Résumé des formules de calcul pour le chauffage des équipements électriques
Mar 17, 2026| I. Capacité de chauffage des appareillages/panneaux haute et basse tension
La dissipation thermique des panneaux d'appareillage à haute tension-peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
Q=(Ig/Ie)2qe(kW)
Ig : Courant de fonctionnement de l'interrupteur haute-haute tension (A)
Ie : Courant nominal de l'interrupteur haute-tension (A)
qe : Dissipation thermique de l'interrupteur haute-tension au courant nominal
L'appareillage à haute tension-est divisé en appareillage d'arrivée et en appareillage d'alimentation. Généralement, la production de chaleur de l'appareillage d'arrivée est supérieure à celle de l'appareillage d'alimentation.
La dissipation thermique des panneaux-d'appareillage basse tension peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
Q=e×∑P(kW)
e : Facteur d'utilisation du panneau
x : facteur de perte réel du panneau
∑P : Somme des pertes de puissance de tous les composants électriques dans le panneau basse-tension (kW)
● En raison des différents objectifs et courants de fonctionnement des différents panneaux de la centrale électrique, généralement, plus le courant de fonctionnement est élevé, plus la génération de chaleur des composants électriques dans le panneau est importante. Pour les panneaux de distribution disposés de manière centralisée, il est recommandé d'obtenir des données plus précises sur la production de chaleur auprès du fabricant de l'équipement.
● Plus précisément, pour les panneaux de distribution importants, des radiateurs électriques sont installés à l'intérieur pour protéger les composants électriques, éviter une humidité excessive et réduire les performances d'isolation. La puissance de chaque panneau est généralement d'environ 0,3 à 0,5 kW, ce qui doit être pris en compte dans les salles de protection des relais disposées de manière centrale.
II. Génération de chaleur par transformateur
La dissipation thermique des transformateurs fait principalement référence à la perte d'énergie à l'intérieur du transformateur, qui se compose de deux parties : la perte de cuivre (perte résistive) et la perte de fer (perte magnétique). La perte de cuivre varie en fonction de la charge, tandis que la perte de fer est indépendante de la charge et peut être considérée comme une constante. En règle générale, la perte de cuivre à la charge nominale est définie comme la perte de court-circuit-, et la perte de fer à la tension nominale est définie comme la perte à vide-de charge.
Les pertes des transformateurs de type auto-refroidis par air-refroidis par air et-secs sont toutes dissipées dans l'air ambiant. En revanche, pour les transformateurs refroidis à l'eau-, la plupart des pertes sont évacuées par le système de refroidissement par eau, tandis qu'une petite partie est dissipée dans l'air en raison de la température de l'huile supérieure à la température de l'air ambiant.
Généralement, dans les usines fermées, les centrales électriques souterraines et les centrales électriques à accumulation par pompage, les transformateurs principaux disposés dans les bâtiments de l'usine ou sous terre adoptent principalement le refroidissement par eau. Cependant, d'autres transformateurs de la centrale électrique, tels que les transformateurs de service de station, les transformateurs d'éclairage, les transformateurs de secours et les transformateurs d'excitation, adoptent pour la plupart des transformateurs de type -refroidis par air ou sec-.
La dissipation thermique des transformateurs-refroidis par air peut être simplement calculée à l'aide de la formule suivante :
Q=Pk+Pd(kW)
Pk - Aucune-perte de charge du transformateur (kW)
La dissipation thermique des transformateurs-refroidis à l'eau peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
Q=5.5×(ty−tn)1.25A×10−3(kW)
Où : ty- Température moyenne de l'huile du réservoir du transformateur (généralement entre 65 et 70 degrés)
tn - Température ambiante intérieure (degrés)
III. Génération de chaleur des jeux de barres et des câbles
Dans les centrales électriques, la connexion entre les générateurs et les transformateurs utilise principalement des jeux de barres fermés auto-refroidis. La génération de chaleur des jeux de barres comprend deux parties : la génération de chaleur provenant de la perte de puissance des jeux de barres et la dissipation thermique induite de l'enceinte.
