Bendroje visumojeskirstomųjų įrenginių maitinimo sistemaarchitektūra, skirstomųjų įrenginių gaubtų ventiliacijos angos dažnai yra labiausiai nepastebėta konstrukcijos detalė. Daugelis žmonių jas laiko tiesiog „mažomis šilumos išsklaidymo angomis“, nežinodami, kad šios iš pažiūros nereikšmingos angos yra esminė sąsaja, subalansuojanti šiluminį efektyvumą ir aplinkos apsaugą -tiesiogiai veikianti įrangos temperatūros stabilumą, izoliacijos tarnavimo laiką ir ilgalaikę eksploatavimo saugą. Skirtingų įtampos lygių skirstomiesiems įrenginiams keliami labai skirtingi atidarymo santykio, išdėstymo ir apsauginės konstrukcijos reikalavimai. Tai ypač pasakytina apie12 kV skirstomieji įrenginiaiplačiai naudojamas pramonės įmonėse, kasyklose, pramonės parkuose ir savivaldybių elektros tinkluose, kur apkrovos svyravimai yra dideli, o eksploatacinė aplinka sudėtinga. Netgi nedideli ventiliacijos angos konstrukcijos nukrypimai gali sukelti daugybę gedimų, tokių kaip perkaitimas, kondensatas, drėgmės patekimas ir dulkių kaupimasis.
Tradicinis skirstomųjų įrenginių vėdinimo dizainas jau seniai rėmėsi inžinierių empirinėmis formulėmis, todėl buvo sukurtas vieno -dydžio-visiems tinkantis- metodas, turintis trūkumų, pvz., didėja angos dydis, kai nepakanka aušinimo, arba ventiliacijos angos sumažinimas, kai apsauga yra nepakankama,-dėl to sunku pasiekti subalansuotą sprendimą. Plačiai pritaikius skaičiavimo skysčių dinamikos (CFD) modeliavimo technologiją, visiškai įveikiami patirtimi pagrįsto dizaino apribojimai. Skaitmeniniu būdu imituojant oro srautą, temperatūrą ir slėgio laukus spintelės viduje, CFD leidžia tiksliai kiekybiškai įvertinti vėdinimo parametrus ir pasiekti optimalų šilumos išsklaidymo efektyvumo ir IP apsaugos įvertinimų pusiausvyrą. Šiame straipsnyje bus analizuojami pagrindiniai ventiliacijos angų dizaino prieštaravimai, CFD modeliavimo optimizavimo logika ir standartizuoti projektavimo sprendimai, pritaikyti skirtingiemsskirstomųjų įrenginių įtampalygiai, pagrįsti praktiniu 12 kV skirstomųjų įrenginių taikymu, teikiančiu techninę paramą ilgalaikiam stabiliam skirstomųjų įrenginių energijos sistemų veikimui.
Pagrindinis vėdinimo angų mūšis: būdingas prieštaravimas tarp šilumos išsklaidymo poreikių ir apsauginių barjerų
Pagrindiniai komponentai, pvz., šynos, grandinės pertraukikliai ir transformatoriai skirstomojoje spintoje, nuolat generuos džaulių šilumą ilgalaikio -srovės-veikimo metu. Šilumos kaupimasis tiesiogiai padidins temperatūros kilimą spintos viduje, paspartins izoliacinių medžiagų senėjimą ir sumažins įrangos atsparumo įtampą. Tai viena iš pagrindinių elektros paskirstymo sistemų įrangos gedimų priežasčių. Vėdinimo angos, kaip vienintelis natūralus konvekcinis spintos šilumos mainų kanalas, atlieka itin svarbų vaidmenį šalinant šilumos perteklių ir subalansuojant temperatūrą spintos viduje. Tačiau ventiliacijos angos taip pat pažeidžia korpuso sandarinimo apsaugos sistemą, sukurdamos kanalą aplinkos nešvarumams įsiskverbti.
Šis prieštaravimas ryškiausias 12 kV skirstomuosiuose įrenginiuose. Kaip plačiausiai naudojama vidutinės{2} įtampos įranga skirstomųjų įrenginių maitinimo sistemoje, 12 kV skirstomosios spintos dažniausiai naudojamos lauke, paskirstymo patalpose ir gamyklų dirbtuvėse sudėtingais atvejais. Jie turi atitikti didelius -intensyvumo šilumos išsklaidymo reikalavimus, kai veikia visa- apkrova, ir atsispirti dulkių, lietaus, druskos rūko ir kondensacijos erozijai. Jei ventiliacijos angos yra aklinai padidintos, tai tiesiogiai sumažins spintos IP apsaugos lygį, sukeldamas izoliacijos drėgmės sugėrimą, vietinį išmetimą ir metalo rūdijimą; Jei vėdinimo konstrukcija yra per daug sandari, tai lems oro srauto sąstingį spintelės viduje ir šilumos kaupimąsi, dėl to perkaitimas gali suveikti ir smarkiai sutrumpės įrangos eksploatavimo laikas.
