स्विचगियर कैबिनेट पर असंगत वेंटिलेशन छेद की पंक्ति: कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता (सीएफडी) सिमुलेशन के माध्यम से गर्मी अपव्यय और सुरक्षा के बीच सही संतुलन प्राप्त करना

कुल मिलाकरस्विचगियर बिजली प्रणालीवास्तुकला, स्विचगियर बाड़ों पर वेंटिलेशन के उद्घाटन अक्सर सबसे अधिक नजरअंदाज किए गए संरचनात्मक विवरण होते हैं। अधिकांश लोग बस उन्हें "छोटी गर्मी{{1}डिस्प्लेशन छेद" के रूप में मानते हैं, इस बात से अनजान हैं कि ये प्रतीत होने वाले महत्वहीन एपर्चर थर्मल दक्षता और पर्यावरण संरक्षण को संतुलित करने वाले महत्वपूर्ण इंटरफ़ेस के रूप में काम करते हैं{{2}सीधे उपकरण तापमान स्थिरता, इन्सुलेशन जीवनकाल और दीर्घकालिक परिचालन सुरक्षा को प्रभावित करते हैं। विभिन्न वोल्टेज स्तरों के स्विचगियर में उद्घाटन अनुपात, लेआउट डिजाइन और सुरक्षात्मक संरचनाओं के संबंध में काफी भिन्न आवश्यकताएं होती हैं। यह विशेष रूप से सच है12 केवी स्विचगियरव्यापक रूप से औद्योगिक संयंत्रों, खदानों, औद्योगिक पार्कों और नगरपालिका पावर ग्रिडों में उपयोग किया जाता है, जहां लोड में उतार-चढ़ाव महत्वपूर्ण होते हैं और ऑपरेटिंग वातावरण जटिल होते हैं। वेंटिलेशन होल डिज़ाइन में मामूली विचलन भी विफलताओं की एक श्रृंखला का कारण बन सकता है जैसे ओवरहीटिंग ट्रिप्स, संघनन, नमी का प्रवेश और धूल का संचय।

स्विचगियर के लिए पारंपरिक वेंटिलेशन डिज़ाइन लंबे समय से इंजीनियरों के अनुभवजन्य फ़ार्मुलों पर निर्भर रहा है, जिसके परिणामस्वरूप सभी दृष्टिकोण एक ही प्रकार के होते हैं, जैसे कि शीतलन अपर्याप्त होने पर उद्घाटन आकार बढ़ाना या सुरक्षा अपर्याप्त होने पर वेंट आकार कम करना, जिससे संतुलित समाधान प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है। कम्प्यूटेशनल फ्लुइड डायनेमिक्स (सीएफडी) सिमुलेशन तकनीक को व्यापक रूप से अपनाने से अनुभव आधारित डिजाइन की सीमाएं पूरी तरह से खत्म हो गई हैं। कैबिनेट के अंदर वायु प्रवाह, तापमान और दबाव क्षेत्रों को डिजिटल रूप से अनुकरण करके, सीएफडी वेंटिलेशन मापदंडों की सटीक मात्रा निर्धारित करने में सक्षम बनाता है, जिससे गर्मी अपव्यय प्रदर्शन और आईपी सुरक्षा रेटिंग के बीच एक इष्टतम संतुलन प्राप्त होता है। यह पेपर वेंटिलेशन होल डिज़ाइन में मुख्य विरोधाभासों, सीएफडी सिमुलेशन अनुकूलन के पीछे के तर्क और विभिन्न के अनुरूप मानकीकृत डिज़ाइन समाधानों का विश्लेषण करेगा।स्विचगियर वोल्टेजस्तर, 12 केवी स्विचगियर उपकरण के व्यावहारिक अनुप्रयोगों पर आधारित, स्विचगियर पावर सिस्टम के दीर्घकालिक स्थिर संचालन के लिए तकनीकी सहायता प्रदान करते हैं।

वेंटिलेशन छेद की मुख्य लड़ाई: थर्मल अपव्यय आवश्यकताओं और सुरक्षात्मक बाधाओं के बीच अंतर्निहित विरोधाभास

