Studado kaj Optimumigo de Temperatura Aŭstego en 12kV Solid-Insulitaj Ring-Main Unuoj

La solida izolita ringa ĉefo (RMU) estas nova distribua ekipaĵo, kiu integras eksternan solidan enkapsuligon, izolitan busbaron, kaj kompakta kombinitan unuecan teknologion. Ĝiaj ŝaltiloj kaj alta-voltaj vivaj komponantoj estas tute enmetitaj en epoksidresinon, kiu servas kiel la ĉefa izolado inter vivaj partoj kaj tero, kaj inter fazoj. Kiel eco-favora alternativo al SF₆ gas-izolitaj ekipaĵoj, la 12kV solida izolita RMU ofertas avantaĝojn, sed nature malsukcesas pro malbonaj varmalradiadaj karakterizaĵoj.

En la studata 12kV solida izolita RMU, la ĉefaj konduktaj cirkvitoj estas enkapuslitaj en epoksidan kaj silikon-rubban materialojn. Kvankam la disligila ŝaltilo uzas aeran izoladon, ĝi loĝas en tre limigita, fermita spaco kun malbonaj varmalradiadaj kondiĉoj. Tio igas ĝin tre ema superi temperaturajn limojn. Prolonga eksponado al alta temperaturo povas kaŭzi, ke la produktmaterialoj de la ekipaĵo deformiĝu kaj subi termalnaĝadon. Tiu degeneracio reduktas la izoladoperformon de la produto, kondukante al malkresko de la tuta produkto-kvalito kaj fidindeco. En severaj kazoj, ĝi povas provoki elektrajn akcidentojn, perturbantajn normalan operacion.

Koncerne la gravan gravecon kaj naturan malfacilecon de traktado de la temperaturaj problemoj, ĝi iĝis la fokuson de intensiva esploro. Struktura optimigo estis daŭre realigita por pliigi la temperaturan marĝenon, certigante la longtempan stabilan operacion de la produto. La izolado de la solida izolita RMU ĉefe uzas kombinaĵon de aeran kaj solidan izoladon. Prototipo bazita sur la komenca dizajno subiĝis al testoj pri varmigo. Klavaj testdatumoj estas montritaj en Tablo 1.

Kiel indikite en Tablo 1, la testoj pri varmigo de la prototipo bazita sur la komenca dizajno revelis severajn superadojn de limoj je ambaŭ disligilaj ŝteltukoj kaj spicoj. Por solvi tiun problemon, optimigaj esforoj fokusis sur la jenaj du aspektoj:

1. Magnet-termala Koplinga Simulado (uzanta ANSOFT): Realigu magnet-termalan koplingan simuladon por optimizi konduktajn kontaktmetodojn, la formon de neordinaraj konduktiloj, kaj la konduktan tranĉsekcian areon. Tio reduktas internan varmon per minimumigo de joula varmo en la fonto.
2. Kabinet-nivela Termala Simulado (uzanta ICEPAK): Konduku kabinet-nivelan termalan simuladon por etabli efektivajn varmradirvojojn, pliigi la varmradiadan koeficienton de la konduktiloj mem, kaj efike radii la generitan varmon. Tiu propono celas malaltigi la temperaturon de la konduktaj cirkvitoj per duopa propono de blokado kaj varmradiado.

Magnet-termala Koplinga Simulado
Ĉar la aplikita kuranta estis malpli ol 1000A, ĉi tiu simulado nur modelis la joulan varmon generitan de la cirkvita rezisteco en la konduktaj vojoj. La simulata temperaturo-distribuo direktas reflektas la efektojn de joula varmo, eskluzive de scenaroj implicantaj varmradiadon per radiado aŭ konvekto. Tio faras la rezultojn taŭgajn por analizi la efekton de la konduktstrukturo sur la temperaturo-distribuon. Klavaj produktteknikaj parametroj estas listigitaj en Tablo 2.

