Üldkokkuvõtteslülitusseadmete toitesüsteemarhitektuur, jaotusseadmete korpuste ventilatsiooniavad on sageli kõige tähelepanuta jäetud konstruktsioonidetailid. Enamik inimesi peab neid lihtsalt "väikesteks soojuseraldusaukudeks", teadmata, et need näiliselt tähtsusetud avad on kriitilise liidesena, mis tasakaalustab termilise tõhususe ja keskkonnakaitse, -mõjutades otseselt seadmete temperatuuri stabiilsust, isolatsiooni eluiga ja pikaajalist tööohutust. Erineva pingetasemega lülitusseadmetel on avanemissuhte, paigutuse ja kaitsekonstruktsioonide osas väga erinevad nõuded. See kehtib eriti nende kohta12 kV jaotusseadekasutatakse laialdaselt tööstusettevõtetes, kaevandustes, tööstusparkides ja kohalikes elektrivõrkudes, kus koormuse kõikumine on märkimisväärne ja töökeskkond keerukas. Isegi väikesed kõrvalekalded ventilatsiooniavade konstruktsioonis võivad põhjustada mitmeid tõrkeid, nagu ülekuumenemine, kondensatsioon, niiskuse sissepääs ja tolmu kogunemine.
Jaotusseadmete traditsiooniline ventilatsioonikonstruktsioon on pikka aega toetunud inseneride empiirilistele valemitele, mille tulemuseks on üks -suurus-sobiv-lähenemine, millel on puudused, nagu ava suuruse suurendamine, kui jahutus on ebapiisav, või õhutusava suuruse vähendamine, kui kaitse on ebapiisav, -mis muudab tasakaalustatud lahenduse saavutamise keeruliseks. Arvutusvedeliku dünaamika (CFD) simulatsioonitehnoloogia laialdane kasutuselevõtt on täielikult ületanud kogemuste{5}}põhise disaini piirangud. Kapisiseste õhuvoolu, temperatuuri ja rõhuvälju digitaalselt simuleerides võimaldab CFD ventilatsiooniparameetrite täpset kvantifitseerimist, saavutades optimaalse tasakaalu soojuse hajumise jõudluse ja IP-kaitseklasside vahel. Selles artiklis analüüsitakse ventilatsiooniavade disaini põhilisi vastuolusid, CFD simulatsiooni optimeerimise loogikat ja standardiseeritud disainilahendusi, mis on kohandatud erinevatele vajadustele.lülitusseadme pingetasemed, mis põhinevad 12 kV jaotusseadmete praktilistel rakendustel, pakkudes tehnilist tuge lülitusseadmete toitesüsteemide pikaajaliseks stabiilseks tööks-.
Tuumlahing ventilatsiooniavade pärast: sisemine vastuolu soojuse hajumise vajaduste ja kaitsetõkete vahel
Jaotuskapis olevad põhikomponendid, nagu siinid, kaitselülitid ja trafod, tekitavad pikaajalisel-voolu{1}}kandmisel pidevalt džauli soojust. Soojuse kogunemine suurendab otseselt temperatuuri tõusu kapis, kiirendab isolatsioonimaterjalide vananemist ja vähendab seadmete taluvuspinget. See on elektrijaotussüsteemide seadmete rikete üks peamisi põhjuseid. Ventilatsiooniavad, kui ainuke loomulik konvektsiooniga soojusvahetuskanal kapis, mängivad üliolulist rolli liigse soojuse eemaldamisel ja kapi sisetemperatuuri tasakaalustamisel. Kuid ventilatsiooniavade olemasolu rikub ka kapi tihenduskaitsesüsteemi, luues kanali keskkonnasaaste sissetungimiseks.
See vastuolu ilmneb enim 12 kV jaotusseadmete puhul. Jaotusseadmete toitesüsteemis kõige laialdasemalt kasutatava-keskpingeseadmena kasutatakse 12 kV lülituskappe tavaliselt välitingimustes, jaotusruumides ja tehasetöökodades keerukate stsenaariumide korral. Täiskoormusega töötamise korral peavad nad vastu pidama kõrgete-intensiivsusega soojuse hajumise nõuetega- ning vastu pidama tolmu, vihma, soolaudu ja kondensaadi erosioonile. Kui ventilatsiooniavad on pimesi suurendatud, vähendab see otseselt kapi IP-kaitse taset, põhjustades isolatsiooni niiskuse imendumist, lokaalset tühjenemist ja metalli roostetamist; kui ventilatsioonikonstruktsioon on liiga tihendatud, põhjustab see õhuvoolu seiskumist kapis ja soojuse akumuleerumist, mille tagajärjeks on ülekuumenemise komistamine ja seadmete eluea järsk vähenemine.
