Loftræstiopin á hliðum eða toppum rofaskápa virðast vera ekkert annað en lítt áberandi rifur, en samt þjóna þau þeim tvíþætta tilgangi að stjórna „hitastigi“ búnaðarins og tryggja „öryggi“ hans. Samkvæmtskilgreiningu á rafrofabúnaði, rofabúnaður er kjarnasamsetningin í orkuframleiðslu, flutnings- og dreifikerfi. Íhlutir eins og aflrofar og rúllur mynda umtalsverðan hita meðan á notkun stendur og loftræstiop þjóna sem lykilrásir fyrir varmaleiðni. Hins vegar myndast mótsögn: á meðan stærri og fleiri op bæta skilvirkni hitaleiðni, verða þau einnig auðveldari aðgangsstaðir fyrir regnvatn, ryk og saltþoku, sem leiðir til rakaskemmda einangrunar og tæringar íhluta- sem ógnar öryggi búnaðar beint.
Þessi jafnvægisaðgerð-sem tryggir „hitadreifingu án þess að skerða vernd og vernd án þess að hindra hitaleiðni“-er sérstaklega mikil í meðal- og há-spennubúnaði eins og33 kV gas-einangruð rofabúnaðurog24 kV rofabúnaður. Slíkur búnaður býður upp á mikla aflþéttleika og brýnar kröfur um hitaleiðni og er oft notaður utandyra eða í umhverfi með mikilli-raka, sem krefst IP-einkunnar IP4X eða hærri. Notkun Computational Fluid Dynamics (CFD) uppgerð tækni hefur gert stökk frá "reynslumati" yfir í "nákvæma magngreiningu" í lofthönnun, sem gerir það að kjarnaverkfæri til að leysa þessa áskorun. Þessi grein mun greina hvernig CFD uppgerð hagræðir staðsetningu, lögun og stærð loftopa, sem og hagnýt notkun þess í 24 kV rofabúnaði og 33 kV gas-einangruðum rofabúnaði.
I. Hvers vegna er loftræstingarhönnun „mál lífs og dauða“? Kjarnaátök og verkjapunktar iðnaðarins
Loftræstingarhönnun er í meginatriðum díalektísk eining "loftflæðisrása" og "verndarhindrana." Sérstaklega fyrir meðal- og há-rofabúnað geta öll hönnunarfrávik leitt til skelfilegra afleiðinga:
1. Ófullnægjandi hitaleiðni: Banvæn hætta á "ofhitnun" búnaðar
Meðan á notkun stendur, veldur tap á rútustöngum Joule og varmi sem myndast við ljósbogalokun rafrásarrofa að innra hitastig rofabúnaðarins hækkar. Gögn sýna að fyrir hverja 10 gráðu hækkun á innra hitastigi minnkar líftími einangrunarefna um 50% og tæringarhraði málmhluta eykst um 30%. Fyrir24 kV rofabúnaður, með allt að 3.150 A málstraum, ef innri hitahækkun fer yfir 60 K (staðlaður mörk fyrir koparstrauma) meðan á fullu-álagi stendur, mun það beinlínis koma af stað yfir-hitaferð; Á meðan, þó að 33 kV gas-einangruð rofabúnaður noti SF6 gaseinangrun, verður að losa snefilgasleka út. Ef loftræsting er ófullnægjandi getur styrkur gass farið yfir öryggismörk og skapað öryggishættu.
2. Verndunarbrestur: „Bráðaleiðin“ umhverfistæringar
Óviðeigandi hönnuð loftræstiop geta orðið bein leið fyrir innrás regnvatns, ryks og þéttingar:
Ef úti 24 kV loftræstiop rofabúnaðar skortir regnvörn, getur regnvatn auðveldlega seygt inn í horn í mikilli rigningu, sem veldur aukahringrásum;
Í rykugu umhverfi, ef loftræstingarop skortir ryksíur eða hafa of stór möskvaop, getur ryksöfnun við samskeyti samskeytis aukið snertiþol og valdið staðbundinni ofhitnun;
Í umhverfi með mikilli-raka getur hægt loftflæði um loftræstiop leitt til þéttingar inni í skápnum, sem veldur rakamengun í SF6 gashólfum 33 kV gas-einangruðum rofabúnaði og skert einangrunarafköst.
