全体的には開閉装置電源システム建築では、開閉装置エンクロージャの換気開口部は、最も見落とされがちな構造上の詳細です。ほとんどの人は、これらの穴を単に「小さな熱放散穴」と考えています。これらの一見取るに足らない穴が、熱効率と環境保護のバランスを取る重要なインターフェースとして機能し、機器の温度安定性、絶縁寿命、および長期的な動作安全性に直接影響を与えることに気づいていません。-さまざまな電圧レベルの開閉装置には、開口率、レイアウト設計、保護構造に関する要件が大きく異なります。これは特に次の場合に当てはまります12kV開閉装置負荷変動が大きく動作環境が複雑な工場、鉱山、工業団地、地方自治体の送電網などで広く使用されています。通気孔の設計にわずかな違いがある場合でも、過熱トリップ、結露、湿気の侵入、ほこりの蓄積などの一連の故障につながる可能性があります。
開閉装置の従来の換気設計は長い間エンジニアの経験式に依存してきました。その結果、万能のアプローチとなり、冷却が不十分な場合は開口部のサイズが大きくなったり、保護が不十分な場合は通気口のサイズが小さくなるなどの欠点があり、バランスの取れた解決策を達成することが困難になります。{0}{1}{1}数値流体力学 (CFD) シミュレーション テクノロジの普及により、経験に基づいた設計の限界が完全に克服されました。- CFD は、キャビネット内の気流、温度、および圧力場をデジタル的にシミュレーションすることで、換気パラメータの正確な定量化を可能にし、放熱性能と IP 保護定格の間の最適なバランスを実現します。このペーパーでは、通気孔設計における核心的な矛盾、CFD シミュレーション最適化の背後にあるロジック、およびさまざまな用途に合わせた標準化された設計ソリューションを分析します。開閉装置の電圧12 kV 開閉装置機器の実際の応用に基づいたレベルで、開閉装置電力システムの長期安定運用のための技術サポートを提供します。-
換気孔の中心的な戦い: 熱放散のニーズと保護バリアの間の本質的な矛盾
スイッチ キャビネット内のバスバー、回路ブレーカー、変圧器などのコア コンポーネントは、長期間の通電動作中に継続的にジュール熱を発生します。{0}}-熱の蓄積はキャビネット内の温度上昇を直接的に高め、絶縁材料の劣化を促進し、機器の耐電圧レベルを低下させます。これは、配電システムの機器故障の主な原因の 1 つです。換気孔は、キャビネットの唯一の自然対流熱交換チャネルとして、余分な熱を除去し、キャビネット内の温度のバランスを保つ上で重要な役割を果たします。しかし、通気孔の存在により、キャビネットの密閉保護システムも破壊され、環境不純物が侵入する経路が生じます。
この矛盾は 12 kV 開閉装置装置で最も顕著です。開閉装置電力システムで最も広く使用されている中電圧機器である 12 kV 開閉器キャビネットは、複雑なシナリオの屋外、配電室、工場作業場で一般的に使用されています。これらは、全負荷動作時の高強度の熱放散要件に対処し、塵、雨、塩霧、結露による侵食に耐える必要があります。-通気孔をむやみに拡大すると、キャビネットのIP保護レベルが直接低下し、絶縁体の吸湿、局所放電、金属の錆が発生します。通気構造が密閉されすぎると、キャビネット内の空気の流れが滞り、熱が蓄積し、過熱トリップが発生し、機器の寿命が大幅に低下します。
同時に、開閉装置の電圧レベルが異なる開閉器キャビネットの熱負荷密度は大きく異なります。換気設計基準は普遍的なものではありません。低電圧スイッチキャビネットは熱負荷が低く、通気許容スペースが大きいです。 12 kV 開閉装置は、定格電流が大きく、電界強度が高く、絶縁冗長性が小さい一方で、キャビネット内の温度上昇振幅、空気流の均一性、および環境シールに関して非常に厳しい要件があります。従来の経験に頼って設計するだけでは、放熱と保護という 2 つの要件のバランスを取ることは不可能です。
II.従来の換気設計の業界の問題点: 経験に基づく設計の隠れた欠陥
CFD シミュレーション技術が広く採用される前は、業界の通気孔の設計は一般的に「固定開口率 + 標準化されたレイアウト」の経験モデルに従っていました。その多くはキャビネット開口率を15%- 20%に設定し、上下並列通風構造を一律に採用した。この単純化された設計には多くの隠れた欠陥があり、これが多くの 12 kV 開閉装置が長期間にわたって故障した状態で動作し続ける主な理由です。
