Az összetettbenkapcsolóberendezések energiarendszereAz építészet, a kapcsolóberendezések szellőzőnyílásai gyakran a leginkább figyelmen kívül hagyott szerkezeti részletek. A legtöbb ember egyszerűen "kis hőelvezető lyukaknak" tekinti őket, és nem tudják, hogy ezek a látszólag jelentéktelen nyílások kritikus interfészként szolgálnak a termikus hatékonyság és a környezetvédelem között, -közvetlenül befolyásolva a berendezés hőmérsékleti stabilitását, a szigetelés élettartamát és a hosszú távú működési biztonságot. A különböző feszültségszintű kapcsolóberendezések nagymértékben eltérő követelményeket támasztanak a nyitási arány, az elrendezés és a védőszerkezetek tekintetében. Ez különösen igaz a12 kV-os kapcsolóberendezésszéles körben használják ipari üzemekben, bányákban, ipari parkokban és települési villamosenergia-hálózatokban, ahol jelentősek a terhelésingadozások és összetettek a működési környezetek. Még a szellőzőnyílások kialakításának kisebb eltérései is számos meghibásodáshoz vezethetnek, mint például túlmelegedés, páralecsapódás, nedvesség behatolása és por felhalmozódása.
A kapcsolóberendezések hagyományos szellőztetési tervezése régóta a mérnökök empirikus képleteire támaszkodik, ami egy-size{1}}mindenkinek A számítási folyadékdinamika (CFD) szimulációs technológia széles körben elterjedt alkalmazása teljesen leküzdötte a tapasztalaton alapuló tervezés korlátait. A légáramlás, a hőmérséklet és a nyomásmezők szekrényen belüli digitális szimulálásával a CFD lehetővé teszi a szellőztetési paraméterek pontos számszerűsítését, optimális egyensúlyt biztosítva a hőelvezetési teljesítmény és az IP-védelmi besorolás között. Ez a cikk elemzi a szellőzőnyílások tervezésének alapvető ellentmondásait, a CFD szimuláció optimalizálása mögött meghúzódó logikát és a különböző szabványokhoz szabott tervezési megoldásokat.kapcsolóberendezés feszültségeszintek, a 12 kV-os kapcsolóberendezések gyakorlati alkalmazásaira alapozva, műszaki támogatást nyújtva a kapcsolóberendezések energiaellátó rendszereinek hosszú távú stabil működéséhez.
A szellőzőlyukak harca: a hőelvezetési szükségletek és a védőkorlátok eredendő ellentmondása
A kapcsolószekrényben található központi elemek, például a gyűjtősínek, megszakítók és transzformátorok folyamatosan joule-hőt termelnek a hosszú -áram{1}}átviteli üzem során. A hő felhalmozódása közvetlenül növeli a hőmérséklet emelkedését a szekrényen belül, felgyorsítja a szigetelőanyagok öregedését, és csökkenti a berendezés feszültségállósági szintjét. Ez az egyik fő oka az áramelosztó rendszerek berendezéshibáinak. A szellőzőnyílások, mint a szekrény egyetlen természetes konvekciós hőcserélő csatornája, döntő szerepet játszanak a felesleges hő eltávolításában és a szekrényen belüli hőmérséklet kiegyenlítésében. A szellőzőnyílások megléte azonban a szekrény tömítésvédelmi rendszerét is megbontja, csatornát hozva létre a környezeti szennyeződések behatolásához.
Ez az ellentmondás a 12 kV-os kapcsolóberendezéseknél a legszembetűnőbb. A 12 kV-os kapcsolószekrényeket, mint a kapcsolóberendezések energiarendszerének legszélesebb körben használt középfeszültségű-berendezését, általában kültéri, elosztó helyiségekben és gyári műhelyekben használják összetett helyzetekben. Meg kell birkózniuk a nagy-intenzitású hőelvezetési követelményekkel teljes-terhelés mellett, és ellenállniuk kell a por, az eső, a sóköd és a páralecsapódás eróziójának. Ha a szellőzőnyílásokat vakon megnagyobbítják, az közvetlenül csökkenti a szekrény IP védettségi szintjét, ami a szigetelés nedvességfelvételét, helyi kisülést és a fém rozsdásodását okozza; Ha a szellőzőszerkezet túlságosan tömített, az a légáramlás stagnálásához és a hő felhalmozódásához vezet, ami túlmelegedés kioldásához és a berendezés élettartamának jelentős csökkenéséhez vezet.