स्विच कैबिनेट के अंदर बसबार, सर्किट ब्रेकर और ट्रांसफार्मर जैसे मुख्य घटक लंबे समय तक करंट ले जाने वाले ऑपरेशन के दौरान लगातार जूल गर्मी उत्पन्न करेंगे। गर्मी के संचय से सीधे कैबिनेट के अंदर तापमान में वृद्धि होगी, इन्सुलेशन सामग्री की उम्र बढ़ने में तेजी आएगी, और उपकरण के वोल्टेज स्तर का सामना करने में कमी आएगी। यह विद्युत वितरण प्रणालियों में उपकरण विफलताओं का एक मुख्य कारण है। वेंटिलेशन छेद, कैबिनेट के एकमात्र प्राकृतिक संवहन ताप विनिमय चैनल के रूप में, अतिरिक्त गर्मी को हटाने और कैबिनेट के अंदर के तापमान को संतुलित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, वेंटिलेशन छेद का अस्तित्व कैबिनेट की सीलिंग सुरक्षा प्रणाली को भी तोड़ देता है, जिससे पर्यावरणीय अशुद्धियों के आक्रमण के लिए एक चैनल बन जाता है।

यह विरोधाभास 12 केवी स्विचगियर उपकरण में सबसे प्रमुख है। स्विचगियर पावर सिस्टम में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मध्यम वोल्टेज उपकरण के रूप में, 12 केवी स्विच कैबिनेट का उपयोग आमतौर पर जटिल परिदृश्यों में आउटडोर, वितरण कक्ष और फैक्ट्री कार्यशालाओं में किया जाता है। उन्हें पूर्ण लोड ऑपरेशन के तहत उच्च {{5} तीव्रता गर्मी अपव्यय आवश्यकताओं का सामना करने और धूल, बारिश, नमक कोहरे और संक्षेपण के क्षरण का विरोध करने की आवश्यकता है। यदि वेंटिलेशन छेद को आँख बंद करके बड़ा किया जाता है, तो यह सीधे कैबिनेट के आईपी सुरक्षा स्तर को कम कर देगा, जिससे इन्सुलेशन नमी अवशोषण, स्थानीय निर्वहन और धातु में जंग लग जाएगा; यदि वेंटिलेशन संरचना को अत्यधिक सील कर दिया गया है, तो इससे कैबिनेट के अंदर हवा का प्रवाह रुक जाएगा और गर्मी जमा हो जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप ओवरहीटिंग ट्रिपिंग होगी और उपकरण के जीवनकाल में तेज कमी आएगी।

एक ही समय में, विभिन्न स्विचगियर वोल्टेज स्तरों के स्विच कैबिनेट का थर्मल लोड घनत्व बहुत भिन्न होता है। वेंटिलेशन डिज़ाइन मानक सार्वभौमिक नहीं हो सकते। कम -वोल्टेज स्विच कैबिनेट में कम थर्मल लोड और एक बड़ा वेंटिलेशन सहनशीलता स्थान होता है; जबकि 12 केवी स्विचगियर में बड़ी रेटेड धारा, उच्च विद्युत क्षेत्र की ताकत और छोटे इन्सुलेशन अतिरेक है, इसमें कैबिनेट के अंदर तापमान वृद्धि आयाम, वायु प्रवाह एकरूपता और पर्यावरणीय सीलिंग के लिए बेहद सख्त आवश्यकताएं हैं। केवल डिजाइन के लिए पारंपरिक अनुभव पर भरोसा करके, गर्मी अपव्यय और सुरक्षा की दोहरी आवश्यकताओं को संतुलित करना असंभव है।

द्वितीय. पारंपरिक वेंटिलेशन डिज़ाइन के उद्योग के दर्द बिंदु: अनुभवजन्य डिज़ाइन के छिपे हुए दोष

सीएफडी सिमुलेशन तकनीक को व्यापक रूप से अपनाने से पहले, उद्योग में वेंटिलेशन होल डिज़ाइन आम तौर पर "निश्चित उद्घाटन दर + मानकीकृत लेआउट" अनुभवजन्य मॉडल का पालन करता था। उनमें से अधिकांश ने 15% - 20% की कैबिनेट खोलने की दर निर्धारित की, और समान रूप से ऊपरी और निचले समानांतर वेंटिलेशन संरचना को अपनाया। इस सरल डिज़ाइन में कई छिपी हुई खामियां हैं और यही मुख्य कारण है कि कई 12 केवी स्विचगियर लंबे समय से दोषों के साथ काम कर रहे हैं।

