リング本体の温度上昇シミュレーションの比較検討

要約

本稿では、リング本体の温度上昇問題に、簡易モデルを確立し、2つの温度場解モジュールで比較解析を行うことで対処します。

要約

リングメインユニット(RMU)は、電力の接続と配電に使用される配電システムの重要なデバイスです。しかし、そのコンパクトな内部構造と高電流負荷のため、熱放散の問題が特に顕著です。この問題に対処するために、この研究では、有限要素シミュレーション手法を使用して、実際の動作条件下での導体のオーム損失を正確に解き、さまざまなコンポーネントのオーム損失データを取得する、簡略化されたRMUモデルを革新的に提案します。これは、このような包括的なアプローチを使用してRMUの温度上昇問題を詳細に調査した初めてのものです。その後、2つの異なる温度場解析モジュールを使用して温度場を解き、シミュレーション結果を詳細に比較および解析して、温度分布の類似点、相違点、および傾向を特定しました。この結果は、対流熱伝達を考慮した温度場解モデルの方が精度が高く、実際の動作条件に合致していることを示しています。この研究は、RMUの設計と最適化のための革新的なアプローチと実用的なソリューションを提供します。今後の研究では、高電圧および超高電圧のRMUやその他の電気機器の構造設計と必須の検証問題に対処するためのマルチフィジックス連成解析手法をさらに探求し、エンジニアリング設計に重要な洞察を提供することができます。

概要

リングメインユニットは、スチール製の金属製キャビネットに取り付けられた、または電気機器の組み立てられた間隔を空けたリングネットワーク電源ユニットで作られた高電圧開閉装置のグループです。ロードスイッチと導電回路の全体的な構造は、リングユニットのメインコアを構成するいくつかのコンポーネントを含む導電回路で構成されています。しかし、内部構造がコンパクトなため、リング本体は放熱性に課題があります。これにより、高温環境で長期間運転すると、熱変形や経年劣化につながる可能性があります。これらの問題は、ユニットの耐用年数に影響を与えるだけでなく、その絶縁特性にも影響を及ぼし、安全上のリスクをもたらします。特に、機器の損傷や電気事故が発生する可能性が高くなり、重大な安全上の問題を引き起こします。

さまざまな研究分野で、学者は架空送電線開閉装置の温度上昇に関する一連の研究を行い、温度分布に影響を与えるさまざまな要因を分析してきました¹。Polykrati et ^al.2では、短絡障害時の配電ネットワークに設置された部品の温度上昇を推定するための数学的モデルが提示されています。このモデルは、ネットワークの一般的な切断スイッチに適用され、結果の特性は、短絡電流波形の非対称部分のさまざまな形式と短絡DC電流成分の初期値に従ってプロットされま....

プロトコル

1.モデル

注:リング本体(図1A)の構造が複雑なため、リング本体の操作を簡素化するためにオンライン設計ソフトウェアが選択されました。

1. モデリングの簡素化
   1. モデルを部分的に簡略化し、RMUのエアボックスセクションを維持しながら、絶縁シャフト、固定ボルト、ナット、シーリングコンポーネント、圧力サポートブラケットなどの他のコンポーネントを取り外したり簡略化したりします。簡略化されたバージョンを(図1B)に示します。
      1. 630Aタイプのリング本体を簡略化する過程で、サーキットブレーカー室と計器ボックスと多くの固定ボルトとナットをつなげている絶縁シャフトを取り外します。シーリング部品と保圧ブラケットを取り出し、全体のセットアップが同じ導電電流を持ち、真空回路ブレーカー、回路ブレーカー固定プレート、および静的接点と真空回路ブレーカーのみが保持されることを保証することを前提として、絶縁された静的ビームの静的接点を下分岐バスバーに接続します。
      2. 真空回路ブレーカー、回路ブレーカー固定プレート、静電気接点、および真空回路ブレーカーブロッキングプレートのみを保持します。全体として、モデルからボルトとガスケット....

ディスカッション

この論文は、エンジニアリングモデリングソフトウェアと有限要素ソフトウェアに基づくリングキャビネットの温度上昇の比較シミュレーション分析であり、実際の温度上昇状況に最適な解決策を2つの有限要素温度場ソリューションモジュールによって分析します。熱管理は、電子部品の高効率と信頼性を維持するための重要かつ不可欠なコンポーネントとして

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Air	/	/	Conventional gases
Aluminum	/	/	Alloy Materials
Copper	/	/	Alloy Materials
Icepak	ANSYS company	ANSYS 2021R1	A CFD thermal simulation software
PC hosting	/	12th Generation Intel(R) Core(TM) i5-13500F CPU	Host computer equipment
SolidWorks	Subsidiary of Dassault Systemes	SolidWorks2021	An engineering software drawing tool
Steady-state thermal	ANSYS company	ANSYS 2021R1	A thermal simulation solution tool