Kopvērtējumāsadales iekārtu energosistēmaarhitektūra, ventilācijas atveres sadales iekārtu korpusos bieži vien ir visvairāk aizmirstā konstrukcijas detaļa. Lielākā daļa cilvēku tos vienkārši uzskata par "maziem siltuma izkliedes caurumiem", neapzinoties, ka šīs šķietami nenozīmīgās atveres kalpo kā kritiskā saskarne, kas līdzsvaro termisko efektivitāti un vides aizsardzību, -kas tieši ietekmē aprīkojuma temperatūras stabilitāti, izolācijas kalpošanas laiku un ilgtermiņa darbības drošību. Dažādu sprieguma līmeņu sadales iekārtām ir ļoti atšķirīgas prasības attiecībā uz atvēršanas attiecību, izkārtojuma dizainu un aizsargkonstrukcijām. Tas jo īpaši attiecas uz12 kV sadales iekārtaplaši izmanto rūpniecības uzņēmumos, raktuvēs, industriālajos parkos un pašvaldību elektrotīklos, kur slodzes svārstības ir ievērojamas un darbības vide ir sarežģīta. Pat nelielas novirzes ventilācijas atveres dizainā var izraisīt virkni kļūdu, piemēram, pārkaršanu, kondensāciju, mitruma iekļūšanu un putekļu uzkrāšanos.
Tradicionālā sadales iekārtu ventilācijas konstrukcija jau sen ir balstīta uz inženieru empīriskām formulām, kā rezultātā ir izstrādāta viena -izmēra-piemērota-pieeja ar trūkumiem, piemēram, atveres lieluma palielināšana, ja dzesēšana nav pietiekama, vai ventilācijas atveres izmēra samazināšana, ja aizsardzība nav pietiekama, -kas apgrūtina līdzsvarota risinājuma iegūšanu. Plaši izplatītā skaitļošanas šķidruma dinamikas (CFD) simulācijas tehnoloģija ir pilnībā pārvarējusi pieredzes{5}}projektēšanas ierobežojumus. Digitāli simulējot gaisa plūsmas, temperatūras un spiediena laukus korpusa iekšpusē, CFD ļauj precīzi noteikt ventilācijas parametrus, panākot optimālu līdzsvaru starp siltuma izkliedes veiktspēju un IP aizsardzības reitingiem. Šajā rakstā tiks analizētas galvenās pretrunas ventilācijas caurumu projektēšanā, CFD simulācijas optimizācijas loģika un standartizēti dizaina risinājumi, kas pielāgoti dažādiemsadales iekārtas spriegumslīmeņos, pamatojoties uz 12 kV sadales iekārtu praktisku pielietojumu, nodrošinot tehnisko atbalstu sadales iekārtu energosistēmu ilgtermiņa stabilai darbībai.
Galvenā cīņa par ventilācijas caurumiem: raksturīgā pretruna starp siltuma izkliedes vajadzībām un aizsargbarjerām
Galvenās sastāvdaļas, piemēram, kopnes, automātiskie slēdži un transformatori sadales skapī, nepārtraukti radīs džoulu siltumu ilgstošas -strāvas-pārvades darbības laikā. Siltuma uzkrāšanās tieši paaugstinās temperatūras paaugstināšanos skapja iekšpusē, paātrinās izolācijas materiālu novecošanos un samazinās iekārtu noturības sprieguma līmeni. Tas ir viens no galvenajiem iekārtu atteices cēloņiem elektroenerģijas sadales sistēmās. Ventilācijas atverēm kā vienīgajam skapja dabīgajam konvekcijas siltuma apmaiņas kanālam ir izšķiroša nozīme liekā siltuma aizvadīšanā un temperatūras līdzsvarošanā skapī. Tomēr ventilācijas atveru esamība arī sabojā korpusa blīvējuma aizsardzības sistēmu, radot kanālu vides piemaisījumu iekļūšanai.
Šī pretruna visizteiktākā ir 12 kV sadales iekārtās. 12 kV sadales skapjus kā visplašāk izmantotās vidējā sprieguma iekārtas sadales iekārtu energosistēmās parasti izmanto āra, sadales telpās un rūpnīcu darbnīcās sarežģītos gadījumos. Tiem ir jātiek galā ar augstas -intensitātes siltuma izkliedes prasībām pilnas-slodzes režīmā un jāiztur putekļu, lietus, sāls miglas un kondensāta erozija. Ja ventilācijas atveres ir akli palielinātas, tas tieši samazinās skapja IP aizsardzības līmeni, izraisot izolācijas mitruma uzsūkšanos, lokālu izlādi un metāla rūsēšanu; ja ventilācijas konstrukcija ir pārāk noslēgta, tas novedīs pie gaisa plūsmas stagnācijas korpusa iekšienē un siltuma uzkrāšanās, kā rezultātā pārkaršana var atslēgties un strauji samazināties iekārtas kalpošanas laiks.
