நிரை வெப்ப உயர்வின் ஆராய்ச்சி மற்றும் இயல்புகளை வலுவிக்கும் 12kV தொடர்ச்சியான தூண்டிய வட்ட அலகுகளில்
தோட்டமாக்கப்பட்ட மறுசுழல் அலகு (RMU) என்பது வெளியில் தோட்டமாக்கப்பட்ட சேர்ந்த அலகு தொழில்நுட்பம், தோட்டமாக்கப்பட்ட மின்சார கோடு மற்றும் சிறிய சேர்ந்த அலகு தொழில்நுட்பத்தை ஒன்றிணைத்த புதிய பரவல் உபகரணமாகும். அதன் சிக்கல்கள் மற்றும் உயர் மின்னழுத்த ஜீவந்த கூறுகள் முறையாக எபோக்ஸி ரசவை மூலம் அடித்து வைக்கப்பட்டுள்ளன, இது ஜீவந்த பகுதிகளுக்கும் தரைக்கும் இடையிலும், மற்றும் பொருட்களுக்கும் இடையிலும் முக்கிய தோட்டமாக விளங்குகிறது. SF₆ மின்தோட்ட உபகரணத்தின் போன்ற பொருளாதார செயல்திறனான ஒரு வேதியியல் பிரதியை வழங்கும் 12kV தோட்டமாக்கப்பட்ட RMU ஆகியவை தோல்விகளை வழங்குகின்றன, ஆனால் அதன் முக்கிய தோல்வியாக அதிக வெப்ப விலகல் செயல்திறனை கொண்டுள்ளது.
இந்த ஆய்வு செய்யப்பட்ட 12kV தோட்டமாக்கப்பட்ட RMU இல், முக்கிய மின்சார வளைவுகள் எபோக்ஸி மற்றும் சிலிகான் ரப்பர் பொருட்களில் அடித்து வைக்கப்பட்டுள்ளன. தேக்கு சிக்கல் வாய்ப்பு மூலம் வாயு தோட்டத்தை பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் அது மிகவும் குறுகிய, மூடிய இடத்தில் உள்ளது, அதன் வெப்ப விலகல் நிலை மிகவும் மோசமாக உள்ளது. இது வெப்ப உயர்வு எல்லைகளை விட மிகவும் வாய்ப்புள்ளது. நீண்ட நேரத்தில் உயர் வெப்பத்தில் உள்ளது உபகரணத்தின் உற்பத்தி பொருட்களை வடிவமாக்கும் மற்றும் வெப்ப வயது வரும். இந்த இழிவு தோட்ட செயல்திறனை குறைக்கிறது, இது மொத்த உற்ப phẩm chất和可靠性下降。在严重情况下，它可能引发电气事故，中断正常运行。 鉴于温度升高问题的关键重要性和内在难度，它成为研究的重点。不断实施结构优化以增加温升裕度，确保产品的长期稳定运行。固体绝缘环网柜的绝缘主要采用空气和固体绝缘的组合。基于初始设计的原型进行了温升研究测试。关键测试点数据如表1所示。 | No. | 测试点位置 | 标准 (K) | 平衡温度 (°C) | 温升 (K) | 与标准的裕度 (K) | 备注 | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 1 | A相隔离刀闸转轴 | 65.0 | 86.1 | 73.0 | -8.0 | 超标 | | 2 | A相隔离刀闸刀尖 | 65.0 | 78.2 | 65.1 | -1.1 | 超标 | | 3 | B相隔离刀闸转轴 | 65.0 | 86.4 | 73.3 | -8.3 | 超标 | | 4 | B相隔离刀闸刀尖 | 65.0 | 88.0 | 74.9 | -9.9 | 超标 | | 5 | C相隔离刀闸转轴 | 65.0 | 80.6 | 67.5 | -2.5 | 超标 | | 6 | C相隔离刀闸刀尖 | 65.0 | 81.6 | 68.5 | -3.5 | 超标 | 如表1所示，基于初始设计的原型进行的温升测试表明，在隔离刀闸转轴和刀尖处均存在严重的超标情况。