Сравнительное исследование моделирования повышения температуры в кольцевом основном блоке

Кольцевой основной блок представляет собой группу высоковольтных распределительных устройств, смонтированных в стальном металлическом шкафу или изготовленных из собранных разнесенных кольцевых сетевых блоков питания электрооборудования. Общая структура переключателя нагрузки и проводящей цепи состоит из проводящей цепи, которая включает в себя ряд компонентов, составляющих основное ядро кольцевого блока. Однако из-за своей компактной внутренней структуры кольцевой основной блок сталкивается с проблемами рассеивания тепла. Это может привести к термической деформации и старению при длительной эксплуатации в условиях высоких температур. Эти проблемы не только влияют на срок службы агрегата, но и влияют на его изоляционные свойства, создавая риски для безопасности. В частности, повышается вероятность повреждения оборудования и несчастных случаев, связанных с электричеством, что создает значительную угрозу безопасности.

В рамках различных областей исследований ученые провели ряд исследований по повышению температуры распределительных устройств воздушных линий и проанализировали различные факторы, влияющие^{на распределение температуры}. В работе Polykrati et ^al.2 представлена математическая модель для оценки повышения температуры компонентов, установленных в распределительной сети при коротком замыкании. Модель была применена к обычным разъединителям сети, и характеристики результатов были построены в соответствии с различными формами асимметричной части сигнала тока короткого замыкания и начальным значением составляющей постоянного тока короткого замыкания. Гуан и др., с другой стороны, учли контактное сопротивление и электромагнитное отталкивание, построив эквивалентный контактный мост для моделирования контактной границы раздела и далее проанализировали электромагнитно-тепловое поле связи и эксперимент по повышению^{температуры.} Кроме того, исследователи исследовали температурное поле и распределение термических напряжений динамических и статических контактов внутри кольцевого основного блока с помощью моделирования методом конечных элементов, что послужило основой для^{исследования срока службы} автоматических выключателей. Наконец, Мюллер и др. сосредоточились на геометрических характеристиках радиаторов и оценили влияние выбора материала, общей площади поверхности, однородности температуры и максимальной температуры поверхности на тепловые^{характеристики.} Эти исследования позволяют получить ценную информацию и использовать методы для повышения производительности и надежности распределительного устройства, снижения повышения температуры и продления срока службы оборудования. Wang et al. предложили модель глубокого обучения MiNET (MDLM) в среде UPIOT с целью обнаружения диагностики неисправностей электрических кольцевых шкафов, точность идентификации которой составила 99,1%, что значительно выше, чем у других методов⁶. Lei et al. изучили тепловые характеристики шины GIS в стационарном состоянии с использованием метода анализа магнито-жидкостно-термической связи, тем самым оптимизировав диаметр проводника и резервуара на^{основе результатов моделирования} повышения температуры. Ouerdani et al. использовали имитационную модель повышения температуры RMU для определения повышения температуры в критических точках внутри него, тем самым зафиксировав продолжительность максимальной перегрузки для компонентов внутри RMU соответственно⁸. Zheng et al. описали обычную прямоугольную шину в модели сильноточного распределительного устройства, построив двумерную модель и применив метод конечных элементов (FEM) для расчетов электромагнитного поля. Это позволило им получить распределение плотности тока проводника шины и потерь мощности. Шина неправильной формы была разработана с учетом эффектов эффекта близости и скин-эффекта. Эта нестандартная конструкция сборных шин улучшила характеристики обычных прямоугольных шин⁹.

Что касается использования моделирования ледяного дерева, Ван и др. провели моделирование повышения температуры с помощью теорий вихревого поля, поля воздушного потока и температурного поля и обнаружили, что повышение температуры кольцевого основного блока было более серьезным при естественной конвекции. Они успешно снизили уровень повышения температуры, добавив принудительное воздушное охлаждение и улучшив внутреннюю контактную конструкцию¹⁰. Zhu et ^al.11 использовали icepak для моделирования тепловой модели, чтобы сравнить влияние наличия тепловых переходных отверстий на печатной плате и наличия радиаторов на температуру силовых устройств. Наконец, теоретический анализ сравнивается с результатами моделирования для проверки правильности теоретического анализа. Mao et ^al.12 изучали распределение температуры и внутреннего воздушного потока в летних условиях эксплуатации с помощью теплового моделирования на основе программного обеспечения CAE в моделировании icepak. Поставлена задача о том, как повысить эффективность охлаждения и контролировать повышение температуры нескольких посеребренных контактов, а температурные и внутренние контуры воздушного потока, зафиксированные в ходе моделирования, послужат основой для проектирования схемы охлаждения для шести посеребренных контактов, установленных в уплотнительном узле. И наоборот, при использовании стационарного теплового модуля обсуждаются методы моделирования Чжана¹³ для решения тепловой сети ввода высокого давления с использованием альтернативной переходной процедуры. Результаты испытаний и моделирования хорошо согласуются с термоустойчивым и переходными состояниями ввода. Затем результаты переходных процессов используются для оценки перегрузочной способности ввода. Vaimann et ^al.14 разработали и проанализировали аналитическую тепловую модель синхронного реактивного двигателя для прогнозирования температуры его различных компонентов и заданного общего параметра тепловой сети.

В связи с постоянным развитием исследований в области электрооборудования, такого как кольцевые основные блоки, традиционные испытания на повышение температуры и методы производства становятся относительно неэффективными. Таким образом, использование технологии конечных элементов в сочетании с автономными испытаниями позволяет не только решить проблемы стоимости проектирования, но и оперативно внести коррективы и оптимизировать реальные проблемы на основе моделирования. Исходя из упомянутых выше результатов исследований, использование ANSYS Icepak и стационарной термосвязи для сравнительного анализа упоминается редко. Таким образом, в протоколе описывается механизм исследования конечных элементов, используются численные и морфологические комбинации для создания конечно-элементной имитационной модели повышения температуры для корпуса, а также обсуждается конечно-элементная имитационная модель повышения температуры, основанная на результатах двух аналитических модулей путем сравнения результатов двух модулей моделирования. Путем сравнения двух модулей моделирования мы получим характеристики тренда повышения температуры кольцевого основного блока и найдем наиболее применимый метод, чтобы обеспечить необходимую основу и исследовательские идеи для стратегии смягчения повышения температуры кольцевого основного блока.