V celkovomnapájací systém rozvádzačaarchitektúra, ventilačné otvory na krytoch rozvádzačov sú často najviac prehliadaným konštrukčným detailom. Väčšina ľudí ich jednoducho považuje za „malé-diery na odvádzanie tepla“, pričom si neuvedomujú, že tieto zdanlivo bezvýznamné otvory slúžia ako kritické rozhranie vyrovnávajúce tepelnú účinnosť a ochranu životného prostredia,-priamo ovplyvňujúce teplotnú stabilitu zariadenia, životnosť izolácie a-dlhodobú prevádzkovú bezpečnosť. Rozvádzače s rôznymi napäťovými úrovňami majú výrazne odlišné požiadavky týkajúce sa otváracieho pomeru, dizajnu usporiadania a ochranných štruktúr. To platí najmä pre12 kV rozvádzačširoko používané v priemyselných závodoch, baniach, priemyselných parkoch a mestských energetických sieťach, kde sú výrazné výkyvy zaťaženia a prevádzkové prostredia sú zložité. Dokonca aj malé odchýlky v konštrukcii ventilačných otvorov môžu viesť k sérii porúch, ako sú poruchy prehriatia, kondenzácia, prenikanie vlhkosti a hromadenie prachu.
Tradičný dizajn ventilácie pre rozvádzače sa dlho spoliehal na empirické vzorce inžinierov, čo viedlo k jednotnému prístupu{0}}veľkosti{1}}vhodnej pre-všetkým s nevýhodami, ako je zväčšenie veľkosti otvoru, keď je chladenie nedostatočné, alebo zmenšenie veľkosti vetracieho otvoru, keď je ochrana nedostatočná,-čo sťažuje dosiahnutie vyváženého riešenia. Široké prijatie technológie simulácie výpočtovej dynamiky tekutín (CFD) úplne prekonalo obmedzenia-zážitkového dizajnu. Digitálnou simuláciou prúdenia vzduchu, teploty a tlakových polí vo vnútri skrine umožňuje CFD presnú kvantifikáciu parametrov ventilácie, čím sa dosahuje optimálna rovnováha medzi výkonom odvádzania tepla a krytím IP. Tento článok bude analyzovať hlavné rozpory v dizajne ventilačných otvorov, logiku optimalizácie simulácie CFD a štandardizované konštrukčné riešenia prispôsobené rôznymnapätie rozvádzačaúrovne, založené na praktických aplikáciách 12 kV rozvádzacích zariadení, poskytujúcich technickú podporu pre dlhodobú-stabilnú prevádzku energetických systémov rozvádzačov.
Hlavný boj o ventilačné otvory: Inherentný rozpor medzi potrebou rozptylu tepla a ochrannými bariérami
Hlavné komponenty, ako sú prípojnice, ističe a transformátory vo vnútri rozvodnej skrine, budú počas dlhodobej{0}}prúdovej{1}}prevádzky nepretržite generovať joulové teplo. Akumulácia tepla priamo zvýši nárast teploty vo vnútri skrine, urýchli starnutie izolačných materiálov a zníži úroveň výdržného napätia zariadenia. Toto je jedna z hlavných príčin porúch zariadení v rozvodoch energie. Vetracie otvory, ako jediný prirodzený konvekčný teplovýmenný kanál skrine, zohrávajú kľúčovú úlohu pri odvádzaní prebytočného tepla a vyrovnávaní teploty vo vnútri skrine. Existencia vetracích otvorov však tiež narúša tesniaci ochranný systém skrinky a vytvára kanál pre vniknutie nečistôt z prostredia.
Tento rozpor je najvýraznejší v zariadeniach rozvádzačov 12 kV. 12 kV rozvodné skrine, ktoré sú najrozšírenejším strednonapäťovým zariadením-v napájacom systéme rozvádzačov, sa bežne používajú vo vonkajších priestoroch, rozvodniach a výrobných dielňach v zložitých situáciách. Musia sa vysporiadať s-požiadavkami na vysokú intenzitu rozptylu tepla pri plnom{6}}zaťažení a odolávať erózii prachu, dažďa, soľnej hmly a kondenzácii. Ak sa ventilačné otvory naslepo zväčšia, priamo zníži úroveň ochrany IP skrinky, čo spôsobí absorpciu vlhkosti izolácie, lokálne vybitie a hrdzavenie kovu; ak je ventilačná konštrukcia príliš utesnená, povedie to k stagnácii prúdenia vzduchu vo vnútri skrine a akumulácii tepla, čo má za následok vypnutie prehriatím a prudké zníženie životnosti zariadenia.
