열 하중의 보호 전력 그리드의 역할

Power Grid의 열 하중 초과 이해

열 하중 초과는 전력 격자에 있는 전기 성분이 그들의 디자인한 온도 한계를 넘어 작동할 때 발생합니다. 변압기, 차단기, 공통로 및 전송선은 전부 최대 정격 온도를 비치하고 있습니다. 현재 교류가 이 문턱을 초과할 때 갑작스러운 수요 스파이크, 결함 상태, 또는 inadequate 짐 관리 - 초과 열은 위로 건설합니다. 이 열은 절연제 노후화, 증가 저항 손실을 가속하고, 체크를 남겨둔 경우에 캐스케이드 실패로 지도할 수 있습니다.

현대 격자에서, 열 하중 초과의 위험은 일어나고 있습니다. 태양과 바람과 같은 재생 가능한 에너지 소스는 전력 흐름에 있는 급속한 변동을 일으키는 변하기 쉬운을 소개합니다. 그 사이에, 수송과 난방의 선택은 새로운 첨단 요구를 추가합니다. 적당한 mitigation 없이, 열 응력은 성분 실패의 주요한 원인 및 계획되지 않는 정전이 됩니다.

Overheating에 의해 이용되는 일반적인 실패 형태

열 하중 초과는 몇몇 손상 방법에서 나타날 수 있습니다. 예를 들면, 변압기 감기는 열 종류 등급 (예를들면, 종류 A 105°C의 종류 B 130°C)를 초과할 수 있고 절연제 고장 및 단락을 일으키는 원인이 됩니다. 개폐에서는, 과열은 기름 채워진 투관을 약하게 할 수 있고 차단기에 있는 접촉 용접을 일으키는 원인이 됩니다. 전송 선에, 과량 현재는 지휘자를 가열합니다; 바람과 주위 온도가 불능하, 선을 감소시키기 위하여 선을, 멈춤나사성 불균형의 원인을 감소시키거나.

북미 전기 신뢰성 공사 (NERC)의 데이터는 열 하중이 주요 그리드 방해에 기여 요인으로 자주 인용된다는 것을 보여줍니다. 예를 들어 2003 동북 정전은 일련의 라인 여행에 의해 방아쇠를 밟고 열 모니터링을 유도하는 많은 링크되었습니다.

열 방패의 기능

전력망의 열 방패는 열원 (콘덕터, 감기, 아크) 및 과민한 성분 (합성, 통제 전자공학, 인간 통신수) 사이 의도적인 열 장벽 또는 흩어지기 층으로 봉사합니다. 그들은 열을 3개의 1 차적인 기계장치에 의해 처리합니다: 반사, 흡수 및 흩어지기.

Reflection: 반사경화(예: 광택, 알루미늄, 세라믹 코팅) 반송 적외선 방사선을 장비에서 멀리, 방사성 열 이익을 감소.
흡입: 고열용량(예:상 변속재, 흑연 복합물)을 함유한 재료는 열에너지를 흡수하고, 과도한 하중에 대한 온도 상승을 지연시킵니다.
Dissipation: Active or passive cooling system-fins, heat pipe, 강제적인 공기 - 수채에 열을 습득, 현지화된 핫스팟을 방지.

실제로 잘 설계된 열 방패 시스템은 안전 온도 창 내에서 중요한 그리드 자산을 유지하기위한이 메커니즘을 결합하여 결함 또는 피크 수요에도 적합합니다.

Heat Shields가 적용된 곳

열 방패는 1개 크기 적합 전부 아닙니다. 그들의 배치는 성분과 그것의 실패 형태에 달려 있습니다. 변압기에서는, 열 방패는 감기와 탱크 벽 사이에서 가장 핫한 반점 온도를 낮추기 위하여 설치될 수 있습니다. 변전소에서, 아크 저항하는 개폐기는 통신수에서 떨어져 뜨거운 가스를 끊기 위하여 방패를 이용합니다. 전송 선에, 열 방패는 지휘자에 세라믹 코팅의 모양을 태양 난방을 감소시키기 위하여 가지고 갈지도 모릅니다, 또는 공기역학 장치는 냉각을 강화하기 위하여 이용됩니다.

Key 응용 분야는 다음과 같습니다:

지하변 변압기 및 원자로]
고전압 스위퍼 및 회로 차단기
버스바 및 케이블 조인트
송금 및 유통라인(특히 화재 프로네 지역에서)
전원전자(변환자, 인버터), HVDC 및 재생가능

열 방패와 그들의 일 원리의 유형

반사 코팅

반사 코팅은 표면에 적용되어있어 방사성 열원을 직면합니다. 일반적인 정립은 알루미늄 충전 페인트, 세라믹 마이크로 구체 및 다중층 유전체 스택을 포함합니다. 예를 들어 변압기 탱크에 높은 알베토 코팅은 직접 오일 및 감기 온도를 낮추는 최대 40 %의 태양열 열 이익을 줄일 수 있습니다. 이 코팅은 팽창성이 뛰어나고 실외 장비에 인기가 있습니다.

