电气设备发热量计算公式

电气设备发热后，会使电气设备的正常运行遭到破坏时，发热量增加，温度升高，电气设备引发故障，设备停止运行。另外，严重时，在一定条件下，可能引起火灾。因为电气设备过热主要是电流产生的热量造成的。当电流通过导体时要消耗一定的电能，这部分电能转化为热能，使导体温度升高，并加热其周围的其它材料。当电气设备的绝缘质量降低时，通过绝缘材料的泄漏电流增加，可能导致绝缘材料温度升高。那么问题来了，高、低压盘柜、变压器、母线、电缆和电抗器等电气设备的发热量怎么计算的呢？下面本文详细地给大家介绍一下，看完文章希望能给广大电气人员一些参考。

 01  高、低压盘柜和变压器发热量计算方法

1、 高、低压盘柜发热量计算

高压配电盘柜的散热量可以按下式计算：

高压开关柜分为进线开关柜和馈电开关柜，一般说来进线开关柜的发热量要比馈电开关柜的发热量大。

低压配电盘柜的散热量可以按下式计算：

由于电站内各种盘柜的用途不同，盘柜的工作电流不同，一般说来，工作电流越大，盘柜内的电器元件发热量也越大。对于集中布置的配电盘柜尽可能由设备制造商提供发热量较为准确。

特别的，对于重要的配电盘柜，由于制造商对盘柜内的电气元件的保护，防止运行湿度过大，绝缘性能的下降，在盘柜内本身另设有电加热器。一般每只盘柜在0.3～0.5Kw左右，集中布置的继电保护室等应加以考虑。

2、 变压器发热量

变压器散热散热主要指变压器内部的能量损耗，由铜损（电阻损耗）和铁损（铁磁损耗）两部分组成，其中铜损是随负荷大小而变化，而铁损与负荷的大小无关，可以看成一定值。通常将额定负荷时的铜损定为短路损耗，额定电压下的铁损定为空载损耗。

自冷、风冷和干式变压器的损耗，全部散发到周围空气中，而水冷变压器的损耗则大部份由水冷却系统带走，一小部份由于油温高于周围空气温度而将热量散入空气中。

一般情况下，封闭厂房、地下厂房和抽水蓄能电站，布置于厂房内部或地下的主变多采用库水冷却的主变，而电站中的其他变压器还有厂用变、照明变、事故变、励磁变等，多采用风冷或干式变压器。

风冷变压器的散热量，简单地可以按下式计算：

水冷变压器的散热量可以按下式计算：

电站的水冷却主变，受到冷却水温和水冷却器效率的影响较大，特别是抽水蓄能电站，由于库容较小，冷却水温受季节的影响较大，应按正常运行时，可能产生的最高水温核算变压器的散热量。

 02  母线、电缆和电抗器的发热量计算方法

1、 母线、电缆发热量

在电站中，发电机和变压器之间的连接多用自冷却式封闭母线。母线的发热量包括母线的功率损耗发热和外壳感应散热两部分。

由于主线的两端分别分别连接发电机和变压器设备，实际上母线与外壳之间的空气是封闭的，外壳起到一个保护和屏蔽电磁波的作用，以减少母线电磁场对周围电气设备和环境的影响，并没有减小母线的散热。母线的功率损耗散热传给母线和外壳间的空气，然后通过外壳壳体传入环境。而外壳感应散热则直接传入环境。

母线功率损耗引起的散热量可以按下式计算：

母线外壳感应散热量可以按下式计算：

2、 电抗器发热量

电抗器用于较大容量的配电装置中，起到限制短路电流的作用，也可以用于整流装置中作滤波电抗器。

电抗器的散热量可以按下式计算：

电抗器在额定功率下的功率损耗(Kw)，根据额定电流、额定电抗和型号确定。

电抗器是由绕组组成的，发热特性是热容量和发热量较大，达到稳定发热量需要一段时间。如果是长期运行的电抗器，其发热量是稳定的，如果是间歇运行的电抗器，应按运行时间和电抗器的发热特性曲线确定发热量。

 03  发电机组和SFC静态变频启动装置发热量计算方法

1、发电机组发热量

发电机组的散热量主要来自于两个方面，一是发电机组的盖板传热和机壳围护结构传热，另一是发电机组的冷却循环风的漏风所带来的热量。

大、中型发电机组的冷却方式通常采用封闭式空气自循环冷却方式，发电机绕组的损耗传给冷却空气，空气的热量再通过机组水冷却器由冷却水带走。根据实测的数据，定子排出的空气温度一般不超过65℃，而进入转子的空气温度一般不低于5℃。

发电机机壳的散热量可以按下式计算：

发电机的漏风散热量可以按下式计算：

根据发电机组内部的冷却风温和发电机的表面积，我们不难计算机组壳体的传热量。但漏风热量的计算上却有较大的差异，随着机械制造技术的不断提高，特别是空气冷却器的效率的提高，发电机组的冷却循环风量各个厂商有较大区别。

例如按机电设计手册计算，30万KW机组的冷却循环风量约为200m３/h，但多数国际厂商提供的冷却风量约为120m３/h，这就给计算结果产生较大的出入。机组的冷却风量不仅和机组的容量有关，而且和机组的水头、转速、尺寸有关。

一般情况下，冷却风温越低，发电机的线圈温度也越低，发电机的效率就越高，但是冷却风温受冷却器的布置尺寸影响，冷却器大，机组的制造难度相对增大，经济性下降，冷却风温不可能无限降低，机组制造厂设计时考虑一个经济区域，达到机组的最大性价比。因此，在实际的设计计算中，应由发电机厂商提供冷却循环风量参数对漏风热量加以核算。

2、SFC静态变频启动装置发热量

SFC称为静态变频启动装置，主要用于抽水蓄能电站的机组抽水工况的启动。它由输入电抗器、输出电抗器、滤波器、功率柜和直流电抗器组成。

某个单机容量30万千瓦的抽水蓄能电站，根据外商提供的SFC装置各设备的容量如下：

SFC装置的容量：

我们可以看出，如果按照满负荷计算，SFC装置的热量高达388Kw。按照一些已运行的抽水蓄能电站的实际运行分析统计，一台机组的启动，从静止拖动到并网时间仅需240秒，六台机组的启动时间约为25分钟。

根据外商提供的SFC装置运行特性曲线，输入电抗器、输出电抗器和直流电抗器运行25分钟，发热达到额定发热量的20%，滤波器、功率柜发热达到额定发热量的70%左右。按此计算SFC装置的发热量约为126.6Kw，是额定发热量的32.6%。

SFC装置的发热量和SFC的容量、运行时间有极为密切的关系，如果要较为准确的确定设备发热量，应请有关制造商提供设备的运行特性曲线，然后根据设备的容量和运行时间确定。

 04  照明设备发热量计算方法

照明所耗电能的一部分直接转化为热能,此热能以对流、传导和向周围散出。光能以红外辐射方式向外辐射，但红外辐射不能直接被空气吸收，而是透过空气被周围物体吸收，尔后再给予空气。转化为光的那部分也是先射向周围物体，被物体吸收后再转化为热能，再以对流、传导或辐射等方式传给空气和其他物体。

照明发热量为：

一般情况下，全厂的照明发热量约为照明变压器容量的80%左右。但随着电站自动化程度的提高和无人值班的推广，厂房内部的实际照明设备开启情况变化较大，可考虑正常运行时照明的利用系数。