Tuo pačiu metu skirtingų skirstomųjų įrenginių įtampos lygių skirstomųjų spintų šiluminės apkrovos tankis labai skiriasi. Vėdinimo projektavimo standartai negali būti universalūs. Žemos-įtampos skirstomosios spintos turi mažesnę šiluminę apkrovą ir didelę ventiliacijos tolerancijos erdvę; 12 kV skirstomieji įrenginiai turi didelę vardinę srovę, didelį elektrinio lauko stiprumą ir mažą izoliacijos dubliavimą, tačiau jai keliami itin griežti temperatūros kilimo amplitudės spintos viduje, oro srauto vienodumo ir aplinkos sandarumo reikalavimai. Tik pasikliaujant tradicine projektavimo patirtimi, neįmanoma subalansuoti dvigubų šilumos išsklaidymo ir apsaugos reikalavimų.
II. Skausmingi tradicinio vėdinimo projektavimo taškai: paslėpti empirinio projektavimo defektai
Prieš plačiai pritaikant CFD modeliavimo technologiją, ventiliacijos angų dizainas pramonėje paprastai buvo laikomas empiriniu modeliu „fiksuotas atidarymo greitis + standartizuotas išdėstymas“. Dauguma jų nustatė 15 % - 20 % spintelės atidarymo greitį ir vienodai pasirinko viršutinę ir apatinę lygiagrečią ventiliacijos struktūrą. Šis supaprastintas dizainas turi daug paslėptų trūkumų ir yra pagrindinė priežastis, kodėl daugelis 12 kV skirstomųjų įrenginių ilgą laiką veikė su gedimais.
Pirma, yra netolygus šilumos išsklaidymas ir vietinis šilumos kaupimasis. Tradicinis dizainas negali numatyti oro srauto krypties spintoje ir gali susidaryti negyvos oro zonos šerdies šilumą{1}}generuojančiose vietose, pvz., grandinės pertraukiklio patalpoje ir šynų patalpoje. Daugelis skirstomųjų įrenginių elektros sistemos veikimo gedimų rodo, kad kai kurios 12 kV skirstomosios spintos pasiekė standartinį bendros temperatūros kilimo lygį, tačiau kai kurių šynų jungčių temperatūra viršija 30 % standartinę, o pagrindinė priežastis – netinkamas ventiliacijos angų išdėstymas, o oro srautas negali padengti šerdies šilumą generuojančių vietų.
Antra, apsaugos lygis pažymėtas klaidingai, o prisitaikymas prie aplinkos yra prastas. Siekiant užtikrinti šilumos išsklaidymą, daugumos tradicinių skirstomųjų spintų ventiliacijos angos neturi rafinuotos srauto nukreipimo, dulkėms-ar lietui{2}}atsparios konstrukcijos. Drėgnoje ir dulkėtoje aplinkoje vandens garai ir dulkės prasiskverbs į spintelę per ventiliacijos angas. Skirtingasskirstomųjų įrenginių įtampaįranga turi skirtingas izoliacijos tolerancijos galimybes.12 kV skirstomieji įrenginiaiyra ypač jautrus dulkių kondensacijai, o nedidelė drėgmė sukels vietines išskyras, o ilgalaikis{0}}kaupimas suges izoliacija ir sudegs įranga.
Galiausiai yra parametrų neatitikimas ir nepakankamas prisitaikymas. Vieningų vėdinimo parametrų negalima pritaikyti skirtingoms apkrovos sąlygoms. Esant nedideliam apkrovimui, per didelis vėdinimas sukelia kondensaciją, o esant dideliam vėdinimui, nepakankamas vėdinimas sukelia perkaitimą. Jis visada yra įstrigęs dizaino dilemoje „prarasti vieną, kad įgytum kitą“.
III. CFD modeliavimo technologija: pagrindinis įrankis šilumos išsklaidymo ir apsaugos dilemai išspręsti
Pagrindinė CFD modeliavimo vertė yra abstrakčiojo oro srauto judėjimo ir šilumos perdavimo pavertimas vaizdiniais duomenimis. Naudodamas skaitmeninio modeliavimo iteracijas, jis gali tiksliai nustatyti optimalų ventiliacijos angų dydį, padėtį, kampą ir atidarymo greitį, nesumažinant IP apsaugos lygio ir maksimaliai padidinti šilumos išsklaidymo efektyvumą. Jis puikiai pašalina pagrindines tradicinių konstrukcijų problemas ir dabar tapo pagrindiniu 12 kv skirstomųjų įrenginių standartizacijos projektavimo procesu.