Tajā pašā laikā dažādu sadales sprieguma līmeņu sadales skapju termiskās slodzes blīvums ir ļoti atšķirīgs. Ventilācijas projektēšanas standarti nevar būt universāli. Zemsprieguma-slēdžu skapjiem ir mazāka termiskā slodze un liela ventilācijas pielaides telpa; kamēr 12 kV sadales iekārtai ir liela nominālā strāva, augsta elektriskā lauka intensitāte un maza izolācijas dublēšana, tai ir ārkārtīgi stingras prasības temperatūras paaugstināšanās amplitūdai skapī, gaisa plūsmas viendabīgumam un vides blīvēšanai. Tikai paļaujoties uz tradicionālo pieredzi projektēšanā, nav iespējams līdzsvarot dubultās siltuma izkliedes un aizsardzības prasības.
II. Tradicionālā ventilācijas dizaina nozares sāpīgie punkti: empīriskā dizaina slēptie defekti
Pirms CFD simulācijas tehnoloģijas plašās ieviešanas ventilācijas caurumu dizains nozarē parasti sekoja empīriskajam modelim "fiksēts atvēršanas ātrums + standartizēts izkārtojums". Lielākā daļa no tiem noteica skapja atvēršanas ātrumu 15% - 20% un vienādi pieņēma augšējo un apakšējo paralēlās ventilācijas struktūru. Šim vienkāršotajam dizainam ir daudz slēptu trūkumu, un tas ir galvenais iemesls, kāpēc daudzas 12 kV sadales iekārtas jau ilgu laiku darbojas ar traucējumiem.
Pirmkārt, ir nevienmērīga siltuma izkliede un lokāla siltuma uzkrāšanās. Tradicionālais dizains nevar paredzēt gaisa plūsmas virzienu korpusā, un tas ir pakļauts gaisa mirušo zonu veidošanai galvenajās siltumu{1}}ģenerējošās zonās, piemēram, ķēdes pārtraucēju telpā un kopņu telpā. Daudzas sadales iekārtu energosistēmu darbības kļūmes liecina, ka daži 12 kV sadales skapji ir sasnieguši kopējās temperatūras paaugstināšanās standartu, bet dažu kopņu savienojumu temperatūra pārsniedz 30% virs standarta, galvenais iemesls ir nepamatots ventilācijas atveru izvietojums, un gaisa plūsma nevar nosegt siltuma ģenerēšanas vietas.
Otrkārt, aizsardzības līmenis ir nepatiesi marķēts, un vides pielāgošanās spēja ir slikta. Lai nodrošinātu siltuma izkliedi, lielākajai daļai tradicionālo sadales skapju ventilācijas atveru nav rafinētas plūsmas novirzīšanas, putekļu -drošas vai lietus-drošas konstrukcijas. Mitrā un putekļainā vidē ūdens tvaiki un putekļi iekļūs korpusā caur ventilācijas atverēm. Dažādisadales iekārtas spriegumsiekārtām ir dažādas izolācijas tolerances iespējas.12 kV sadales iekārtair ļoti jutīgs pret putekļu kondensāciju, un neliels mitrums izraisīs lokālu izlādi, un ilgstoša{0}} uzkrāšanās novedīs pie izolācijas sabojāšanās un aprīkojuma nodegšanas.
Visbeidzot, pastāv parametru neatbilstība un nepietiekama pielāgošanās spēja. Vienotos ventilācijas parametrus nevar pielāgot dažādiem slodzes apstākļiem. Nelielas slodzes darbības laikā pārmērīga ventilācija izraisa kondensāciju, savukārt lielas slodzes darbības laikā nepietiekama ventilācija izraisa pārkaršanu. Tas vienmēr ir iesprostots dizaina dilemmā "zaudēt vienu, lai iegūtu otru".
III. CFD simulācijas tehnoloģija: galvenais rīks siltuma izkliedes un aizsardzības dilemmas risināšanai
CFD simulācijas galvenā vērtība ir abstraktās gaisa plūsmas kustības un siltuma pārneses pārvēršana vizuālos datos. Izmantojot digitālās simulācijas iterācijas, tā var precīzi noteikt ventilācijas atveru optimālo izmēru, novietojumu, leņķi un atvēršanas ātrumu, nesamazinot IP aizsardzības līmeni, un maksimāli palielināt siltuma izkliedes efektivitāti. Tas lieliski novērš tradicionālo dizainu galvenos sāpju punktus un tagad ir kļuvis par 12 kv sadales iekārtu standartizācijas projektēšanas pamatprocesu.