3. „Blinda“ hefðbundinnar hönnunar: takmarkanir reynsluhyggjunnar
Hefðbundin loftræstihönnun byggir oft á reynslu verkfræðinga-eins og "botninntak, toppútblástur" eða "15%–20% opið svæði"-en skortir nákvæma greiningu á innra flæðis- og hitasviðum: Í ákveðnum efnaiðnaðargarði olli óviðeigandi staðsetning loftræstiopna í 24 kV rofabúnaði til þess að hitahringurinn rofnaði og varð til þess að hitahringurinn rofnaði. einangrunaröldrun aðeins einu ári eftir gangsetningu. Á meðan, í ákveðinni aðveitustöð, var 33 kV gas-einangruð rofabúnaður með óhóflega minnkuð loftræstiop í því skyni að auka vernd, sem leiddi til SF6 gasleka sem ekki var hægt að losa tafarlaust og kveikti á viðvörunarlokun.
II. CFD uppgerð: „Precision Navigator“ fyrir loftræstingarholahönnun
Computational Fluid Dynamics (CFD) notar tölulegar eftirlíkingar til að líkja loftflæði og varmaflutningsmynstri innan rofaskápa. Það getur nákvæmlega spáð fyrir um skilvirkni hitaleiðni og öryggisáhættu við mismunandi hönnun loftræstingarhola, sem gerir „magnbundna hagræðingu“ kleift:
1. Kjarnahermivíddir: Fjórir lykilþættir til að leysa áskorunina
Flæðissviðslíking: Greinir hvernig staðsetning og lögun loftræstingar hefur áhrif á loftflæðisleiðir innan skápsins til að forðast hvirfli og dauða svæði. Til dæmis leiddu CFD-hermir í ljós að 24 kV rofahönnun með blöndu af „löngu, mjóum loftinntakum á botni og hornlofti að ofan“ eykur loftflæðishraðann um 40% samanborið við hefðbundna hringlaga loftop, án marktækra hvirfla;
Hitasviðslíking: Reiknar út hitadreifingu inni í skápnum við mismunandi álagsaðstæður til að ákvarða ákjósanlegt loftræstiopnunarhlutfall. Fyrir33 kV gas-einangruð rofabúnaður, CFD-hermir geta nákvæmlega reiknað út dreifingarleið SF6 gass eftir leka, fínstillt staðsetningu loftræstiopna og tryggt að gas sem lekið sé út úr skápnum innan 10 mínútna;
Verndunarlíking: Líkir eftir hreyfiferlum regnvatns og ryks við loftræstiop til að hámarka horn regnhlífarinnar og möskvaop ryksíunnar. Til dæmis, eftirlíkingar ákvarðað að regnhlíf halla horn meira en eða jafnt og 30 gráður getur algjörlega lokað lóðrétta úrkomu án þess að hafa áhrif á skilvirkni loftinntaks;
Multi-atburðarás Tengd uppgerð: Sameinar erfiðar umhverfisaðstæður eins og hátt hitastig, mikla rigningu og ryk til að sannreyna aðlögunarhæfni loftræstingaropsins. Fyrir ákveðna 24kV rofa utandyra, fínstillti CFD-tengd uppgerð loftræstiopnunarhlutfallið úr 20% í 12%, uppfyllti kröfur um hitaleiðni og uppfærði verndareinkunnina í IP54.