1. Srauto lauko modeliavimas: pašalinkite negyvas oro srauto zonas ir pasiekite vienodą šilumos išsklaidymą visoje srityje
CFD modeliavimas gali visiškai atkartoti skirstomųjų įrenginių maitinimo sistemos veikimo sąlygas ir imituoti oro greitį, srauto kryptį ir slėgio pasiskirstymą spintoje esant skirtingoms apkrovoms. Nepriklausomai atskirtai šynų kameros, grandinės pertraukiklio kameros ir kabelių kameros struktūrai 12 kv skirstomuosiuose įrenginiuose, atliekant kelis kartotinius modeliavimus, optimizuotas ventiliacijos angos pertvarų išdėstymas: apačioje-montuojamos įsiurbimo angos patenka į žemos-temperatūros karštą orą, viršuje{4}}montuojamos aukštos temperatūros pasvirusios oro išmetimo angos, išvengiama tiksliai spintos pertvaromis ir komponentais, visiškai pašalinant vietinį šilumos kaupimąsi ir išlaikant spintelės temperatūros skirtumą 5 laipsnių ribose.
2. Temperatūros lauko modeliavimas: kiekybiškai įvertinkite temperatūros kilimo slenkstį ir suderinkite įtampos lygio reikalavimus
Skirtingų įtampos lygių skirstyklų spintos turi visiškai skirtingas temperatūros kilimo ribas ir izoliacijos tolerancijos temperatūrą. CFD modeliavimas gali tiksliai apskaičiuoti šynų, kontaktų ir izoliacijos komponentų temperatūros kilimo duomenis esant skirtingoms vėdinimo konstrukcijoms, remiantis nacionaliniais standartiniais 12 kV įrangos temperatūros kilimo standartais. Jis gali specialiai reguliuoti ventiliacijos atidarymo greitį. Modeliavimo duomenys rodo, kad po CFD optimizavimo12 kv skirstomieji įrenginiaiveikiant vardinei pilnai{0}}apkrovai, galima išlaikyti aukščiausią temperatūros kilimą 40 K ribose, gerokai žemiau nacionalinio standarto ribos, ir nereikia aklai plėsti angos dydžio.
3. Apsaugos modeliavimas: Struktūrinis optimizavimas nesumažinant apsaugos, užkertant kelią aplinkos įsiskverbimui
CFD ne tik imituoja oro srauto šilumos išsklaidymą, bet ir lietaus vandens, dulkių ir drėgmės judėjimo trajektorijas. Optimizavus ventiliacijos angų žaliuzių kampą, dulkių ekrano angą ir nukreipimo struktūrą, pasiekiamas „vėdinimo skaidrumas ir priemaišų blokavimas“. Tradicinės vėdinimo angos yra tiesios konstrukcijos, silpnos apsaugos. Nors CFD optimizuota 12 kv skirstomųjų įrenginių vėdinimo konstrukcija turi 30–45 laipsnių pasvirusias žaliuzes ir daugiasluoksnę dulkėms- atsparią konstrukciją, ji gali užblokuoti 99 % dulkių ir drėgmės, išlaikant tą patį oro srauto tūrį, ir stabiliai išlaikyti aukštą IP54 apsaugos lygį.
IV. Optimalios vėdinimo angos projektavimo schema po CFD optimizavimo (tinka 12kV vidutinės įtampos scenarijui)
Remiantis plačiu modeliavimu ir praktinio taikymo atvejaisskirstomųjų įrenginių maitinimo sistemas, pramonė sukūrė standartizuotą CFD{0}}optimizuotą vėdinimo projektavimo schemą, skirtą 12 kV skirstomiesiems įrenginiams, iš tikrųjų pasiekiančią optimalų šilumos išsklaidymo ir apsaugos pusiausvyrą.
Kalbant apie konstrukcinį išdėstymą, taikomas zoninis kryžminis{0}}srauto vėdinimo režimas: grandinės pertraukiklio skyriaus apačioje įrengiamos ilgos juostelės-formos įsiurbimo angos, šynų skyriaus viršuje yra pasvirusios išmetimo angos, o šoninės ventiliacijos angos sukonfigūruojamos atskirai kabelių skyriui. Zoninė ventiliacija leidžia išvengti oro turbulencijos ir tiksliai atitinka kiekvieno skyriaus šilumos gamybos galią. Palyginti su tradicine bendro vėdinimo konstrukcija, šilumos išsklaidymo efektyvumas padidėja daugiau nei 35%.