सबसे पहले, असमान ताप अपव्यय और स्थानीय ताप संचय होता है। पारंपरिक डिज़ाइन कैबिनेट में हवा के प्रवाह की दिशा का अनुमान नहीं लगा सकता है, और यह सर्किट ब्रेकर रूम और बसबार रूम जैसे कोर हीट उत्पन्न करने वाले क्षेत्रों में एयर डेड जोन बनाने का खतरा है। कई स्विचगियर पावर सिस्टम ऑपरेशन विफलताओं से पता चलता है कि कुछ 12 केवी स्विच कैबिनेट समग्र तापमान वृद्धि के लिए मानक तक पहुंच गए हैं, लेकिन कुछ बसबार जोड़ों का तापमान मानक से 30% अधिक है, मूल कारण वेंटिलेशन छेद का अनुचित लेआउट है, और वायु प्रवाह कोर गर्मी पैदा करने वाली स्थिति को कवर नहीं कर सकता है।

दूसरे, सुरक्षा स्तर को गलत तरीके से लेबल किया गया है और पर्यावरण अनुकूलनशीलता खराब है। गर्मी अपव्यय सुनिश्चित करने के लिए, अधिकांश पारंपरिक स्विच कैबिनेट के वेंटिलेशन छिद्रों में परिष्कृत प्रवाह मोड़, धूल-प्रूफ, या बारिश-प्रूफ संरचनाएं नहीं होती हैं। आर्द्र और धूल भरे वातावरण में, जल वाष्प और धूल वेंटिलेशन छिद्रों के माध्यम से कैबिनेट में प्रवेश करेंगे। अलगस्विचगियर वोल्टेजउपकरण में अलग-अलग इन्सुलेशन सहनशीलता क्षमताएं होती हैं।12 केवी स्विचगियरधूल संघनन के प्रति बेहद संवेदनशील है, और थोड़ी सी नमी स्थानीय निर्वहन का कारण बनेगी, और लंबे समय तक जमा रहने से इन्सुलेशन टूट जाएगा और उपकरण जल जाएंगे।

अंत में, पैरामीटर बेमेल और अपर्याप्त अनुकूलनशीलता है। एकीकृत वेंटिलेशन मापदंडों को विभिन्न लोड स्थितियों के लिए अनुकूलित नहीं किया जा सकता है। हल्के लोड ऑपरेशन के दौरान, अत्यधिक वेंटिलेशन के कारण संघनन होता है, और भारी लोड ऑपरेशन के दौरान, अपर्याप्त वेंटिलेशन के कारण ओवरहीटिंग होती है। यह हमेशा "एक को खोकर दूसरे को हासिल करने" वाली डिजाइन दुविधा में फंसा रहता है।

तृतीय. सीएफडी सिमुलेशन प्रौद्योगिकी: गर्मी अपव्यय और सुरक्षा की दुविधा को हल करने के लिए मुख्य उपकरण

सीएफडी सिमुलेशन का मुख्य मूल्य अमूर्त वायु प्रवाह आंदोलन और गर्मी हस्तांतरण को दृश्य डेटा में परिवर्तित करना है। डिजिटल सिमुलेशन पुनरावृत्तियों के माध्यम से, यह आईपी सुरक्षा स्तर को कम किए बिना, वेंटिलेशन छेद के इष्टतम आकार, स्थिति, कोण और उद्घाटन दर को सटीक रूप से निर्धारित कर सकता है, और गर्मी अपव्यय दक्षता को अधिकतम कर सकता है। यह पारंपरिक डिजाइनों के मुख्य दर्द बिंदुओं को पूरी तरह से संबोधित करता है और अब 12 केवी स्विचगियर मानकीकरण डिजाइन की मुख्य प्रक्रिया बन गया है।

1. प्रवाह क्षेत्र सिमुलेशन: वायु प्रवाह के मृत क्षेत्रों को हटा दें और पूरे क्षेत्र में एक समान गर्मी अपव्यय प्राप्त करें

सीएफडी सिमुलेशन स्विचगियर पावर सिस्टम की परिचालन स्थितियों को पूरी तरह से दोहरा सकता है और विभिन्न भार के तहत कैबिनेट के भीतर वायु वेग, प्रवाह दिशा और दबाव वितरण का अनुकरण कर सकता है। 12 केवी स्विचगियर में बसबार चैम्बर, सर्किट ब्रेकर चैम्बर और केबल चैम्बर की स्वतंत्र विभाजित संरचना के लिए, कई पुनरावृत्त सिमुलेशन के माध्यम से, वेंटिलेशन छेद विभाजन लेआउट को अनुकूलित किया गया है: नीचे {{2} माउंट किए गए सेवन छेद कम तापमान ताजी हवा का परिचय देते हैं, शीर्ष {{4} घुड़सवार निकास छेद उच्च तापमान गर्म हवा का निर्वहन करते हैं, कैबिनेट विभाजन और घटकों के कारण होने वाली वायु प्रवाह बाधा से बचते हैं, स्थानीय गर्मी संचय को पूरी तरह से समाप्त करते हैं, और कैबिनेट तापमान अंतर को भीतर रखते हैं। 5 डिग्री.