Samas on erinevate lülitusseadmete pingetasemetega lülituskappide soojuskoormuse tihedus väga erinev. Ventilatsiooni projekteerimise standardid ei saa olla universaalsed. Madalpinge{2}}jaotuskappidel on väiksem soojuskoormus ja suur ventilatsioonitaluvusruum; Kuigi 12 kV jaotusseadmel on suur nimivool, suur elektrivälja tugevus ja väike isolatsiooni liiasus, on sellel äärmiselt ranged nõuded kapi sisetemperatuuri tõusu amplituudile, õhuvoolu ühtlusele ja keskkonnakaitsele. Ainult traditsioonilistele projekteerimiskogemustele tuginedes on võimatu tasakaalustada soojuse hajumise ja kaitse kahekordseid nõudeid.
II. Traditsioonilise ventilatsiooni disaini tööstusharu valupunktid: empiirilise disaini varjatud vead
Enne CFD simulatsioonitehnoloogia laialdast kasutuselevõttu järgis ventilatsiooniavad tööstuses üldiselt empiirilist mudelit "fikseeritud avanemiskiirus + standardne paigutus". Enamik neist määras kapi avanemismääraks 15% - 20% ja võtsid ühtlaselt kasutusele ülemise ja alumise paralleelse ventilatsioonistruktuuri. Sellel lihtsustatud konstruktsioonil on palju varjatud vigu ja see on peamine põhjus, miks paljud 12 kV jaotusseadmed on pikka aega tõrgetega töötanud.
Esiteks on soojuse ebaühtlane hajumine ja lokaalne soojusakumulatsioon. Traditsiooniline disain ei suuda ennustada õhuvoolu suunda kapis ja see on altid õhu surnud tsoonide moodustumisele südamikusoojust -tekitavates piirkondades, nagu kaitselülitiruum ja siiniruum. Paljud jaotusseadmete toitesüsteemi talitlushäired näitavad, et mõned 12 kV jaotuskapid on saavutanud üldise temperatuuritõusu normi, kuid mõne siiniühenduse temperatuur ületab normi üle 30%, põhjuseks on ventilatsiooniavade ebamõistlik paigutus ja õhuvool ei suuda katta südamiku soojust genereerivaid asukohti.
Teiseks on kaitsetase valesti märgistatud ja keskkonnaga kohanemisvõime halb. Soojuse hajumise tagamiseks ei ole enamikul traditsioonilistel lülituskappide ventilatsiooniavadel täiustatud voolusuunamis-, tolmu--- ega vihmakindlaid{2}}konstruktsioone. Niiskes ja tolmuses keskkonnas tungivad veeaur ja tolm ventilatsiooniavade kaudu kappi. Erinevadlülitusseadme pingeseadmetel on erinev isolatsioonitaluvus.12 kV jaotusseadeon äärmiselt tundlik tolmu kondenseerumise suhtes ja väike niiskus põhjustab lokaalset eraldumist ning pikaajaline{0}}kuhjumine põhjustab isolatsiooni purunemise ja seadmete põlemise.
Lõpuks on parameetrite mittevastavus ja ebapiisav kohanemisvõime. Ventilatsiooni ühtseid parameetreid ei saa kohandada erinevatele koormustingimustele. Kerge koormuse korral põhjustab liigne ventilatsioon kondenseerumist ja suure koormuse korral ebapiisav ventilatsioon põhjustab ülekuumenemist. See on alati lõksus "kaotada üks, et võita teine" disaini dilemma.
III. CFD simulatsioonitehnoloogia: põhitööriist soojuse hajumise ja kaitse dilemma lahendamiseks
CFD simulatsiooni põhiväärtus seisneb abstraktse õhuvoolu liikumise ja soojusülekande muutmises visuaalseteks andmeteks. Digitaalse simulatsiooni iteratsioonide abil saab see täpselt määrata ventilatsiooniavade optimaalse suuruse, asukoha, nurga ja avanemiskiiruse ilma IP-kaitse taset vähendamata ning maksimeerida soojuse hajumise efektiivsust. See lahendab suurepäraselt traditsiooniliste disainilahenduste peamised valupunktid ja on nüüdseks saanud 12 kv lülitusseadmete standardimise projekteerimise põhiprotsessiks.