Ugyanakkor a különböző kapcsolóberendezési feszültségszintű kapcsolószekrények termikus terhelési sűrűsége nagymértékben változik. A szellőztetés tervezési szabványai nem lehetnek univerzálisak. Az alacsony-feszültségű kapcsolószekrények alacsonyabb hőterheléssel és nagy szellőzési tűrésszel rendelkeznek; míg a 12 kV-os kapcsolóberendezések nagy névleges áramerősséggel, nagy elektromos térerősséggel és kis szigetelési redundanciával rendelkeznek, rendkívül szigorú követelményeket támasztanak a szekrényen belüli hőmérséklet-emelkedés amplitúdójával, a légáramlás egyenletességével és a környezeti tömítéssel kapcsolatban. Csak a hagyományos tervezési tapasztalatokra támaszkodva lehetetlen egyensúlyt teremteni a hőelvezetés és a védelem kettős követelménye között.
II. A hagyományos szellőzéstervezés iparági fájdalmas pontjai: az empirikus tervezés rejtett hibái
A CFD szimulációs technológia széles körű elterjedése előtt a szellőzőnyílások tervezése az iparágban általában a "fix nyitási sebesség + szabványos elrendezés" empirikus modellt követte. Legtöbbjük 15%-os - 20%-os szekrénynyitási arányt állított be, és egységesen alkalmaztak egy felső és alsó párhuzamos szellőzőszerkezetet. Ennek az egyszerű kialakításnak sok rejtett hibája van, és ez a fő oka annak, hogy sok 12 kV-os kapcsolóberendezés hosszú ideje hibásan működik.
Először is egyenetlen hőleadás és helyi hőfelhalmozódás tapasztalható. A hagyományos kialakítás nem tudja megjósolni a légáramlás irányát a szekrényben, és hajlamos légi holtzónák kialakítására a maghőt -termelő területeken, például a megszakító helyiségében és a gyűjtősín helyiségében. A kapcsolóberendezések villamosenergia-rendszerének számos működési meghibásodása azt mutatja, hogy néhány 12 kV-os kapcsolószekrény elérte az általános hőmérséklet-emelkedésre vonatkozó szabványt, de egyes gyűjtősín-csatlakozások hőmérséklete 30%-kal meghaladja a szabványos értéket, ennek oka a szellőzőnyílások ésszerűtlen elrendezése, és a légáram nem tudja lefedni a maghőtermelő helyeket.
Másodszor, a védelmi szint hamisan van feltüntetve, és a környezeti alkalmazkodóképesség gyenge. A hőelvezetés biztosítása érdekében a legtöbb hagyományos kapcsolószekrény szellőzőnyílása nem rendelkezik kifinomult áramlás-elterelő, por--vagy eső--álló szerkezettel. Nedves és poros környezetben a vízgőz és a por a szellőzőnyílásokon keresztül behatol a szekrénybe. Különbözőkapcsolóberendezés feszültségea berendezések eltérő szigetelési tűrési képességekkel rendelkeznek.12 kV-os kapcsolóberendezésrendkívül érzékeny a por lecsapódására, és az enyhe nedvesség helyi kisülést okoz,{0}}a hosszú távú felhalmozódás pedig a szigetelés tönkremeneteléhez és a berendezés égéséhez vezet.
Végül a paraméterek eltérése és az elégtelen alkalmazkodóképesség. Az egységes szellőztetési paraméterek nem illeszthetők a különböző terhelési viszonyokhoz. Kis terhelésű üzemben a túlzott szellőzés páralecsapódást, nagy terhelésű üzemben pedig a nem megfelelő szellőzés túlmelegedéshez vezet. Mindig az "egyik elvesztése, hogy megszerezze a másikat" tervezési dilemmában van.
III. CFD szimulációs technológia: az alapvető eszköz a hőelvezetés és -védelem dilemmájának megoldásához
A CFD-szimuláció alapvető értéke az absztrakt légáramlás mozgásának és hőátadásának vizuális adatokká való átalakításában rejlik. Digitális szimulációs iterációkkal pontosan meg tudja határozni a szellőzőnyílások optimális méretét, helyzetét, szögét és nyitási sebességét anélkül, hogy csökkentené az IP védelmi szintet, és maximalizálja a hőelvezetési hatékonyságot. Tökéletesen kezeli a hagyományos kialakítások alapvető fájdalompontjait, és mára a 12 kv-os kapcsolóberendezések szabványosítási tervezésének alapfolyamatává vált.