2. तापमान क्षेत्र सिमुलेशन: तापमान वृद्धि सीमा निर्धारित करें और वोल्टेज स्तर की आवश्यकताओं का मिलान करें

विभिन्न वोल्टेज स्तरों के स्विचगियर कैबिनेट में पूरी तरह से अलग तापमान वृद्धि सीमाएं और इन्सुलेशन सहनशीलता तापमान होते हैं। सीएफडी सिमुलेशन 12 केवी उपकरणों के राष्ट्रीय मानक तापमान वृद्धि मानकों के आधार पर विभिन्न वेंटिलेशन संरचनाओं के तहत बसबारों, संपर्कों और इन्सुलेशन घटकों के तापमान वृद्धि डेटा की सटीक गणना कर सकता है। यह विशेष रूप से वेंटिलेशन खोलने की दर को समायोजित कर सकता है। सिमुलेशन डेटा से पता चलता है कि सीएफडी अनुकूलन के बाद,12 केवी स्विचगियररेटेड पूर्ण - लोड ऑपरेशन में उच्चतम तापमान वृद्धि को 40K के भीतर रखा जा सकता है, जो राष्ट्रीय मानक सीमा से काफी नीचे है, और उद्घाटन के आकार को आँख बंद करके विस्तारित करने की आवश्यकता नहीं है।

3. सुरक्षा सिमुलेशन: सुरक्षा को कम किए बिना, पर्यावरणीय घुसपैठ को रोकने के बिना संरचनात्मक अनुकूलन

सीएफडी न केवल वायुप्रवाह ताप अपव्यय का अनुकरण करता है बल्कि वर्षा जल, धूल और नमी के संचलन प्रक्षेप पथ का भी अनुकरण करता है। वेंटिलेशन होल लूवर्स, डस्ट स्क्रीन एपर्चर और डायवर्जन संरचना के कोण को अनुकूलित करके, यह "वेंटिलेशन पारदर्शिता और अशुद्धता अवरोधन" प्राप्त करता है। पारंपरिक वेंटिलेशन छेद एक सीधी संरचना के होते हैं, जिनमें कमजोर सुरक्षा क्षमता होती है। जबकि सीएफडी द्वारा अनुकूलित 12 केवी स्विचगियर की वेंटिलेशन संरचना 30 डिग्री -45 डिग्री झुके हुए लूवर्स + मल्टी {7}लेयर डस्ट {{8} प्रूफ डायवर्जन डिज़ाइन को अपनाती है, यह समान वायु प्रवाह मात्रा को बनाए रखते हुए 99% धूल और नमी को आक्रमण से रोक सकती है, और IP54 उच्च सुरक्षा स्तर को स्थिर रूप से बनाए रख सकती है।

चतुर्थ. सीएफडी अनुकूलन के बाद इष्टतम वेंटिलेशन होल डिज़ाइन योजना (12kV मध्यम वोल्टेज परिदृश्य के लिए उपयुक्त)

व्यापक अनुकरण और व्यावहारिक अनुप्रयोग के मामलों पर आधारितस्विचगियर बिजली प्रणालीएस, उद्योग ने 12 केवी स्विचगियर के लिए एक मानकीकृत सीएफडी अनुकूलित वेंटिलेशन डिजाइन योजना विकसित की है, जो वास्तव में गर्मी अपव्यय और सुरक्षा के बीच इष्टतम संतुलन प्राप्त करती है।

संरचनात्मक लेआउट के संदर्भ में, एक ज़ोनड क्रॉस {{0} फ्लो वेंटिलेशन मोड अपनाया जाता है: सर्किट ब्रेकर डिब्बे के नीचे लंबी पट्टी के आकार के सेवन छेद सेट किए जाते हैं, बसबार डिब्बे के शीर्ष पर झुके हुए निकास छेद रखे जाते हैं, और केबल डिब्बे के लिए साइड वेंटिलेशन पोर्ट स्वतंत्र रूप से कॉन्फ़िगर किए जाते हैं। ज़ोनिंग वेंटिलेशन वायु अशांति से बचाता है और प्रत्येक डिब्बे की गर्मी उत्पादन शक्ति से सटीक रूप से मेल खाता है। पारंपरिक समग्र वेंटिलेशन डिज़ाइन की तुलना में, गर्मी अपव्यय दक्षता 35% से अधिक बढ़ जाती है।