Súčasne sa hustota tepelného zaťaženia rozvádzačov s rôznymi úrovňami napätia rozvádzača veľmi líši. Normy dizajnu vetrania nemôžu byť univerzálne. Nízkonapäťové rozvodné skrine majú nižšie tepelné zaťaženie a veľký priestor tolerancie ventilácie; zatiaľ čo rozvádzač 12 kV má veľký menovitý prúd, vysokú intenzitu elektrického poľa a malú redundanciu izolácie, má mimoriadne prísne požiadavky na amplitúdu nárastu teploty vo vnútri skrine, rovnomernosť prúdenia vzduchu a utesnenie prostredia. Iba spoliehaním sa na tradičné skúsenosti pri navrhovaní nie je možné vyvážiť dvojité požiadavky na odvod tepla a ochranu.
II. Priemyselné bolestivé body tradičného dizajnu ventilácie: Skryté defekty empirického dizajnu
Pred rozsiahlym prijatím technológie simulácie CFD sa dizajn vetracích otvorov v priemysle vo všeobecnosti riadil empirickým modelom „pevná rýchlosť otvárania + štandardizované usporiadanie“. Väčšina z nich stanovila mieru otvárania skrine na 15 % - 20 % a jednotne prijala hornú a dolnú paralelnú ventilačnú štruktúru. Tento zjednodušený dizajn má mnoho skrytých nedostatkov a je hlavným dôvodom, prečo mnohé 12 kV rozvádzače už dlhú dobu pracujú s poruchami.
Jednak ide o nerovnomerný odvod tepla a lokálnu akumuláciu tepla. Tradičný dizajn nedokáže predpovedať smer prúdenia vzduchu v skrini a je náchylný na vytváranie vzduchových mŕtvych zón v oblastiach generujúcich jadrové teplo-, ako je miestnosť s ističom a miestnosť s prípojnicami. Mnohé poruchy prevádzky napájacieho systému rozvádzačov ukazujú, že niektoré 12 kV rozvodné skrine dosiahli štandard pre celkový nárast teploty, ale teplota niektorých prípojnicových spojov presahuje 30 % nad štandard, pričom hlavnou príčinou je neprimerané rozmiestnenie vetracích otvorov a prúdenie vzduchu nedokáže pokryť polohy vytvárajúce jadro-.
Po druhé, úroveň ochrany je nesprávne označená a adaptabilita na životné prostredie je slabá. Na zabezpečenie odvodu tepla nemajú ventilačné otvory väčšiny tradičných rozvodných skríň rafinované odvádzanie prúdu, prachotesné-ani dažďu{2}}odolné konštrukcie. Vo vlhkom a prašnom prostredí bude vodná para a prach prenikať do skrinky cez ventilačné otvory. Rôznenapätie rozvádzačazariadenie má rôzne schopnosti tolerancie izolácie.12 kV rozvádzačje mimoriadne citlivý na kondenzáciu prachu a mierna vlhkosť spôsobí miestne výboje a dlhodobé-nahromadenie povedie k poruche izolácie a spáleniu zariadenia.
Nakoniec je tu nesúlad parametrov a nedostatočná adaptabilita. Jednotné parametre vetrania nie je možné prispôsobiť rôznym podmienkam zaťaženia. Počas prevádzky s nízkou záťažou spôsobuje nadmerné vetranie kondenzáciu a pri prevádzke s vysokou záťažou vedie nedostatočné vetranie k prehrievaniu. Vždy je uväznená v dileme dizajnu „prehrať jedno a získať druhé“.
III. Technológia simulácie CFD: Základný nástroj na riešenie dilemy rozptylu tepla a ochrany
Hlavná hodnota CFD simulácie spočíva v premene abstraktného pohybu prúdenia vzduchu a prenosu tepla na vizuálne dáta. Prostredníctvom iterácií digitálnej simulácie dokáže presne určiť optimálnu veľkosť, polohu, uhol a rýchlosť otvárania ventilačných otvorov bez zníženia úrovne ochrany IP a maximalizovať účinnosť odvodu tepla. Dokonale rieši hlavné bolestivé body tradičných návrhov a teraz sa stal základným procesom štandardizácie návrhu 12 kv rozvádzača.