Kalbant apie parametrų valdymą, optimalus atsidarymo greitis yra griežtai kontroliuojamas: bendras 12 kV skirstomosios spintos atidarymo greitis yra reguliuojamas 12–15 %, o tai skiriasi nuo didelės žemos-įtampos įrangos atidarymo konstrukcijos ir išvengiama per didelio aukštos- įtampos įrangos sandarinimo problemos, puikiai prisitaikant prie vidutinės įtampos įrangos šiluminės apkrovos ir apsaugos reikalavimų-
Kalbant apie apsauginę konstrukciją, standartiškai komplektuojami bioninio deflektorinio dulkėms -atspari žaliuzės ir nuimamas didelio-tankio dulkėms-atsparus tinklas. Kartu su pasvirusiu kampu, optimizuotu naudojant CFD modeliavimą, jis veiksmingai blokuoja lauko dulkes, lietų ir uodus, o vėliau palengvina priežiūrą ir valymą. Struktūriniu požiūriu jis visiškai pašalina kondensato, rūdžių ir izoliacijos užteršimo problemas.
V. Pramonės vertės santrauka: detalus projektas lemia paskirstymo sistemos patikimumą
Mažų ventiliacijos angų eilė, atrodytų, nereikšminga, iš tikrųjų yra pagrindinė skirstomųjų įrenginių elektros sistemos patikimumo konstrukcijos detalė. Tai tiesiogiai veikia skirstomųjų įrenginių spintos stabilumą per visą 20 metų eksploatavimo ciklą. Tradicinis empirinis projektavimas visada nesugebėjo įveikti būdingo prieštaravimo tarp šilumos išsklaidymo ir apsaugos, o CFD skaičiavimo skysčių dinamikos modeliavimo technologija, naudojant skaitmeninius, kiekybinius ir vizualizuotus projektavimo metodus, visiškai pramuša pramonės kliūtis.
12 kv skirstomiesiems įrenginiams, kurie yra plačiausiai naudojami ir turi plačiausius taikymo scenarijus tarp vidutinės-įtampos šerdies įrenginių, patobulinta ventiliacijos angų optimizavimo konstrukcija gali ne tik prisitaikyti prie skirstomojo įrenginio įtampos veikimo charakteristikų, užtikrinant neperkaitimą pilnos apkrovos ir ilgalaikio veikimo metu, bet ir išlaikyti sudėtingas apsaugines, dugno darbo sąlygas ir eroziją. žymiai sumažina įrangos gedimų dažnį ir eksploatavimo bei priežiūros išlaidas.
Šiuo metu paskirstymo pramonėje vykstant tobulinimo, skaitmeninimo ir ilgalaikio veikimo Vėdinimo struktūros optimizavimas naudojant CFD modeliavimą, kad būtų pasiekta tobula šilumos išsklaidymo ir apsaugos pusiausvyra, yra būtent pagrindinė kliūtis, skirianti aukščiausios klasės paskirstymo įrangą nuo įprastų produktų, be to, tai yra kertinis akmuo, užtikrinantis saugų, stabilų ir ilgalaikį visos energijos sistemos veikimą.
Apie mus
Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. buvo įkurta 2018 m., remiantis 17 metų specializuota patirtimi transformatorių inžinerijos ir gamybos srityje. Kaip ISO 9001:2015{7}}sertifikuotas gamintojas, siūlome platų didelio našumo-alyvinių-panardinamų ir sauso tipo paskirstymo transformatorių asortimentą, taip pat išmaniųjų skirstomųjų įrenginių sprendimus. Sukurti taip, kad atitiktų pasaulinius standartus, mūsų produktais pasitiki klientai visoje Europoje, Viduriniuose Rytuose, Pietų Amerikoje, Pietryčių Azijoje ir Afrikoje dėl jų patvarumo ir veikimo efektyvumo.
Vadovaujami specialios mokslinių tyrimų ir plėtros komandos, turinčios daugiau nei 40 patentų, skatiname perėjimą nuo tradicinės gamybos prie pažangios, tvarios energijos sistemų integracijos. Diegdami pažangias technologijas, pvz., IoT-pagrįstą nuotolinį stebėjimą, AI-pagrįstą nuspėjamąją analizę ir visiškai suskaitmenintus gamybos procesus, teikiame novatoriškus, patikimus ir perspektyvius-galios sprendimus besivystančiam pasauliniam energetikos kraštovaizdžiui.