1. Vooluvälja simulatsioon: kõrvaldage õhuvoolu surnud tsoonid ja saavutage ühtlane soojuse hajumine kogu piirkonnas
CFD simulatsioon suudab täielikult korrata jaotusseadmete toitesüsteemi töötingimusi ja simuleerida õhu kiirust, voolu suunda ja rõhu jaotust kapis erinevatel koormustel. Siinikambri, kaitselüliti kambri ja kaablikambri sõltumatu jaotatud struktuuri jaoks 12 kv jaotusseadmes on mitme iteratiivse simulatsiooni abil optimeeritud ventilatsiooniava vaheseina paigutus: alumised-paigaldatud sisselaskeavad toovad sisse madala-temperatuuri värske õhu, üleval{4}}paigaldatud voolu tekitatud kõrge{{4} väljatõmbeõhu takistused, välditakse täpselt kõrge temperatuuriga väljatõmbeavad kapi vaheseinte ja komponentide abil, välistades täielikult kohaliku soojuse kogunemise ja hoides kapi temperatuuri erinevust 5 kraadi piires.
2. Temperatuurivälja simulatsioon: kvantifitseerige temperatuuri tõusu lävi ja sobitage pingetaseme nõuded
Erineva pingetasemega lülituskappidel on täiesti erinevad temperatuuritõusu piirid ja isolatsioonitaluvuse temperatuurid. CFD simulatsiooni abil saab täpselt arvutada siinide, kontaktide ja isolatsioonikomponentide temperatuuritõusu andmed erinevate ventilatsioonikonstruktsioonide all, võttes aluseks riiklikud standardsed 12 kV seadmete temperatuuritõusu standardid. See saab spetsiaalselt reguleerida ventilatsiooni avanemiskiirust. Simulatsiooniandmed näitavad, et pärast CFD optimeerimist12 kv jaotusseadetäis{0}}koormusega töörežiimis suudab kõrgeima temperatuuri tõusu hoida 40 K piires, mis on palju alla riikliku standardi piiri, ja ei pea ava suurust pimesi laiendama.
3. Kaitse simulatsioon: Struktuuri optimeerimine kaitset vähendamata, vältides keskkonna sissetungi
CFD mitte ainult ei simuleeri õhuvoolu soojuse hajumist, vaid simuleerib ka vihmavee, tolmu ja niiskuse liikumistrajektoore. Optimeerides ventilatsiooniava ribide nurka, tolmuekraani ava ja ümbersuunamisstruktuuri, saavutab see "ventilatsiooni läbipaistvuse ja lisandite blokeerimise". Traditsioonilised ventilatsiooniavad on sirge konstruktsiooniga, nõrga kaitsevõimega. Kuigi CFD-ga optimeeritud 12 kv jaotusseadmete ventilatsioonikonstruktsioon kasutab 30–45 kraadi kaldega ribisid + mitme -kihi tolmu-kindlat ümbersuunamiskonstruktsiooni, suudab see blokeerida 99% tolmu ja niiskuse sissetungimise, säilitades samal ajal sama õhuvooluhulga, ning säilitada stabiilselt IP54 kõrge kaitsetaseme.
IV. Optimaalse ventilatsiooniava kujundusskeem pärast CFD optimeerimist (sobib 12 kV keskpinge stsenaariumi jaoks)
Põhineb ulatuslikel simulatsioonidel ja praktilistel rakendusjuhtudellülitusseadmete toitesüsteems, on tööstus välja töötanud standardiseeritud CFD{0}}optimeeritud ventilatsiooni projekteerimisskeemi 12kV jaotusseadmete jaoks, saavutades tõeliselt optimaalse tasakaalu soojuse hajumise ja kaitse vahel.
Konstruktsiooni paigutuse osas kasutatakse tsoneeritud rist-vooluventilatsioonirežiimi: pika riba-kujulised sisselaskeavad on seatud kaitselüliti kambri põhja, kaldväljalaskeavad on paigutatud siiniruumi ülaossa ja külgmised ventilatsioonipordid on kaabliruumi jaoks eraldi konfigureeritud. Tsoneeritud ventilatsioon väldib õhu turbulentsi ja ühtib täpselt iga sektsiooni soojuse tootmise võimsusega. Võrreldes traditsioonilise üldise ventilatsiooni konstruktsiooniga on soojuse hajumise efektiivsus suurem kui 35%.