1. Áramlási mező szimuláció: megszünteti a légáramlás holt zónáit, és egyenletes hőeloszlást ér el az egész területen
A CFD szimuláció képes teljes mértékben megismételni a kapcsolóberendezés energiarendszerének működési feltételeit, és szimulálni tudja a levegő sebességét, áramlási irányát és nyomáseloszlását a szekrényen belül különböző terhelések mellett. A 12 kv-os kapcsolóberendezésben a gyűjtősínkamra, a megszakítókamra és a kábelkamra egymástól független elválasztott szerkezetéhez többszörös iteratív szimuláción keresztül a szellőzőnyílások elrendezése optimalizálva van: az alsó-beszívónyílások alacsony-hőmérsékletű friss levegőt vezetnek be, felül-szerelt áramlású, magas hőmérsékletű ferde levegőelzáródást} elkerül szekrény válaszfalakkal és alkatrészekkel, teljesen kiküszöbölve a helyi hőfelhalmozódást, és 5 fokon belül tartva a szekrény hőmérséklet-különbségét.
2. Hőmérsékletmező szimuláció: Számszerűsítse a hőmérséklet-emelkedési küszöböt, és egyeztesse meg a feszültségszint követelményeit
A különböző feszültségszintű kapcsolószekrények hőmérsékletemelkedési határértékei és szigetelési tűrési hőmérsékletei teljesen eltérőek. A CFD szimuláció segítségével a 12 kV-os berendezések országos szabványos hőmérséklet-emelkedési szabványai alapján pontosan kiszámítható a gyűjtősínek, érintkezők és szigetelőelemek hőmérséklet-emelkedési adatai különböző szellőzőszerkezetek alatt. Kifejezetten beállíthatja a szellőzés nyitási sebességét. A szimulációs adatok azt mutatják, hogy a CFD optimalizálás után a12 kv-os kapcsolóberendezésnévleges teljes terhelésű{0}}működés esetén a legmagasabb hőmérséklet-emelkedést 40 K-n belül tudja tartani, ami jóval a nemzeti szabvány határértéke alatt van, és nem kell vakon bővíteni a nyílás méretét.
3. Védelmi szimuláció: Szerkezeti optimalizálás a védelem csökkentése nélkül, a környezeti behatolás megakadályozása
A CFD nemcsak a légáramlás hőelvezetését szimulálja, hanem az esővíz, a por és a nedvesség mozgási pályáját is. A szellőzőnyílások zsaluinak szögének, a porszűrő nyílásnak és az elterelő szerkezetnek a optimalizálásával "szellőzés átlátszóságát és szennyeződések blokkolását" éri el. A hagyományos szellőzőnyílások egyenes szerkezetűek, gyenge védelmi képességgel. Míg a CFD által optimalizált 12 kv-os kapcsolóberendezések szellőzőszerkezete 30–45 fokos dőlésszögű lamellákkal + több-rétegű por-elterelő kialakítással rendelkezik, a por és a nedvesség 99%-ában képes megakadályozni a behatolást, miközben fenntartja az azonos légáramlási mennyiséget, és stabilan fenntartja az IP54 magas védelmi szintet.
IV. Optimális szellőzőnyílás-tervezési séma CFD optimalizálása után (12 kV-os középfeszültségű forgatókönyvhöz megfelelő)
Kiterjedt szimuláción és gyakorlati alkalmazási eseteken alapulkapcsolóberendezések energiarendszeres, az iparág szabványosított CFD{0}}optimalizált szellőzéstervezési sémát dolgozott ki a 12 kV-os kapcsolóberendezésekhez, valóban optimális egyensúlyt biztosítva a hőelvezetés és a védelem között.
