Pētījumi un optimizācija siltuma pieauguma jautājumā 12kV caurumu izolētajos apgaismojuma kolonās
Cietā apakšā izolētā ringa galvenais vienības (RMU) ir jauna pārnieguma ierīce, kas apvieno ārējo cieto apakšu, izolēto busolu un kompakto kombinēto vienību tehnoloģiju. Tās sliekšņi un augstsprieguma dzīvos sastāvdaļas pilnībā iebūvēti epoksidresīnā, kas veido primāro izolāciju starp dzīvajām daļām un zemi, kā arī starp fāzēm. Kā videi draudzīga alternatīva SF₆ gāzes izolētajiem ierīčiem 12kV cietā apakšā izolēta RMU piedāvā priekšrocības, bet būtiski cieš no sliktām siltuma izdalīšanas īpašībām.
Pētītajā 12kV cietā apakšā izolētajā RMU galvenie vadi ievietoti epoksidresīnas un silikona gumijas materiālos. Lai gan atslēgsliekšņa izolācija izmanto gaisa izolāciju, tā atrodas ļoti mazā, noslēgtā telpā ar sliktām siltuma izdalīšanas īpašībām. Tas padara to ļoti noraizējošu par temperatūras pieauguma robežu pārsniegumu. Ilgstoša izturēšana augstās temperatūrā var izraisīt ierīces ražošanas materiālu deformāciju un termisko novecošanu. Šis degradācijas process samazina produkta izolācijas veiktspēju, kas savukārt rada kopējās produktu kvalitātes un uzticamības kritumu. Smagos gadījumos tas var izraisīt elektriskus negadījumus, traucējot normālo darbību.
Ņemot vērā svarīgo nozīmi un grūtības, ko rada temperatūras pieauguma problēma, tā kļuva par intensīvu pētījumu objektu. Struktūras optimizācijas tika nepārtraukti ieviestas, lai palielinātu temperatūras pieauguma maršrutu, nodrošinot produktam ilgtermiņa stabila darbība. Cietā apakšā izolētā RMU izolācija galvenokārt izmanto gaisa un cietās izolācijas kombināciju. Prototips, balstoties uz sākotnējo dizainu, caurāja temperatūras pieauguma pētījumu testēšanu. Galvenie testa punktu dati redzami Tabulā 1.
|
Nr. |
Mērījuma Punkta Atrašanās Vieta |
Standarts (K) |
Līdzsvars Temp. (°C) |
Temp. Pieaugums (K) |
Atkāpe no Standarta (K) |
Piezīme |
|
1 |
A-fāzes Atslēgsliekšņa Pivots |
65.0 |
86.1 |
73.0 |
-8.0 |
Pārsniegts |
|
2 |
A-fāzes Atslēgsliekšņa Galda |
65.0 |
78.2 |
65.1 |
-1.1 |
Pārsniegts |
|
3 |
B-fāzes Atslēgsliekšņa Pivots |
65.0 |
86.4 |
73.3 |
-8.3 |
Pārsniegts |
|
4 |
B-fāzes Atslēgsliekšņa Galda |
65.0 |
88.0 |
74.9 |
-9.9 |
Pārsniegts |
|
5 |
C-fāzes Atslēgsliekšņa Pivots |
65.0 |
80.6 |
67.5 |
-2.5 |
Pārsniegts |
|
6 |
C-fāzes Atslēgsliekšņa Galda |
65.0 |
81.6 |
68.5 |
-3.5 |
Pārsniegts |
Kā redzams no Tabulas 1, temperatūras pieauguma testēšana prototipam, balstoties uz sākotnējo dizainu, atklāja smagus pārsniegumus gan atslēgsliekšņu pivotos, gan galvos. Lai atrisinātu šo problēmu, optimizācijas centieni tika koncentrēti uz diviem aspektiem:
- Magnetotermiskā Koplēšanās Modelēšana (Izmantojot ANSOFT): Izpildīt magnetotermiskās koplēšanās modelēšanu, lai optimizētu vadi kontaktēšanas metodes, neprātīgu vadi formu un vadi sekcionālo platumu. Tas samazina iekšējo siltuma radīšanu, samazinot Džeunā siltumu avotā.