Étant donné que les deux extrémités du jeu de barres principal sont connectées respectivement aux équipements du générateur et du transformateur, l'air entre le jeu de barres et l'enceinte est en fait enfermé. L'enceinte agit comme une protection et un blindage électromagnétique pour réduire l'impact du champ électromagnétique du jeu de barres sur les équipements électriques environnants et l'environnement, sans réduire la dissipation thermique du jeu de barres. La chaleur provenant de la perte de puissance du jeu de barres est transférée à l'air entre le jeu de barres et l'enceinte, puis à l'environnement à travers l'enveloppe de l'enceinte. La dissipation thermique induite de l’enceinte est directement transférée à l’environnement.
La dissipation thermique provoquée par la perte de puissance du jeu de barres peut être calculée à l’aide de la formule suivante :
qs=3×I2RΣφsL×10−3(kW)
I : Courant de service du jeu de barres (A)
RΣ : Résistance équivalente par unité de longueur du jeu de barres (Ω/m)
φs: Coefficient proportionnel de puissance dissipée vers l'environnement
L : Longueur du jeu de barres (m)
La dissipation thermique induite de l'enveloppe du jeu de barres peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
qk=3×I2RkφkL×10−3(kW)
I : Courant de phase du jeu de barres (A)
RZ: Résistance CC du jeu de barres à la température de fonctionnement (Ω/m)
Rk: Résistance CC de l'enveloppe du jeu de barres à la température de fonctionnement (Ω/m)
φs: Coefficient d'effet de peau du jeu de barres
φk: Coefficient d'effet de peau de l'enveloppe du jeu de barres
L : Longueur du jeu de barres (m)
IV. Génération de chaleur des réacteurs
Les réacteurs sont utilisés dans les-appareils de distribution d'énergie de grande capacité pour limiter les courants de court-courants de circuit, et peuvent également être utilisés comme réacteurs de filtrage dans les appareils de rectification.
La dissipation thermique d'un réacteur peut être calculée à l'aide de la formule suivante :
Q=η1η2P(kW)>Où:
η1 : Facteur d'utilisation du réacteur, généralement pris comme0.95
η2 : Facteur de charge du réacteur, généralement pris comme0.75
P : perte de puissance du réacteur à la puissance nominale (kW), déterminée par le courant nominal, la réactance nominale et le modèle
Les réacteurs sont composés d'enroulements, avec une grande capacité thermique et une grande génération de chaleur, et il faut un certain temps pour atteindre une génération de chaleur stable. Pour les réacteurs fonctionnant en continu, la génération de chaleur est stable ; pour les réacteurs fonctionnant de manière intermittente, le dégagement de chaleur doit être déterminé en fonction de la durée de fonctionnement et de la courbe caractéristique de dégagement de chaleur du réacteur.
V. Production de chaleur des groupes électrogènes
La dissipation thermique des groupes électrogènes provient principalement de deux aspects : l'un est le transfert de chaleur à travers la plaque de recouvrement et la structure de l'enceinte, et l'autre est la chaleur apportée par la fuite de l'air de circulation de refroidissement du groupe électrogène.
Les groupes électrogènes de grande et moyenne taille-adoptent généralement un mode de refroidissement à circulation automatique d'air fermé : la perte de l'enroulement du générateur est transférée à l'air de refroidissement, puis la chaleur de l'air est évacuée par l'eau de refroidissement via le refroidisseur d'eau de l'ensemble. Selon les données mesurées, la température de l'air évacué du stator ne dépasse généralement pas 65 degrés, tandis que la température de l'air entrant dans le rotor n'est généralement pas inférieure à 5 degrés.
La dissipation thermique du boîtier du générateur peut être calculée par la formule suivante :
qk=KA(tg−tn)(W)
K : Coefficient de transfert thermique du boîtier du générateur (W/(m²· degré ))
A : Superficie du caisson du générateur (m²)
tg: Température moyenne de l'air de refroidissement du générateur (degré)
tn: Température ambiante intérieure (degré)
Dissipation thermique due aux fuites d'air du générateur
La dissipation thermique provoquée par les fuites d’air du générateur peut être calculée à l’aide de la formule suivante :
qf= vc (tf−tn)
: Coefficient de fuite (0,3% pour les plaques de recouvrement en acier)
v : Volume de circulation d'air de refroidissement (m³/h)
c : Capacité thermique spécifique de l'air (W/(kg· degré ))
: Densité de l'air (1,2 kg/m³)
tf: Température de l'air de fuite (degré)
tn: Température ambiante intérieure (degré)
Note clé: Le calcul de la perte de chaleur par fuite d'air dépend en grande partie de lavolume d'air de refroidissement (v). En raison des différences dans les normes de conception entre les fabricants nationaux et internationaux, le volume d'air spécifié peut varier considérablement (par exemple, 200 m³/h contre . 120 m³/h pour une unité de 300 MW). Pour des résultats précis, il est recommandé d'obtenir les paramètres officiels du volume d'air de refroidissement auprès du fabricant du générateur plutôt que de se fier uniquement à des calculs manuels.