为解决这一问题，优化工作集中在以下两个方面： 1. **磁热耦合仿真（使用ANSOFT）**：进行磁热耦合仿真，优化导体接触方式、不规则导体形状和导电截面积。这减少了内部发热，从源头上减少焦耳热的产生。 2. **机柜级热仿真（使用ICEPAK）**：进行机柜级热仿真，建立有效的散热路径，增加导体本身的散热系数，并有效散发产生的热量。这种方法旨在通过阻隔和散发热量的双重方法降低导电回路的温度。 **磁热耦合仿真** 由于施加的电流小于1000A，该仿真仅模拟了导电路径中回路电阻产生的焦耳热。模拟的温度分布直接反映了焦耳热效应，排除了辐射或对流散热的情况。这使得结果适合于分析导体结构对温度分布的影响。关键产品技术参数列于表2中。 | No. | 参数名称 | 值 | | --- | --- | --- | | 1 | 额定电压 (kV) | 12 | | 2 | 额定电流 (A) | 700 | | 3 | A相回路电阻 (μΩ) | 190 (假设) | | 4 | B相回路电阻 (μΩ) | 190 (假设) | | 5 | C相回路电阻 (μΩ) | 190 (假设) | **仿真结果** 图1显示了绝缘模块的磁热耦合温度分布。图2显示了内部导电路径的整体磁热耦合温度分布。使用ANSOFT软件进行的磁热耦合仿真表明，主要的高热生成位置是隔离刀闸的刀尖和静触头接触点。特别是B相隔离刀闸表现出持续较高的温度。需要进行结构优化以减少收缩电阻并均匀化导电截面积。   **机柜级热仿真** 使用ICEPAK软件进行的机柜级热仿真检查了电流流过后导电路径的散热分布和形式，以及外壳对传热的影响。 **技术要求** 温升标准遵循GB/T 11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》。根据相关标准规定： - 可触及外壳的最大温度：70°C（环境温度以上最大温升30 K）。 - 不可触及外壳的最大温度：80°C（环境温度以上最大温升40 K）。 - 导体的最大温度：115°C（环境温度以上最大温升75 K）。 - 接触点的最大温度：105°C（环境温度以上最大温升65 K）。 - 温升测试通常使用额定电流的1.1倍来考虑太阳辐射效应。 **软件设置** 初始温度：20°C；三相电流相角：0°, 120°, -120°。 **仿真结果** 机柜级热仿真结果（图4）显示，由于密封外壳顶板与绝缘模块上部之间的间隙较小，机柜上部的有效散热面积非常有限。因此，热量集中在顶部，难以散发，导致母线温升持续较高。为了在密封机柜内提供更多散热空间，增加了机柜高度并在其内表面涂覆了散热涂层。  **结构优化后的温升测试** 根据仿真研究和初步温升测试结果，对机柜和某些组件进行了修改。随后进行了温升测试（参见表4）。 | No. | 测试点位置 | 标准 (K) | 平衡温度 (°C) | 温升 (K) | 与标准的裕度 (K) | 备注 | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 1 | A相隔离刀闸转轴 | 65.0 | 72.4 | 55.2 | +9.8 | 合格 | | 2 | A相隔离刀闸刀尖 | 65.0 | 73.7 | 56.5 | +8.5 | 合格 | | 3 | B相隔离刀闸转轴 | 65.0 | 73.6 | 56.4 | +8.6 | 合格 | | 4 | B相隔离刀闸刀尖 | 65.0 | 73.6 | 56.4 | +8.6 | 合格 | | 5 | C相隔离刀闸转轴 | 65.0 | 69.6 | 52.4 | +12.6 | 合格 | | 6 | C相隔离刀闸刀尖 | 65.0 | 70.7 | 53.5 | +11.5 | 合格 | 如表4所示，重新测试的原型温升值现在符合要求。此外，至少达到了8.5 K的设计裕度。 **后续优化和整改** 鉴于温升问题的关键重要性及其不合规的潜在后果，即使达到标准后，进一步优化以提高原型性能也是必要的。目标是实现12 K至15 K之间的可控温升裕度。例如，绝缘模块的具体修改需要测试（原表5不完整；逻辑上已纳入）。仿真结果表明，优化主绝缘模块的结构可以创建更合理的内部散热路径，具有进一步降低整体内部导电回路温升的巨大潜力。这一潜力需要进一步的实验验证。 **结论** 结合计算机仿真技术和温升测试的综合设计方法，实现了固体绝缘环网柜的结构优化。优化后的产品符合GB/T 11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中的温升要求，并实现了显著的安全裕度。 请将上述内容翻译成泰米尔语。