- Kabīnes Līmeņa Termiskā Modelēšana (Izmantojot ICEPAK): Izpildīt kabīnes līmeņa termisko modelēšanu, lai izveidotu efektīvas siltuma izdalīšanas ceļus, palielinātu vadi pašu siltuma izdalīšanas koeficientu un efektīvi izdalītu radīto siltumu. Šis pieejas mērķis ir samazināt vadi līnijas temperatūru, izmantojot dubultu pieeju, bloķējot un izdalot siltumu.
Magnetotermiskā Koplēšanās Modelēšana
Tā kā piemērotais strāvas stāvoklis bija mazāks par 1000A, šī modelēšana tikai modelēja Džeunā siltumu, kas radīts vadi rezistences dēļ. Modelētā temperatūras sadalījuma tieši atspoguļo Džeunā siltuma efektus, izslēdzot situācijas, kurās siltuma izdalīšana notiek caur radiāciju vai konvekciju. Tas padara rezultātus piemērotiem, lai analizētu vadi struktūras ietekmi uz temperatūras sadalījumu. Galvenie produkta tehniskie parametri ir norādīti Tabulā 2.
|
Nr. |
Parametra Nosaukums |
Vērtība |
|
1 |
Nominalais Spriegums (kV) |
12 |
|
2 |
Nominalais Strāvas Stāvoklis (A) |
700 |
|
3 |
A-fāzes Vadi Rezistence (μΩ) |
190 (Pieņemts) |
|
4 |
B-fāzes Vadi Rezistence (μΩ) |
190 (Pieņemts) |
|
5 |
C-fāzes Vadi Rezistence (μΩ) |
190 (Pieņemts) |
Modelēšanas Rezultāti
Attēls 1 parāda cietās apakšas moduļa magnetotermiskās koplēšanās temperatūras sadalījumu. Attēls 2 parāda iekšējo vadi līnijas vispārējo magnetotermiskās koplēšanās temperatūras sadalījumu. Magnetotermiskās koplēšanās modelēšana, izmantojot ANSOFT programmatūru, atklāja, ka galvenie siltuma radīšanas vietas bija atslēgsliekšņu galvos un kontaktēšanas punktos ar nemainīgajiem kontaktiem. B-fāzes atslēgsliekšnis, īpaši, rādīja pastāvīgi augstākas temperatūras. Nodrošināta struktūras optimizācija, lai samazinātu strukturālās pretestības un vienmērīgu vadi sekcionālo platumu.
Kabīnes Līmeņa Termiskā Modelēšana
Kabīnes līmeņa termiskā modelēšana, izmantojot ICEPAK programmatūru, izpētīja vadi līnijas siltuma izdalīšanas sadalījumu un formas pēc strāvas plūsmas, kā arī apakšā ietekmi uz siltuma pārnesešanos.
Tehniskie Prasījumi
Temperatūras pieauguma standarts seko GB/T 11022-2011 "Augstsprieguma pārnieguma un vadības ierīču standartu kopīgie specifikācijas." Saskaņā ar attiecīgajiem standartiem:
- Maksimālā temperatūra pieskārišanās apakšā: 70°C (maks. temp. pieaugums 30 K virs apkārtējās vides).
- Maksimālā temperatūra nepieskārišanās apakšā: 80°C (maks. temp. pieaugums 40 K virs apkārtējās vides).
- Maksimālā vadi temperatūra: 115°C (maks. temp. pieaugums 75 K virs apkārtējās vides).
- Maksimālā kontakta temperatūra: 105°C (maks. temp. pieaugums 65 K virs apkārtējās vides).
Temperatūras pieauguma testēšanai parasti izmanto 1.1 reizes nom