VI. Génération de chaleur du dispositif de démarrage du convertisseur de fréquence statique SFC
Le SFC (Static Frequency Converter) est un dispositif de démarrage à conversion de fréquence statique, principalement utilisé pour démarrer des centrales électriques à stockage par pompage-dans des conditions de pompage. Il se compose de réacteurs d'entrée, de réacteurs de sortie, de filtres, d'armoires de puissance et de réacteurs CC.
Pour une centrale électrique à accumulation par pompage d'une capacité unitaire de 300 MW, les capacités de chaque composant du dispositif SFC fourni par un fabricant étranger sont les suivantes :
Capacité du périphérique SFC
| Non. | Nom de l'équipement | Fonctionnement (kW) | Veille (kW) |
|---|---|---|---|
| 1 | Réacteur d'entrée | 27 | 3 |
| 2 | Réacteur de sortie | 63 | 0 |
| 3 | Filtre | 83 | 28 |
| 4 | Armoire d'alimentation | 15 | 6 |
| 5 | Réacteur à courant continu | 200 | 0 |
| 6 | Total | 388 | 37 |
Comme nous pouvons le constater, la production de chaleur du dispositif SFC atteint 388 kW lorsqu'elle est calculée à pleine charge. Selon l'analyse du fonctionnement réel et les statistiques de certaines centrales électriques de pompage-en fonctionnement, le démarrage d'une unité (du déplacement statique à la connexion au réseau) ne prend que 240 secondes, et le temps de démarrage de six unités est d'environ 25 minutes.
Sur la base de la courbe caractéristique de fonctionnement du dispositif SFC fournie par le fabricant étranger :
Les réacteurs d'entrée, les réacteurs de sortie et les réacteurs CC atteignent20%de leur production de chaleur nominale après 25 minutes de fonctionnement.
Les filtres et les armoires électriques atteignent environ70%de leur production de chaleur nominale.
D'après ce calcul, la génération de chaleur du dispositif SFC est d'environ126,6 kW, ce qui est32.6%de la production de chaleur nominale.
La génération de chaleur du dispositif SFC est étroitement liée à sa capacité et à sa durée de fonctionnement. Pour déterminer plus précisément la génération de chaleur de l'équipement, il est nécessaire de demander la courbe caractéristique de fonctionnement de l'équipement auprès du fabricant concerné, puis de la calculer en fonction de la capacité et de la durée de fonctionnement de l'équipement.
VII. Production de chaleur des équipements d'éclairage
Pour les centrales électriques de grande et moyenne taille-, la puissance d'éclairage a tendance à augmenter en raison de la demande d'éclairage dans la décoration architecturale et l'aménagement paysager. Avec le développement des équipements d'éclairage, l'application d'éclairage dans les centrales électriques est passée des lampes à incandescence et des lampes fluorescentes aux sources lumineuses à haute -luminosité telles que les lampes à iode-tungstène et les lampes aux halogénures métalliques. Cependant, la dissipation thermique des équipements d'éclairage est stable : tant que la tension et la puissance sont stables, la dissipation thermique reste inchangée.
Une partie de l’énergie électrique consommée par l’éclairage est directement convertie en chaleur, qui est dissipée dans l’environnement par convection et conduction. L'énergie lumineuse rayonne vers l'extérieur sous forme de rayonnement infrarouge, qui ne peut pas être directement absorbé par l'air mais traverse l'air pour être absorbée par les objets environnants, puis transférée à l'air. La partie convertie en lumière est également d'abord projetée sur les objets environnants, absorbée par les objets puis convertie en chaleur, qui est ensuite transférée à l'air et à d'autres objets par convection, conduction ou rayonnement.
La production de chaleur des équipements d'éclairage est calculée comme suit :
Q=n1N(kW)
n1 : Coefficient de consommation électrique du ballast, généralement pris comme1.2
N : Puissance totale installée du matériel d’éclairage (kW)