まず、不均一な熱放散と局所的な熱蓄積が発生します。従来の設計では、キャビネット内の空気の流れの方向を予測できず、回路ブレーカー室やバスバー室などのコアの発熱領域に空気デッドゾーンが形成される傾向があります。-開閉装置の電力システムの動作障害の多くは、一部の 12 kV 開閉器キャビネットが全体の温度上昇の基準に達していることを示していますが、一部のバスバー接続部の温度は基準を 30% 超えています。根本原因は通気孔の不合理なレイアウトであり、空気流がコアの発熱位置をカバーできません。-
第二に、保護レベルが偽って表示されており、環境適応性が低い。熱放散を確保するために、従来のほとんどのスイッチ キャビネットの通気孔には、洗練された分流構造、防塵構造、または防雨構造が備わっていません。-湿気やほこりの多い環境では、水蒸気やほこりが通気孔からキャビネット内に侵入します。違う開閉装置の電圧機器にはさまざまな絶縁耐性があります。12kV開閉装置粉塵の結露に非常に敏感で、わずかな湿気でも局所的な放電が発生し、長期間蓄積すると絶縁破壊や機器の焼損につながります。{0}}
最後に、パラメーターの不一致と不十分な適応性があります。統一された換気パラメータを異なる負荷条件に適応させることはできません。軽負荷運転時には過剰な換気により結露が発生し、重負荷運転時には換気不足による過熱が発生します。それは常に「一方を失うともう一方を獲得する」という設計ジレンマに陥ってしまいます。
Ⅲ． CFDシミュレーション技術：放熱と保護のジレンマを解決するコアツール
CFD シミュレーションの中心的な価値は、抽象的な気流の動きと熱伝達を視覚的なデータに変換することにあります。デジタルシミュレーションを繰り返すことで、IP保護レベルを低下させることなく、通気孔の最適なサイズ、位置、角度、開口率を正確に決定し、放熱効率を最大化します。これは、従来の設計の中核となる問題点に完全に対処しており、現在では 12 kv 開閉装置の標準化設計の中核プロセスとなっています。
1. 流れ場シミュレーション: 気流のデッドゾーンを排除し、エリア全体で均一な熱放散を実現します。
CFD シミュレーションでは、開閉装置電力システムの動作条件を完全に再現し、さまざまな負荷の下でのキャビネット内の空気速度、流れの方向、圧力分布をシミュレートできます。 12 kv 開閉装置のバスバー チャンバー、サーキット ブレーカー チャンバー、ケーブル チャンバーの独立した分割構造については、複数回の反復シミュレーションを通じて、通気孔のパーティション レイアウトが最適化されています。底部-に取り付けられた吸気穴は低温の新鮮な空気を導入し、上部-に取り付けられた傾斜した排気穴は高温の熱気を排出します。- 5度。
2. 温度フィールドシミュレーション: 温度上昇しきい値を定量化し、電圧レベル要件を一致させます。
電圧レベルが異なる配電盤キャビネットでは、温度上昇限界と絶縁許容温度がまったく異なります。 CFD シミュレーションは、12 kV 機器の国家標準温度上昇基準に基づいて、さまざまな換気構造の下でのバスバー、接点、絶縁コンポーネントの温度上昇データを正確に計算できます。換気開口率を具体的に調整できます。シミュレーション データは、CFD 最適化後、12kv開閉装置定格全負荷動作では、最高温度上昇を 40K 以内に抑えることができ、国の標準制限を大幅に下回っており、やみくもに開口部のサイズを拡大する必要はありません。-
3. 保護シミュレーション: 保護を低下させることなく構造を最適化し、環境侵入を防ぎます。
CFD は気流の熱放散をシミュレートするだけでなく、雨水、塵埃、湿気の移動軌跡もシミュレートします。通気孔ルーバーの角度、ダストスクリーン開口部、分流構造を最適化することで、「通気の透明性と不純物遮断」を実現。従来の通気孔はストレート構造であり、保護機能が弱かった。 CFDにより最適化された12kvスイッチギヤの換気構造は、30度-45度の傾斜ルーバー＋多層防塵-設計を採用しており、同じ風量を維持しながら塵埃や水分の侵入を99%ブロックし、IP54の高い保護等級を安定して維持できます。