Parameetrite juhtimise osas on optimaalne avanemiskiirus rangelt kontrollitud: 12kV jaotuskilbi üldine avanemiskiirus on 12–15%, mis erineb madalpingeseadmete suurest avanemisest ja väldib kõrgepingeseadmete liigset tihendusprobleemi, kohandudes suurepäraselt keskpingeseadmete soojuskoormuse ja kaitsenõuetega-
Kaitsekonstruktsiooni osas on standardvarustuses bioonilise deflektori tolmu-kindel lamell ja eemaldatav suure-tihedusega tolmu-võrk. Koos CFD simulatsiooniga optimeeritud kaldnurga disainiga blokeerib see tõhusalt välistolmu, vihma ja sääskede sissetungi, hõlbustades samal ajal hilisemat hooldust ja puhastamist. Struktuurilisest vaatenurgast välistab see täielikult kondensaadi, rooste ja isolatsiooni saastumise probleemid.
V. Tööstuse väärtuste kokkuvõte: üksikasjalik projekt määrab jaotussüsteemi töökindluse
Väikeste ventilatsiooniavade rida, mis näib olevat tähtsusetu, on tegelikult lülitusseadmete toitesüsteemi töökindluse disaini põhidetail. See mõjutab otseselt jaotusseadme kapi stabiilsust selle 20-aastase elutsükli jooksul. Traditsiooniline empiiriline disain ei ole alati suutnud läbi murda soojuse hajumise ja kaitse vahelisest vastuolust, samal ajal kui CFD arvutusliku vedeliku dünaamika simulatsioonitehnoloogia läbib digitaalsete, kvantitatiivsete ja visualiseeritud projekteerimismeetodite abil täielikult tööstuse kitsaskoha.
12 kv jaotusseadmete jaoks, mis on kõige laialdasemalt kasutatavad ja kõige laiemad kasutusstsenaariumid keskpinge{1}}südamiku seadmete hulgas, ei suuda täiustatud ventilatsiooniavade optimeerimise konstruktsioon mitte ainult kohanduda lülitusseadme pinge tööomadustega, tagades ülekuumenemise täiskoormusel ja pikaajalisel-talitlusel, vaid hoiab ära ka kompleksse töökeskkonna kaitse- ja erosiooniliini. vähendab oluliselt seadmete rikete määra ning kasutus- ja hoolduskulusid.
Jaotustööstuse praeguses ümberkujundamises täiustamise, digitaliseerimise ja pikaajalise töötamise Ventilatsioonistruktuuri optimeerimine CFD-simulatsiooni abil, et saavutada täiuslik tasakaal soojuse hajumise ja kaitse vahel, on just see põhitõke, mis eristab kõrgekvaliteedilisi jaotusseadmeid tavalistest toodetest, ning ühtlasi on see kogu toitesüsteemi turvalise, stabiilse ja pikaajalise{4}}töötamise nurgakivi.
Meie kohta
Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. asutati 2018. aastal, tuginedes 17-aastasele trafoehituse ja -tootmise eriteadmistele. ISO 9001:2015{7}}sertifitseeritud tootjana pakume laia valikut suure jõudlusega-õli-kaste- ja kuivjaotustrafosid ning intelligentseid lülitusseadmete lahendusi. Meie tooteid, mis on loodud vastama ülemaailmsetele standarditele, usaldavad kliendid kogu Euroopas, Lähis-Idas, Lõuna-Ameerikas, Kagu-Aasias ja Aafrikas nende vastupidavuse ja töötõhususe tõttu.
Üle 40 patendi omava pühendunud uurimis- ja arendusmeeskonna juhendamisel juhime üleminekut traditsiooniliselt tootmiselt nutikale ja jätkusuutlikule elektrisüsteemide integreerimisele. Rakendades arenenud tehnoloogiaid, nagu IoT-põhine kaugseire, AI-põhine ennustav analüütika ja täielikult digiteeritud tootmisprotsessid, pakume arenevale globaalsele energiamaastikule uuenduslikke, usaldusväärseid ja tulevikku vaatavaid-energialahendusi.