1. Simulácia prietokového poľa: Odstráňte mŕtve zóny prúdenia vzduchu a dosiahnite rovnomerný rozptyl tepla v celej oblasti
Simulácia CFD môže plne replikovať prevádzkové podmienky napájacieho systému rozvádzača a simulovať rýchlosť vzduchu, smer prúdenia a rozloženie tlaku v skrini pri rôznych zaťaženiach. Pre nezávislú predelenú štruktúru komory prípojníc, komory ističa a káblovej komory v 12 kv rozvádzači je prostredníctvom viacerých opakovaných simulácií optimalizované rozloženie priečok ventilačných otvorov: spodné-nasávacie otvory privádzajú čerstvý vzduch s nízkou{3}}teplotou, hore-namontované šikmé výfukové otvory vypúšťajú vysoké{5} komponenty, čím sa úplne vyhýbajú tepelnému prúdeniu vzduchu v skrini, precízne bráni miestnemu prúdeniu horúceho vzduchu akumuláciu a udržiavanie teplotného rozdielu v skrinke do 5 stupňov.
2. Simulácia teplotného poľa: Kvantifikujte prah nárastu teploty a uspokojte požiadavky na úroveň napätia
Rozvádzače rôznych úrovní napätia majú úplne odlišné limity nárastu teploty a teploty izolácie. Simulácia CFD dokáže presne vypočítať údaje o náraste teploty prípojníc, kontaktov a izolačných komponentov pod rôznymi ventilačnými štruktúrami na základe národných štandardov pre zvýšenie teploty 12 kV zariadení. Môže špecificky upraviť rýchlosť otvárania ventilácie. Simulačné údaje ukazujú, že po optimalizácii CFD,12 kv rozvádzačpri menovitej prevádzke pri plnom{0}}zaťažení dokáže udržať najvyšší nárast teploty v rozmedzí 40 K, čo je hlboko pod národným štandardným limitom, a nie je potrebné slepo rozširovať veľkosť otvoru.
3. Simulácia ochrany: Štrukturálna optimalizácia bez zníženia ochrany, zabránenie prieniku do životného prostredia
CFD nielen simuluje odvod tepla prúdením vzduchu, ale simuluje aj trajektórie pohybu dažďovej vody, prachu a vlhkosti. Optimalizáciou uhla lamiel ventilačných otvorov, otvoru prachového sita a štruktúry odvádzania dosahuje „priehľadnosť vetrania a blokovanie nečistôt“. Tradičné vetracie otvory majú rovnú štruktúru so slabou ochranou. Zatiaľ čo ventilačná štruktúra 12 kv rozvádzača optimalizovaná pomocou CFD využíva 30- až 45-stupňové naklonené žalúzie + viac{7}}protiprachový{8}}dizajn, dokáže zabrániť vniknutiu 99 % prachu a vlhkosti pri zachovaní rovnakého prietoku vzduchu a stabilne udržiavať vysoký stupeň ochrany IP54.
IV. Schéma optimálneho návrhu vetracieho otvoru po optimalizácii CFD (vhodné pre scenár vysokého napätia 12 kV)
Na základe rozsiahlych simulácií a praktických prípadov použitianapájací systém rozvádzačas, priemysel vyvinul štandardizovanú CFD-optimalizovanú schému ventilácie pre 12kV rozvádzače, ktorá skutočne dosahuje optimálnu rovnováhu medzi odvodom tepla a ochranou.
Pokiaľ ide o štrukturálne usporiadanie, používa sa zónový{0}}režim vetrania s priečnym prúdením: nasávacie otvory v tvare dlhého prúžku- sú umiestnené v spodnej časti priehradky ističa, naklonené výfukové otvory sú umiestnené v hornej časti priehradky prípojníc a bočné ventilačné otvory sú nezávisle nakonfigurované pre priehradku káblov. Zónové vetranie zabraňuje turbulencii vzduchu a presne zodpovedá výkonu generovania tepla každého oddelenia. V porovnaní s tradičným celkovým dizajnom vetrania je účinnosť odvodu tepla zvýšená o viac ako 35%.
