1、浅谈牛岐二站水电站电气设备发热量计算 摘要：本文分析了牛岐二站水电站几种主要电气设备的特性，通过电气设备发热量的计算确定，为水工建筑设计提供了较为准确的依据 ,并在电气设计工作中应用。 关键词：牛岐二站水电站电气设备发热量确定 1、引言 在水电站运行过程中为了满足机电设备，特别是电子控制元件对运行环境的要求；另一方面为了满足运行人员的舒适度要求，随着生活水平的提高，人们对水电站运行环境的温、湿度要求也越来越高。要较为准确的控制环境的温、湿度，就需要对厂房的热负荷及其特性有比较深入的了解，分析那些电气设备的热量会对周围环境产生影响，对所需的电气设备通过计算得出结论为水工建筑设计提供较为准确的依据
2、，也为通风空调系统的设计打下了一个好的基础。 2、电气设备发热量计算确定 电站厂房的热负荷主要来自两个方面，一方面是建筑围护 结构的热量，另一方面是来自于电站内各种机电设备的发热。电气设备的发热主要来源于发电机组、各类变压器、母线、电缆、高低压配电盘柜和照明设备等。在这里，主要对电站中的电气设备发热特性进行探讨。 2.1 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，二是发电机组的冷却循环风的漏风所带来的热量。 牛岐二站发电机组的冷却方式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
3、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： w 其中： 发电机机壳的传热系数 w/?O? 发电机机壳的面积 ?O 发电机冷却循环风的平均温度 室内空气温度 发电机的漏风散热量可以按下式计算： w 其中： 漏风系数，钢盖板取 0.3% 发电机的冷却循环风量m3/h 空气比热 w/kg? 空气容重取 1.2kg/m3 发电机漏风温度 室内空气温度 根据 牛岐二站发电机组内部的冷却风温和发电机的表面积，计算出机组壳体的传热量。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
4、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。 2.2 母线、电缆发热量 牛岐二站发电机和变压器之间的连接采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
5、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： Kw 母线外壳感应散热量可以按下式计算： Kw 其中： 母线的相电流 (A) 母线在工作温度时的 直流电阻（ /m ） 母线外壳在工作温度时的直流电阻（ /m ） 母线集肤效应系数 母线外壳集肤效应系数 母线的长度 (m) 母线的发热损耗和母线的材质、制造技术、焊接工艺水平关系较大。材质越好，母线接头的焊接工艺水平越高，其直流电阻就越小，发热损耗也就越小。另外，牛岐二站水电站厂房内敷设了各种电压等级的动力、照明、控制电缆，在运行中会散发出一定的热量，如果电缆温度过高，将导致电缆表面绝缘老化，电缆的载流量下降。 因此
6、，除在主厂房中设有大量的电缆桥架、线槽（如母线层、母线洞、水轮机层等 ）和专门的电缆层、电缆廊道应核算电缆的发热量，其他部位的电缆发热可以忽略不计。 2.3 变压器发热量 变压器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。 牛岐二站水电站的变压器还有厂用变、照明变、事故变、励磁变等，采用风冷式变压器。 风冷变压器的散热量，简单地可以按下式计算： Kw 其中： 变压器的空载损耗 Kw 变压器的短路损耗 Kw 2.4 高、低压盘柜
7、发热量 高压配电盘柜的散热量可以按下式计算： Kw 其中： 高压开关的工作电流 (A) 高压开关的额定电流 (A)高压开关的额定电流时的散热量 Kw 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： Kw 其中： 盘柜的利用系数 盘柜的实耗系数 低压盘柜 的功率损耗之和 Kw 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。这里对于集中布置的配电盘柜由设备制造商提供发热量较为准确。 3 结束语 水电站电气专业较为准确地确定设备发热量，可以为水工建筑设计专业提供重要的依据，也可以为暖通专业较为准确地确定通风空调系统用电量提供基础。在工程初步设计阶段，设备还未最终确定的条件下，如何确定电气设备发热，就要求我们在工程实践中不断积累和总结工作经验，特别是新技术和新设备的发展运用情况， 是一项长期和细致的工作，需要我们每一个工程设计人员共同努力。 参考文献： 1、 GB50054-95 低压配电设计规范 2、水电站电气部分应明耕编 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