1. Plūsmas lauka simulācija: likvidējiet gaisa plūsmas mirušās zonas un panākiet vienmērīgu siltuma izkliedi visā apgabalā
CFD simulācija var pilnībā atkārtot sadales iekārtas energosistēmas darbības apstākļus un simulēt gaisa ātrumu, plūsmas virzienu un spiediena sadalījumu skapī pie dažādām slodzēm. Kopņu kameras, ķēdes pārtraucēja kameras un kabeļu kameras neatkarīgai sadalītajai struktūrai 12 kv sadales iekārtā, izmantojot vairākas iteratīvas simulācijas, ventilācijas atveres nodalījuma izkārtojums ir optimizēts: apakšā-montēti ieplūdes caurumi ievada zemas-temperatūras karstu gaisu, augšpusē{4}}montēti augstas temperatūras izplūdes gaisa šķēršļi, izvairoties no augstas temperatūras izplūdes 5}caurumiem. ar skapja starpsienām un komponentiem, pilnībā novēršot lokālo siltuma uzkrāšanos un saglabājot skapja temperatūras starpību 5 grādu robežās.
2. Temperatūras lauka simulācija: nosakiet temperatūras paaugstināšanās slieksni un saskaņojiet sprieguma līmeņa prasības
Dažādu sprieguma līmeņu sadales skapjiem ir pilnīgi atšķirīgas temperatūras paaugstināšanās robežas un izolācijas tolerances temperatūras. CFD simulācija var precīzi aprēķināt kopņu, kontaktu un izolācijas komponentu temperatūras paaugstināšanās datus dažādās ventilācijas konstrukcijās, pamatojoties uz valsts standarta temperatūras paaugstināšanas standartiem 12 kV iekārtām. Tas var īpaši pielāgot ventilācijas atvēršanas ātrumu. Simulācijas dati liecina, ka pēc CFD optimizācijas12 kv sadales iekārtanominālās pilnas{0}}slodzes režīmā var noturēt augstāko temperatūras paaugstināšanos 40 K robežās, kas ir daudz zemāka par valsts standarta ierobežojumu, un nav nepieciešams akli paplašināt atvēruma izmēru.
3. Aizsardzības simulācija: Strukturāla optimizācija, nesamazinot aizsardzību, novēršot vides iekļūšanu
CFD ne tikai simulē gaisa plūsmas siltuma izkliedi, bet arī simulē lietus ūdens, putekļu un mitruma kustības trajektorijas. Optimizējot ventilācijas atveru žalūziju leņķi, putekļu ekrāna atvērumu un novirzīšanas struktūru, tiek panākta "ventilācijas caurspīdīgums un piemaisījumu bloķēšana". Tradicionālās ventilācijas atveres ir taisnas konstrukcijas, ar vāju aizsardzības spēju. Lai gan CFD optimizētā 12 kv sadales iekārtas ventilācijas struktūrai ir 30 °–45 grādu slīpuma žalūzijas + daudzslāņu putekļu-necaurlaidīgas novirzīšanas konstrukcija, tā var bloķēt 99% putekļu un mitruma iekļūšanas, vienlaikus saglabājot tādu pašu gaisa plūsmas apjomu un stabili saglabājot IP54 augstu aizsardzības līmeni.
IV. Optimāla ventilācijas atveru projektēšanas shēma pēc CFD optimizācijas (piemērota 12kV vidēja sprieguma scenārijam)
Pamatojoties uz plašām simulācijām un praktisku pielietojumusadales iekārtu energosistēmas, nozare ir izstrādājusi standartizētu CFD{0}}optimizētu ventilācijas projektēšanas shēmu 12 kV sadales iekārtām, patiesi panākot optimālu līdzsvaru starp siltuma izkliedi un aizsardzību.
Konstrukcijas izkārtojuma ziņā tiek pieņemts zonēts šķērsplūsmas -plūsmas ventilācijas režīms: slēdža nodalījuma apakšā ir uzstādīti gari sloksnes- formas ieplūdes caurumi, kopnes nodalījuma augšpusē ir novietoti slīpi izplūdes caurumi, un sānu ventilācijas porti ir neatkarīgi konfigurēti kabeļa nodalījumam. Zonētā ventilācija novērš gaisa turbulenci un precīzi atbilst katra nodalījuma siltuma ražošanas jaudai. Salīdzinot ar tradicionālo kopējo ventilācijas konstrukciju, siltuma izkliedes efektivitāte ir palielināta par vairāk nekā 35%.
