุปกรณ์ได้แม่นยำยิ่งขึ้น จำเป็นต้องขอกราฟลักษณะการทำงานของอุปกรณ์จากผู้ผลิตที่เกี่ยวข้อง จากนั้นจึงคำนวณตามความจุของอุปกรณ์และเวลาในการทำงาน

 

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว การสร้างความร้อนของอุปกรณ์ให้แสงสว่าง

สำหรับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่และขนาดกลาง- พลังงานแสงสว่างมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความต้องการแสงสว่างในการตกแต่งสถาปัตยกรรมและการออกแบบภูมิทัศน์ ด้วยการพัฒนาอุปกรณ์ให้แสงสว่าง การประยุกต์ใช้ระบบแสงสว่างในโรงไฟฟ้าได้เปลี่ยนจากหลอดไส้และหลอดฟลูออเรสเซนต์ไปเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีความสว่างสูง- เช่น หลอดไอโอดีน-ทังสเตนและหลอดเมทัลฮาไลด์ อย่างไรก็ตาม การกระจายความร้อนของอุปกรณ์ให้แสงสว่างมีเสถียรภาพ: ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้าและพลังงานมีเสถียรภาพ การกระจายความร้อนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

 

พลังงานไฟฟ้าส่วนหนึ่งที่ใช้โดยแสงสว่างจะถูกแปลงเป็นความร้อนโดยตรง ซึ่งกระจายออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยการพาความร้อนและการนำไฟฟ้า พลังงานแสงแผ่กระจายออกไปด้านนอกในรูปของรังสีอินฟราเรด ซึ่งไม่สามารถดูดซับทางอากาศได้โดยตรง แต่ผ่านอากาศเพื่อให้วัตถุที่อยู่รอบข้างดูดซับ จากนั้นจึงถ่ายโอนไปยังอากาศ ส่วนที่แปลงเป็นแสงจะถูกฉายไปยังวัตถุที่อยู่รอบๆ ก่อน จากนั้นจะถูกดูดซับโดยวัตถุแล้วแปลงเป็นความร้อน ซึ่งจากนั้นจะถูกถ่ายโอนไปยังอากาศและวัตถุอื่นๆ ผ่านการพาความร้อน การนำ หรือการแผ่รังสี

การสร้างความร้อนของอุปกรณ์ให้แสงสว่างคำนวณได้ดังนี้:

Q=n₁​ยังไม่มีข้อความ(กิโลวัตต์)

n₁​ : ค่าสัมประสิทธิ์การใช้พลังงานของบัลลาสต์ โดยทั่วไปถือเป็น1.2

N: กำลังไฟฟ้าติดตั้งรวมของอุปกรณ์ให้แสงสว่าง (kW)