2. Dæmi um hönnun hagræðingar: Frá uppgerð til innleiðingar
Tilfelli 1: CFD hagræðing á 24kV loftræstiopum rofabúnaðar
Upphafleg hönnun á 24kV rofabúnaði ákveðins vörumerkis (IP4X verndareinkunn) var með hringlaga loftræstiop með 18% opnunarhlutfalli. Hins vegar leiddu CFD eftirlíkingar í ljós að hitastigshækkunin á aflrofasvæðinu náði 65K (5K umfram staðalinn). Með hagræðingu:
Lögun: Hringlaga loftræstiopin voru breytt í straumlínulagaða lögun til að draga úr loftstreymisviðnámi;
Staða: Neðsta loftinntakið var fært um 15 cm í átt að aflrofahliðinni og efra loftinntakið var í takt við rútustangahólfið;
Uppbygging: Regnhlíf með 30 gráðu horn og 100 möskva ryksíu var bætt við.
Eftirlíkingar eftir hagræðingu sýndu að hitastigshækkunin inni í skápnum fór niður í 52K, loftflæðishraði jókst um 35% og hætta á regnvatni og ryki var útilokuð og uppfyllti að fullu kröfur IEC 62271-200 staðalsins.
Tilfelli 2: Sérsniðin loftræstingarhönnun fyrir 33 kV gas-einangruð rofabúnað
Vegna mikils þéttleika SF6 gass (5 sinnum meiri en lofts) hefur það tilhneigingu til að safnast fyrir neðst í skápnum eftir leka í 33 kV gas-einangruðum rofabúnaði. Með CFD uppgerð:
Inntak: Staðsett efst á skápnum til að draga inn kalt loft og búa til loftræstingu;
Útblástursloft: Staðsett neðst á skápnum, 0,5 m yfir jörðu, til að útblása sökkvandi SF6 gasi nákvæmlega;
Opið svæðishlutfall: Bjartsýni í 8%, ásamt axial viftum fyrir þvingaðan útblástur, sem tryggir að styrkur gass sem lekur fari ekki yfir 1000 μL/L (öryggismörk).
Þessi hönnun hefur verið staðfest samkvæmt GB 50060-2008 staðlinum og hefur verið innleidd í háhæðaraðveitustöð.
III. „Gullnu reglurnar“ um hönnun loftræstingaropna: Hagnýtar lausnir með CFD að leiðarljósi
Byggt á CFD-hermitækni og með hliðsjón af notkunarsviðsmyndum 24 kV rofabúnaðar og 33 kV gas-einangruðum rofabúnaði, verður hönnun loftræstingarops að fylgja þremur meginreglum: "byggingaraðlögun, magngreiningu breytu og aukin vernd":
1. Byggingarhönnun: Loftræstingarlausnir sniðnar að mismunandi búnaði
24 kV rofabúnaður (loft-einangruð gerð):
Loftræstingarstilling: Sambland af náttúrulegri loftræstingu og þvinguðum kælingu, með loftinntaki neðst og útblástur efst;
Lögun: Inntaksop eru ílengd (breidd meiri en eða jafn og 5 cm), en útblástursop eru í horn (30 gráður –45 gráður) til að lágmarka innkomu regnvatns;
Stuðningsuppbyggingar: Uppsetning á IP54-flokkuðum vatnsheldum rimlum og færanlegum ryksíum, sem hægt er að þrífa reglulega án þess að hafa áhrif á hitaleiðni.
33 kV gas-einangruð rofabúnaður (SF6-einangraður):
Loftræstingarstilling: Aðallega þvingaður útblástur, með loftinntak efst og útblástur neðst;
Lögun: Loftinntak eru hringlaga (þvermál stærra en eða jafnt og 8 cm) og útblástursúttak eru af grilli-gerð til að auðvelda gasdreifingu;
Hjálparbygging: Útbúin SF6 gasstyrkskynjara sem stjórnar viftuaðgerðum og tryggir samræmda vernd og hitaleiðni.