A szerkezeti elrendezést tekintve zónás kereszt{0}}áramlásos szellőztetési módot alkalmaznak: hosszú szalag-alakú szívónyílások vannak a megszakító rekeszének alján, ferde kipufogónyílások a gyűjtősínrekesz tetején, és az oldalsó szellőzőnyílások egymástól függetlenül vannak beállítva a kábelrekeszhez. A zónás szellőztetés elkerüli a légturbulenciát, és pontosan illeszkedik az egyes rekeszek hőtermelő teljesítményéhez. A hagyományos általános szellőztetési kialakításhoz képest a hőleadás hatékonysága több mint 35%-kal nő.
A paraméterszabályozás szempontjából az optimális nyitási sebesség szigorúan ellenőrzött: a 12 kV-os kapcsolószekrény teljes nyitási sebessége 12%–15% között van szabályozva, ami eltér a kisfeszültségű berendezések nagy nyitású-kialakításától, és elkerüli a nagyfeszültségű berendezések túlzott tömítési problémáját, tökéletesen alkalmazkodik a középfeszültségű berendezések hőterheléséhez és védelmi követelményeihez-.
Ami a védőszerkezetet illeti, a bionikus terelőpor-porálló lamellák és a levehető, nagy-sűrűségű por-védőháló alapfelszereltség. A CFD szimulációval optimalizált ferde szögű kialakítással kombinálva hatékonyan blokkolja a kültéri por, eső és szúnyogok behatolását, miközben megkönnyíti a későbbi karbantartást és tisztítást. Szerkezeti szempontból teljesen kiküszöböli a páralecsapódást, a rozsdát és a szigetelési szennyeződéseket.
V. Iparági értékösszegzés: A részletes tervezés határozza meg az elosztórendszer megbízhatóságát
A kis szellőzőnyílások sora, látszólag jelentéktelen, valójában a fő részlete a kapcsolóberendezések energiaellátó rendszerének megbízhatósági tervezésének. Közvetlenül befolyásolja a kapcsolószekrény stabilitását a 20 éves teljes életciklusú működése során. A hagyományos empirikus tervezés mindig is képtelen volt áttörni a hőelvezetés és a védelem közötti eredendő ellentmondást, míg a CFD számítási folyadékdinamikai szimulációs technológia digitális, kvantitatív és vizualizált tervezési módszerekkel teljesen áttöri az iparág szűk keresztmetszetét.
A középfeszültségű magberendezések közül a legszélesebb körben használt és a legszélesebb körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkező 12 kv-os 12 kv-os kapcsolóberendezések esetében a finomított szellőzőnyílás-optimalizálás nemcsak a kapcsolóberendezés feszültségének működési jellemzőihez tud igazodni, biztosítva a túlmelegedést teljes terhelésnél és hosszú távú{3}}üzemben, hanem kitartja a komplex védő-, fenék- és védőburkolati vonalat is. jelentősen csökkenti a berendezések meghibásodásának arányát, valamint az üzemeltetési és karbantartási költségeket.
A disztribúciós iparág jelenlegi átalakulása során a finomítás, a digitalizálás és a hosszú távú üzemeltetés irányába A szellőztető szerkezet CFD-szimulációval történő optimalizálása a hőelvezetés és a védelem közötti tökéletes egyensúly elérése érdekében pontosan az a fő akadály, amely megkülönbözteti a csúcskategóriás elosztóberendezéseket a hagyományos termékektől, és ez a kulcsfontosságú sarokköve a teljes energiaellátó rendszer biztonságos, stabil és hosszú távú működésének biztosításában.
Rólunk
A Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd.-t 2018-ban alapították, a transzformátorok tervezésében és gyártásában szerzett 17 éves szaktudásra támaszkodva. ISO 9001:2015-tanúsítvánnyal rendelkező gyártóként a nagy teljesítményű, Termékeinket úgy tervezték, hogy megfeleljenek a globális szabványoknak, ezért az ügyfelek Európában, a Közel-Keleten, Dél-Amerikában, Délkelet-Ázsiában és Afrikában megbíznak termékeinkben tartósságuk és működési hatékonyságuk miatt.
A több mint 40 szabadalommal rendelkező, elkötelezett K+F csapat vezetésével a hagyományos gyártásról az intelligens, fenntartható energiarendszer-integráció felé haladunk. A fejlett technológiák, például az IoT-alapú távfelügyelet, az AI-prediktív elemzés és a teljesen digitalizált gyártási folyamatok megvalósításával innovatív, megbízható és előremutató-energiamegoldásokat kínálunk a fejlődő globális energiakörnyezet számára.