Pokiaľ ide o kontrolu parametrov, optimálna rýchlosť otvárania je prísne kontrolovaná: celková rýchlosť otvárania 12 kV rozvádzača je riadená na 12 % – 15 %, čo sa líši od konštrukcie s veľkým otváraním nízkonapäťových-zariadení a zabraňuje nadmernému problému tesnenia vysokonapäťových-zariadení, pričom sa dokonale prispôsobuje tepelnej záťaži a požiadavkám na ochranu strednonapäťových zariadení.
Pokiaľ ide o ochrannú štruktúru, štandardne sú vybavené bionickým deflektorom proti prachu-žalúzie a odnímateľná-prachu-sieť s vysokou hustotou. V kombinácii s dizajnom so šikmým uhlom optimalizovaným simuláciou CFD účinne blokuje vonkajší prach, dážď a komáre pred inváziou a zároveň uľahčuje neskoršiu údržbu a čistenie. Zo štrukturálneho hľadiska úplne eliminuje kondenzáciu, hrdzu a problémy s kontamináciou izolácie.
V. Súhrn hodnoty odvetvia: Detailný návrh určuje spoľahlivosť distribučnej sústavy
Rad malých vetracích otvorov, zdanlivo bezvýznamných, je v skutočnosti kľúčovým detailom návrhu spoľahlivosti napájacieho systému rozvádzača. Priamo ovplyvňuje stabilitu rozvádzača počas jeho 20-ročnej plnej životnosti. Tradičný empirický dizajn vždy nedokázal prelomiť prirodzený rozpor medzi rozptylom tepla a ochranou, zatiaľ čo technológia CFD výpočtovej simulácie dynamiky tekutín prostredníctvom digitálnych, kvantitatívnych a vizualizovaných metód návrhu úplne prelomila prekážku odvetvia.
Pre 12 kv rozvádzač, ktorý je najpoužívanejší a má najširšie aplikačné scenáre medzi strednonapäťovými zariadeniami s jadrom, sa vylepšený návrh optimalizácie vetracieho otvoru dokáže nielen prispôsobiť prevádzkovým charakteristikám napätia rozvádzača, pričom nezabezpečí prehrievanie pri plnom -zaťažení a dlhodobej{3}}prevádzke, ale tiež udrží ochrannú spodnú líniu rozvádzača a výrazne zníži náklady na prevádzku a zložitú údržbu.
V súčasnej transformácii distribučného priemyslu smerom k zdokonaľovaniu, digitalizácii a{0}}dlhodobej prevádzke už súťaž v spoľahlivosti rozvádzačov nie je jedinou súťažou základných komponentov, ale komplexnou súťažou konštrukčných detailov, návrhu simulácie a úplného{1}}prispôsobenia scenára. Optimalizácia ventilačnej štruktúry pomocou simulácie CFD s cieľom dosiahnuť dokonalú rovnováhu medzi rozptylom tepla a ochranou je práve hlavnou bariérou, ktorá odlišuje špičkové -distribučné zariadenia od bežných produktov, a je tiež kľúčovým základným kameňom pre zaistenie bezpečnej, stabilnej a dlhodobej-prevádzky celého energetického systému.
O nás
Spoločnosť Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. bola založená v roku 2018, pričom čerpala zo 17 rokov špecializovaných odborných znalostí v oblasti konštrukcie a výroby transformátorov. Ako výrobca s certifikáciou ISO 9001:2015-poskytujeme komplexný rad vysokovýkonných-olejových-ponorných a suchých distribučných transformátorov, ako aj inteligentných riešení rozvádzačov. Naše produkty sú navrhnuté tak, aby spĺňali globálne štandardy, a vďaka ich odolnosti a prevádzkovej efektívnosti dôverujú klienti v celej Európe, na Strednom východe, v Južnej Amerike, juhovýchodnej Ázii a Afrike.
Pod vedením špecializovaného tímu výskumu a vývoja, ktorý vlastní viac ako 40 patentov, riadime prechod od tradičnej výroby k inteligentnej a udržateľnej integrácii energetického systému. Implementáciou pokročilých technológií, ako je vzdialené monitorovanie-založené na internete vecí, -prediktívna analytika riadená AI a plne digitalizované výrobné procesy, poskytujeme inovatívne, spoľahlivé a perspektívne-riešenia napájania pre vyvíjajúce sa globálne energetické prostredie.