2. Magngreining á færibreytum: Kjarnamælingar fyrir CFD fínstillingu
Opið svæðishlutfall: Stillt miðað við aflþéttleika búnaðar; 12%–15% fyrir 24 kV rofabúnað undir fullu álagi og 8%–10% fyrir 33 kV gas-einangruð rofabúnað;
Loftflæðishraði: Inntaksloftshraði er stjórnað við 1–2 m/s, og úttaksloftshraði við 2–3 m/s, til að koma í veg fyrir þéttingu af völdum of mikils hraða eða hitauppsöfnunar af völdum ófullnægjandi hraða;
Stýring hitastigshækkunar: CFD-hermir tryggja að hámarkshitahækkun inni í skápnum fari ekki yfir mörkin sem tilgreind eru í GB/T 11022 staðlinum (koparsamleiðslustöng Minna en eða jafnt og 60 K, álstöng minna en eða jafnt og 70 K).
3. Aukin vernd: Uppfærð vörn án þess að skerða hitaleiðni
Efnisvörn: Rammar fyrir opnun loftræstingar eru úr 304 ryðfríu stáli til að koma í veg fyrir aflögun burðarvirkis af völdum tæringar; regnhlífar eru úr veður-þolnu ABS efni sem þolir hitasveiflur frá -40 gráður til 70 gráður;
Samvirkni þéttingar: EPDM þéttiræmur eru settar upp á tengipunktum milli loftræstingaropa og skáphússins, með þjöppun sem er stjórnað við 20%–30% til að koma í veg fyrir að regnvatn leki í gegnum eyður;
Umhverfisaðlögun: Regnhettum er bætt við fyrir umhverfi utandyra (halli meiri en eða jafnt og 15 gráður); rakaleysistæki eru pöruð við umhverfi með mikilli-raka; og ryksíur með mikilli-þéttleika (Stærri en eða jafnt og 120 möskva) eru valdar fyrir rykugt umhverfi.
Samantekt
Langtíma-áreiðanleg virkni rofabúnaðar byggist oft á „smáatriðum“ eins og loftræstiopum. Kjarnaverkefni rafmagnsrofbúnaðar er að „senda raforku á öruggan og stöðugan hátt“ og þar sem loftræstiop þjóna sem mikilvægir punktar fyrir hitaleiðni og vernd, hefur hönnunargæði þeirra bein áhrif á líftíma búnaðar og rekstraröryggi. Notkun CFD hermunartækni hefur aukið „reynslu-hönnun“ í „nákvæmni hönnun“, sem leyst-skiptin á milli hitaleiðni og verndar á sama tíma og hún hefur veitt vísindalegan grunn fyrir sérsniðna hönnun búnaðar eins og 24 kV rofabúnað og 33 kV gas-einangruð rofabúnað. .
Fyrir fyrirtæki, að velja rofabúnað með CFD-bjartsýni loftræstingarhönnun þýðir í raun og veru að velja „áreiðanleika líftíma“. Fyrir framleiðendur, aðeins með því að samþætta eftirlíkingartækni djúpt í hönnunarferlinu, geta þeir skert sig úr í mikilli samkeppni á markaði og byggt upp „falinn varnarlínu“ fyrir öryggi raforkunetsins.
Um okkur
Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. var stofnað árið 2018 og erfði 17 ára sérfræðiþekkingu í spennihönnun og framleiðslu. Sem ISO 9001:2015-vottað fyrirtæki erum við leiðandi í framleiðslu á-afkastamiklum olíu-dreifingarspennum og rofalausnum í kafi og þurrgerð. Vörur okkar eru hannaðar til að uppfylla alþjóðlega staðla og er treyst af viðskiptavinum um alla Evrópu, Miðausturlönd, Suður Ameríku, Suðaustur-Asíu og Afríku fyrir áreiðanleika og endingu.
Stuðningur af sérstöku rannsóknar- og þróunarteymi sem hefur yfir 40 einkaleyfi, erum við að skipta úr hefðbundnum búnaðarframleiðanda yfir í samþættan veitanda snjallra og sjálfbærra orkukerfa. Með því að samþætta háþróaða tækni eins og IoT-byggða snjallvöktun, forspárviðhald og stafrænt fínstillt framleiðsluferli, tryggjum við afhendingu nýstárlegra, öruggra og áreiðanlegra raforkulausna sem eru sérsniðnar að vaxandi þörfum alþjóðlegs orkumarkaðar.