Riċerka u Ottimizzazzjoni tal-Auġment tal-Tempertatura f'Unitajiet Ċirkulari Magħluqin Soliđament Insulati ta' 12kV

Il-unit solid insulated ring main (RMU) huwa ġdid distribuzzjonijiet ta’ elettrik li jintegrax l-external solid encapsulation, insulated busbar, u teknoloġija ta’ unit kompatta miktga. Is-swiġġi u l-komponenti live high-voltage huma kollha imbutta fil-epoxy resin, li jiservix bħala insulazzjoni primarja bejn il-parti live u l-terra, u bejn il-fażi. Bħala alternattiv għal ekipament gas-insulated SF₆, il-12kV solid insulated RMU joffri avantaggi, iżda jipporta intrinsequamenti karatteristiċi tal-dissipa tal-ħalijiet tiegħu.

Fl-12kV solid insulated RMU studjat, il-loop principali ta’ konduzzjoni huma immagħżżla fil-epoxy u materiali tal-silicone rubber. Ikkontra, is-swiġġ tal-disconnettiment jagħmel użu tal-insulazzjoni tal-ħalijiet, iżda huwa f’spazju sigħat minn ħalijiet u magħluq b’dissipa tal-ħalijiet pessima. Dan jiġbil biex jkun susettibbli ħafna biex jispeġġa l-limiti tal-temperature rise. L-espożizzjoni prolungata għall-temperature waħda tista’ tgħadid il-materiali ta’ manifattura tal-ekipament, bil-defurmazzjoni u l-thermal aging. Din id-degradazzjoni tiridduċi l-prestazzjoni tal-insulazzjoni tal-prodott, li tfaddal fil-kwalità u r-affidabilità oll-inoltri. Fl-eżĊitturi, tista’ tmur mingħajr l-ewwel inċidenti elettrika, li tinterrompi l-operazzjoni normali.

Għall-importanza kritika u l-diffikultà intrinseka tal-problema tal-temperature rise, din saret l-oggettiv tas-silġ tas-silġ. Il-modifikazzjonijiet strutturali kontinwament implementati biex j ż ddedu l-margen tal-temperature rise, assicuranti l-operazzjoni stabil ta’ lunga term tad-d prodott. L-insulazzjoni tal-solid insulated RMU tipikament tagħti użu għal kombinazzjoni ta’ insulazzjoni tal-ħalijiet u solid. Prototip bsas fuq id-design oriġinali subit test tal-temperature rise. Id-data tal-punti importanti tat-test hija mostrata fit-Tabel 1.

Kif jindika fit-Tabel 1, it-test tal-temperature rise fuq il-prototip bsas fuq id-design oriġinali revela superamenti gravi tal-limiti f’l-punts tal-disconnettiment knife pivots u tips. Biex jirrisolu din il-problema, l-effort ta’ ottimizazzjoni se ssentraraw fuq l-aspetti segwenti:

1. ​Magnetothermal Coupling Simulation (Using ANSOFT):​​ Perform magnetothermal coupling simulation to optimize conductor contact methods, the shape of irregular conductors, and the conductive cross-sectional area. This reduces internal heating by minimizing joule heat generation at the source.
2. ​Cabinet-Level Thermal Simulation (Using ICEPAK):​​ Conduct cabinet-level thermal simulation to establish effective heat dissipation pathways, increase the heat dissipation coefficient of the conductors themselves, and efficiently dissipate the generated heat. This approach aims to lower the temperature of the conductive loops through a dual approach of blocking and dissipating heat.

​Magnetothermal Coupling Simulation​
Mhux li l-korrent applikat kien inferjur għal 1000A, din is-simulazzjoni modellat biss il-joule heating ġenerat mill-resistenza tal-loop fi t-trak ta’ konduzzjoni. Id-distribuzzjoni tal-temperature simulata tirrifletta direttament l-effetti tal-joule heating, esklussiva skenariji tal-dissipa tal-ħalijiet permezz tal-radiation jew convection. Dan jiġbil biex ir-riżultati jkunu adatti għal analisi l-impat ta’ struttura tal-konduktör fuq id-distribuzzjoni tal-temperature. Il-parametri tekniki importanti tal-prodott huma elenka fit-Tabel 2.

​Simulation Results​
Figure 1 shows the magnetothermal coupling temperature distribution of the insulation module. Figure 2 shows the overall magnetothermal coupling temperature distribution of the internal conductive path. Magnetothermal coupling simulation using ANSOFT software revealed that the primary locations of elevated heat generation were the tips of the disconnecting knives and the contact points with the stationary contacts. The B-phase disconnecting knife, in particular, exhibited consistently higher temperatures. Structural optimization is required to reduce constriction resistance and homogenize the conductive cross-sectional area.

​Cabinet-Level Thermal Simulation​
Cabinet-level thermal simulation using ICEPAK software examined the distribution and forms of heat dissipation from the conductive paths after current flow, as well as the impact of the enclosure on heat transfer.

​Technical Requirements​
Il-standard tal-temperature rise jsegwi l-GB/T 11022-2011 "Common specifications for high-voltage switchgear and controlgear standards." Kif stipulat mill-standards relevanti:

• Temperature massima għal enclosures touchable: 70°C (max. temp. rise 30 K fuq ambient).
• Temperature massima għal enclosures non-touchable: 80°C (max. temp. rise 40 K fuq ambient).
• Temperature massima għal il-konduktör: 115°C (max. temp. rise 75 K fuq ambient).
• Temperature massima għal il-kontakt: 105°C (max. temp. rise 65 K fuq ambient).
  Għal it-test tal-temperature rise, tipikament jisemmet kurrent ta’ test ta’ 1.1 darba l-rated current biex ikonsidera l-effetti tal-radiation solar.

​Software Settings​
Temperature Iniziale: 20°C; Angoli di fase corrente trifase: 0°, 120°, -120°.

​Simulation Results​
Ir-riżultati tal-simulazzjoni thermale tal-cabinet (Figure 4) wassal li minħabba l-clearance żgħira bejn il-top plate tal-enclosure magħluq u l-parti superjuri tal-insulation module, l-area effettiva ta’ dissipa tal-ħalijiet fuq l-parti superjuri tal-cabinet hija very limited. Konsekwentement, l-ħalijiet jiġbnu ft-topp, li jkun difficile biex tidissipa, li tiftaħ l-temperature rise persistente tal-busbar. Biex jipprovdi aktar spazju ta’ dissipa tal-ħalijiet fil-cabinet magħluq, sara t-talb ta’ l-altitudni tal-cabinet u applicat coating tal-dissipa tal-ħalijiet fuq is-silġ interni.

08/15/2025