Runājot par parametru kontroli, optimālais atvēršanas ātrums tiek stingri kontrolēts: 12kV sadales skapja kopējais atvēršanas ātrums tiek kontrolēts 12%–15%, kas atšķiras no zemsprieguma iekārtu lielās atvēršanas konstrukcijas un novērš augstsprieguma iekārtu pārmērīgas blīvēšanas problēmas, lieliski pielāgojoties vidēja sprieguma iekārtu siltuma slodzei un aizsardzības prasībām-
Runājot par aizsargkonstrukciju, standarta komplektācijā ietilpst bioniskā deflektora putekļu-necaurlaidīga žalūzija un noņemams augsta-blīvuma putekļu-necaurlaidīgs tīkls. Apvienojumā ar slīpa leņķa dizainu, kas optimizēts ar CFD simulāciju, tas efektīvi bloķē āra putekļu, lietus un odu iebrukumu, vienlaikus atvieglojot vēlāku apkopi un tīrīšanu. No konstrukcijas viedokļa tas pilnībā novērš kondensāta, rūsas un izolācijas piesārņojuma problēmas.
V. Nozares vērtību kopsavilkums: detalizēts projekts nosaka sadales sistēmas uzticamību
Nelielu ventilācijas caurumu rinda, šķietami nenozīmīga, patiesībā ir sadales iekārtas energosistēmas uzticamības dizaina galvenā detaļa. Tas tieši ietekmē sadales skapja stabilitāti tās 20 gadu pilna dzīves cikla darbības laikā. Tradicionālais empīriskais dizains vienmēr nav spējis pārvarēt raksturīgo pretrunu starp siltuma izkliedi un aizsardzību, savukārt CFD skaitļošanas šķidruma dinamikas simulācijas tehnoloģija, izmantojot digitālās, kvantitatīvās un vizualizētās projektēšanas metodes, pilnībā izlaužas cauri nozares vājajai vietai.
12 kv sadales iekārtām, kuras ir visplašāk izmantotās un kurām ir visplašākie pielietojuma scenāriji starp vidēja sprieguma serdeņu iekārtām, pilnveidotā ventilācijas atveru optimizācijas konstrukcija var ne tikai pielāgoties sadales iekārtas sprieguma darbības parametriem, nodrošinot pārkaršanu pilnas slodzes un ilgstošas darbības laikā, bet arī noturēt sarežģītos darba apstākļus, apakšējo aizsargapstākļu un erozijas līniju. ievērojami samazinot iekārtu atteices biežumu un ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas.
Pašreizējās izplatīšanas nozares pārveidošanās virzienā uz pilnveidošanu, digitalizāciju un ilgtermiņa darbību, sadales skapju uzticamības konkurence vairs nav vienota galveno komponentu konkurence, bet gan visaptveroša konstrukcijas detaļu, simulācijas dizaina un pilnīgas-scenārija pielāgošanas sacensības. Ventilācijas struktūras optimizēšana, izmantojot CFD simulāciju, lai panāktu perfektu līdzsvaru starp siltuma izkliedi un aizsardzību, ir tieši galvenā barjera, kas atšķir augstākās klases sadales iekārtas no parastajiem produktiem, kā arī galvenais stūrakmens, lai nodrošinātu visas energosistēmas drošu, stabilu un ilglaicīgu darbību.
Par mums
Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. tika dibināta 2018. gadā, balstoties uz 17 gadu specializētu pieredzi transformatoru inženierijā un ražošanā. Kā ISO 9001:2015{7}}sertificētais ražotājs mēs piedāvājam plašu augstas veiktspējas-eļļas-iegremdējamo un sausā tipa sadales transformatoru klāstu, kā arī viedos sadales iekārtu risinājumus. Mūsu produkti ir izstrādāti tā, lai tie atbilstu globālajiem standartiem, un to izturības un darbības efektivitātes dēļ klienti visā Eiropā, Tuvajos Austrumos, Dienvidamerikā, Dienvidaustrumāzijā un Āfrikā uzticas mūsu produktiem.
Īpašas pētniecības un attīstības komandas, kurai ir vairāk nekā 40 patentu, vadībā mēs virzām pāreju no tradicionālās ražošanas uz viedu, ilgtspējīgu energosistēmu integrāciju. Ieviešot progresīvas tehnoloģijas, piemēram, IoT-balstītu attālo uzraudzību, AI-vadītu prognozējošo analīzi un pilnībā digitalizētus ražošanas procesus, mēs piedāvājam novatoriskus, uzticamus un tālredzīgus-jaudas risinājumus mainīgajai globālajai enerģētikas ainavai.