IV. CFD 最適化後の最適な通気孔設計スキーム (12kV 高圧シナリオに適しています)
広範なシミュレーションと実際の適用事例に基づいて、開閉装置電源システム業界は、12kV 開閉装置向けに標準化された CFD{0}} 最適化換気設計スキームを開発し、熱放散と保護の最適なバランスを真に実現しました。
構造レイアウトの面では、ゾーニングされたクロスフロー換気モードが採用されています。長いストリップ状の吸気穴がサーキット ブレーカー コンパートメントの底部に設置され、傾斜した排気穴がバスバー コンパートメントの上部に配置され、側面の換気ポートがケーブル コンパートメント用に独立して構成されています。ゾーニング換気により空気の乱流を回避し、各コンパートメントの発熱量を正確に調整します。従来の全体換気設計と比較して、放熱効率が35%以上向上しました。
パラメータ制御の観点から、最適な開口率は厳密に制御されます。12kV 開閉装置キャビネットの全体的な開口率は 12%～15% に制御されます。これは、低電圧機器の大きな開口設計とは異なり、高電圧機器の過剰な密閉問題を回避し、中電圧機器の熱負荷と保護要件に完全に適合します。-
保護構造面では、バイオニックディフレクター-防塵ルーバーと取り外し可能な高密度防塵-ネットを標準装備しています。- CFDシミュレーションによって最適化された傾斜角設計と組み合わせることで、屋外の塵、雨、蚊の侵入を効果的にブロックし、その後のメンテナンスや清掃を容易にします。構造的な観点から、結露、錆、絶縁汚染の問題を完全に排除します。
V. 業界価値の概要: 詳細設計が配電システムの信頼性を決定します
小さな通気孔の列は、一見取るに足らないように見えますが、実際には開閉装置の電力システムの信頼性設計の中核となる細部です。これは、20 年間のライフサイクル全体にわたる開閉装置キャビネットの安定性に直接影響します。従来の経験に基づく設計では、放熱と保護の間に内在する矛盾を常に打破することができませんでしたが、CFD 数値流体力学シミュレーション テクノロジーは、デジタル、定量的、視覚化された設計手法を通じて、業界のボトルネックを完全に打破します。
中電圧コア機器の中で最も広く使用され、最も幅広いアプリケーション シナリオを持つ 12 kV 開閉装置の場合、洗練された通気孔の最適化設計により、開閉装置の電圧の動作特性に適応し、全負荷および長期運転時の過熱を防止するだけでなく、キャビネットの保護効果を維持し、複雑な動作条件による浸食に耐え、機器の故障率と運用とメンテナンスを大幅に削減できます。-費用がかかります。
流通業界が洗練、デジタル化、長期運用に向けて変革している現在、配電盤キャビネットの信頼性競争は、もはやコア コンポーネントの単一の競争ではなく、構造の詳細、シミュレーション設計、完全なシナリオ適応の包括的な競争となっています。- CFD シミュレーションを通じて換気構造を最適化し、放熱と保護の完璧なバランスを実現することは、まさにハイエンドの配電機器を通常の製品と区別する核心的な障壁であり、電力システム全体の安全、安定、長期運用を確保するための重要な基礎でもあります。-
私たちについて
Zhejiang Lvma Electric Co., Ltd. は、変圧器のエンジニアリングと製造における 17 年間の専門知識を活かして 2018 年に設立されました。 ISO 9001:2015- 認定メーカーとして、当社は包括的な高性能の油入変圧器および乾式変圧器、およびインテリジェントな開閉装置ソリューションを提供しています。{8}}世界標準を満たすように設計された当社の製品は、その耐久性と運用効率により、ヨーロッパ、中東、南米、東南アジア、アフリカの顧客から信頼されています。
40 を超える特許を保有する専任の研究開発チームの指導により、当社は従来の製造からスマートで持続可能な電力システム統合への移行を推進しています。 IoT- ベースのリモート監視、AI- 主導の予測分析、完全にデジタル化された製造プロセスなどの高度なテクノロジーを実装することで、進化する世界のエネルギー情勢に革新的で信頼性が高く、将来を見据えた電力ソリューションを提供しています。-