पैरामीटर नियंत्रण के संदर्भ में, इष्टतम उद्घाटन दर को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है: 12kV स्विचगियर कैबिनेट की समग्र उद्घाटन दर 12% -15% पर नियंत्रित की जाती है, जो कम {3}वोल्टेज उपकरण के बड़े उद्घाटन डिजाइन से अलग है और उच्च {4}वोल्टेज उपकरण की अत्यधिक सीलिंग समस्या से बचाती है, जो मध्यम {5}वोल्टेज उपकरण के ताप भार और सुरक्षा आवश्यकताओं के लिए पूरी तरह से अनुकूल है।

सुरक्षात्मक संरचना के संदर्भ में, एक बायोनिक डिफ्लेक्टर डस्ट-प्रूफ लूवर और डिटैचेबल हाई{1}डेंसिटी डस्ट{{2}प्रूफ नेट मानक रूप से सुसज्जित हैं। सीएफडी सिमुलेशन द्वारा अनुकूलित झुकाव वाले कोण डिजाइन के साथ संयुक्त, यह प्रभावी रूप से बाहरी धूल, बारिश और मच्छरों को आक्रमण से रोकता है, जबकि बाद में रखरखाव और सफाई की सुविधा प्रदान करता है। संरचनात्मक दृष्टिकोण से, यह संक्षेपण, जंग और इन्सुलेशन संदूषण समस्याओं को पूरी तरह से समाप्त कर देता है।

V. उद्योग मूल्य सारांश: विस्तृत डिज़ाइन वितरण प्रणाली की विश्वसनीयता निर्धारित करता है

छोटे वेंटिलेशन छेदों की एक पंक्ति, जो प्रतीत होती है कि महत्वहीन है, वास्तव में स्विचगियर पावर सिस्टम के लिए विश्वसनीयता डिजाइन का मुख्य विवरण है। यह 20 साल के पूर्ण जीवन चक्र संचालन के दौरान स्विचगियर कैबिनेट की स्थिरता को सीधे प्रभावित करता है। पारंपरिक अनुभवजन्य डिजाइन हमेशा गर्मी लंपटता और सुरक्षा के बीच अंतर्निहित विरोधाभास को तोड़ने में असमर्थ रहा है, जबकि सीएफडी कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता सिमुलेशन तकनीक, डिजिटल, मात्रात्मक और विज़ुअलाइज्ड डिजाइन विधियों के माध्यम से, उद्योग की बाधा को पूरी तरह से तोड़ देती है।

12 केवी स्विचगियर के लिए, जो सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और मध्यम वोल्टेज कोर उपकरणों के बीच सबसे व्यापक अनुप्रयोग परिदृश्य है, परिष्कृत वेंटिलेशन छेद अनुकूलन डिज़ाइन न केवल स्विचगियर वोल्टेज की ऑपरेटिंग विशेषताओं को अनुकूलित कर सकता है, पूर्ण लोड और लंबी अवधि के संचालन के दौरान ओवरहीटिंग को सुनिश्चित नहीं करता है, बल्कि कैबिनेट की सुरक्षात्मक निचली रेखा को भी बनाए रखता है, जटिल कामकाजी परिस्थितियों के क्षरण का विरोध करता है, और उपकरण विफलता दर और संचालन और रखरखाव लागत को काफी कम करता है।

परिशोधन, डिजिटलीकरण और दीर्घकालिक संचालन की दिशा में वितरण उद्योग के वर्तमान परिवर्तन में, स्विचगियर कैबिनेट की विश्वसनीयता प्रतियोगिता अब मुख्य घटकों की एक एकल प्रतियोगिता नहीं है, बल्कि संरचनात्मक विवरण, सिमुलेशन डिजाइन और पूर्ण परिदृश्य अनुकूलन की एक व्यापक प्रतियोगिता है। गर्मी अपव्यय और सुरक्षा के बीच एक सही संतुलन प्राप्त करने के लिए सीएफडी सिमुलेशन के माध्यम से वेंटिलेशन संरचना को अनुकूलित करना वास्तव में मुख्य बाधा है जो सामान्य उत्पादों से उच्च अंत वितरण उपकरण को अलग करता है, और संपूर्ण बिजली प्रणाली के सुरक्षित, स्थिर और दीर्घकालिक संचालन को सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण आधारशिला भी है।

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