Simulaj Rezultoj
Figuro 1 montras la magnet-termalan koplingan temperatur-distribuon de la izolmodulo. Figuro 2 montras la tutan magnet-termalan koplingan temperatur-distribuon de la interna konduktaj vojoj. Magnet-termala koplinga simulado uzanta ANSOFT softvaron revelis, ke la ĉefaj lokoj de alta varmgenerado estis la spicoj de la disligilaj ŝteltukoj kaj la kontaktlokaj kun la stacidaj kontaktiloj. Especiala B-faza disligila ŝteltuko montris konstante pli altajn temperaturojn. Struktura optimigo estas bezonata por redukti la strangxan reziston kaj egaligi la konduktan tranĉsekcian areon.

Kabinet-nivela Termala Simulado
Kabinet-nivela termala simulado uzanta ICEPAK softvaron esploris la distribuon kaj formojn de varmradiado de la konduktaj vojoj post kuranta fluo, same kiel la efekton de la enkapsuligo sur varmtroso.

Teknikaj Postuloj
La normo pri temperaturasuperrigardo sekvas GB/T 11022-2011 "Komuna specifoj por alta-volta ŝaltgeara kaj regula standardoj." La rilataj normoj stipulas:

• Maksimuma temperaturo por tuŝeblaj enkapsuligoj: 70°C (maksimuma temperaturasuperrigardo 30 K supre de la ambianta).
• Maksimuma temperaturo por netuŝeblaj enkapsuligoj: 80°C (maksimuma temperaturasuperrigardo 40 K supre de la ambianta).
• Maksimuma konduktila temperaturo: 115°C (maksimuma temperaturasuperrigardo 75 K supre de la ambianta).
• Maksimuma kontakttemperaturo: 105°C (maksimuma temperaturasuperrigardo 65 K supre de la ambianta).
  Por testoj pri temperaturasuperrigardo, kutime oni uzas testkuranton 1.1 fojon de la nombrata kuranto por konsideri la efektojn de suna radiado.

Softvara Aseto
Komencatemperaturo: 20°C; Tri-fazaj kurantfazanguloj: 0°, 120°, -120°.

Simulaj Rezultoj
La kabinet-nivela termala simulaj rezultoj (Figuro 4) montris, ke pro la malgranda klareco inter la supro de la fermita enkapsuligo kaj la supra parto de la izolmodulo, la efektiva varmradiada areo sur la supro de la kabinet estas tre limigita. Konsekvencaje, la varmo koncentriĝas ĉe la supro, farante malfacile radii, kondukante al persiste alta busbarka temperaturasuperrigardo. Por doni pli da varmradiada spaco en la fermita kabinet, la alto de la kabinet estis pliigita kaj varmradiada koatingo estis aplikita al ĝiaj internaj surfacoj.

Testo pri Temperaturasuperrigardo Post Struktura Optimigo
Post la simulaj studoj kaj komencaj testrezultoj pri temperaturasuperrigardo, modifikoj estis faritaj al la kabinet kaj certaj komponentoj. Sekva testo pri temperaturasuperrigardo estis farita (vidu Tablon 4).

Kiel montrite en Tablo 4, la temperaturasuperrigardvaloroj por la retestita prototipo nun konformas al la postuloj. Plue, dezajna marĝeno de almenaŭ 8.5 K estas atingita.

Sequenta Optimigo kaj Korigo
Koncerne la gravan gravecon de temperaturasuperrigardo kaj la potencialaj sekvoj de nekonformeco, plua optimigo estas justigita por plibonorigi la performon de la prototipo, eĉ post kontentigo de la normo. La celo estas atingi kontrolitan temperaturasuperrigardon inter 12 K kaj 15 K. Ekzemple, specifaj modifikoj sur la izolmodulo postulas testado (Originala Tablo 5 estis nekompleta; logike inkorporita). Simulaj rezultoj sugestas, ke optimigo de la strukturo de la ĉefa izolmodulo kreos pli racian internan varmradiadon, oferante signifan potencialon por plu redukti la tutan internan konduktan cirkviton temperaturasuperrigardon. Tiu potencialo postulas pluan eksperimentan validigon.

Konkludo
Kombinita dezajna propono uzanta komputilan simuladan teknologion kaj testojn pri temperaturasuperrigardo permisis strukturan optimigon de la solida izolita ringa ĉefo. La optimigita produto konformas al la postuloj pri temperaturasuperrigardo stipulitaj en GB/T 11022-2011 "Komuna specifoj por alta-volta ŝaltgeara kaj regula standardoj" kaj atingas signifan sekurecan marĝenon.