격리 장벽

절연 장벽 제한 전도성 및 간접 열 전달. 에어로젤 담요, 미네랄 울 및 고온 polyimide 필름과 같은 재료는 민감한 전자 또는 구조적 요소에서 별도의 핫 부품에 사용됩니다. 밀폐 된 개폐기, 열 방패로 만든 아크 플래시 이벤트에서 유리 강화 에폭시 디버 핫 가스로 만든, 인근 계측 및 인력을 보호.

Active Cooling 시스템

수동식 보호는 수동식 보호를 넘어 이동. 강제적인 공기 체계, 물 냉각된 열 싱크 및 액체 침수 냉각은 고성능 변압기, 전력 전자공학 및 지하 케이블에서 배치됩니다. 큰 변전소에서, 팬은 온도 감지기에 의해 온도 감지기에 의해 온도 감지기에 의해 감기 온도가 setpoint를 초과할 때 발사될지도 모릅니다. 더 진보된 체계 사용은 냉각장치로 냉각하는 단계 변화 높은 열 유출 제거를 달성하기 위하여 냉각합니다.

단계 변화 물자 (PCMs)와 열 저장

PCMs는 물자 변화 단계 도중 녹는, 유지에 의하여 과부하 도중 열을 흡수합니다. 격자 신청을 위해, 파라핀 왁스 소금물과 같은 PCMs는, 또는 금속 합금 케이블 변압기 핵심의 주위에 열 방패에서 끼워넣을 수 있습니다. 그들은 열충격 흡수제로 작동하고, 가동 시간을 재도 짐에 올리거나 온도가 긴 전에 백업 냉각을 활성화하는 것을 주저합니다.

Heat Shield 구현의 이점

안전: 유지 보수 인력을 위한 감소된 표면 온도 저탄력 및 아크 사건에 있는 화재 위험을 감소.
유출된 자산 생활: 연속 작동 온도에 있는 각 10°C 감소는 보충 사이 몇몇 실패 및 더 긴 간격으로 개조하는 (Arrhenius 법에 따라 두 배 절연제 생활을 할 수 있습니다.
Improved reliability: 열 방패는 과열 릴레이의 간섭을 방지하고 피크 부하 동안 캐스케이프 결함의 악취를 감소시킵니다.
용량 헤드룸: 열을 더 효과적으로 관리함으로써 기존의 인프라는 새로운 라인이나 변압기를 위한 더 높은 전류를 안전하게 운반할 수 있습니다.
Operational Saving: 낮은 열 응력은 유지 보수 주파수와 비상 수리 비용을 줄이고, 활성 냉각 시스템 (조각)은 저항 손실 감소로 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

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Heat Shield 기술에 대한 미래 개발

나노 물질 및 메타 물질

탄소 나노 튜브 코팅은 나노 기술을 활용합니다. 탄소 나노 튜브 코팅은 1 개의 축을 따라 탁월한 높은 열 전도성을 제공하며, 방향 열을 핫 스팟에서 멀리 퍼지는 가능하게합니다. 그래 핀 기반 필름은 반사력과 강도를 결합하여 정전기 및 유연한 구성 요소를 모두 가능하게합니다. 메타 물질은 전자기 및 열 특성을 사용하여 설계되어 역 흐름을 막는 동안 민감한 영역에서 열을 수동으로 직접 전달할 수 있습니다.

스마트 코팅 및 적응 표면

Adaptive 열 관리는 수평선에 있습니다. 스마트 코팅은 온도에 대한 응답에 대한 그들의 emissivity 또는 반사력을 변경합니다. 예를 들어, vanadium 이산화는 적외선 스펙트럼에 반영하기 위해 투명하게 전환하는 68°C 근처의 금속 절연체 전환을 겪습니다. 열 방패로 통합되면 활성 센서 또는 제어 루프없이 구성 요소 접근 위험 임계값으로 자동으로 열 이익을 줄일 수 있습니다.

Digital Twins 및 IoT와 통합

미래 열 방패는 순간 감시로 켤 것입니다. 묻힌 온도 감지기 (섬유 Bragg 격자판, 열전대) 급식 자료는 현재 짐과 날씨의 밑에 열 진화를 예측하는 디지털 방식으로 쌍둥이 모형으로 먹이는 자료. 잠재적인 하중 초과가 검출될 때, 모형은 짐 헛간을 추천하거나 활동적인 냉각을 시작할 수 있습니다. 물자 과학과 디지털 방식으로 공구의 이 융해는 더 넓은 격자 보호 생태계의 열 방패 부분을 만듭니다.

도전과 생각

열 차폐는 열 차폐에 의해 생성됩니다. 열 차폐는 열 차폐의 열을 막기 위하여, 특히 끊기게 할 수 있습니다. 예를 들면, 기류를 막는 격리 장벽은, 실제로 인접한 성분의 온도를 올릴 수 있습니다. 게다가, 열 차폐는 무게를 추가하고 비용을, 그래서 수명주기 분석은 근본적입니다. 활동적인 냉각 장치는 에너지를 소모하고 정비 점을 소개합니다; 그들은 열 전기 환경 (EMI, 변전소)를 내의 반항하는 저항하기 위하여 디자인됩니다.

표준 몸은 이러한 기술을 해결하기 시작합니다. IEEE C57.91 및 IEC 60076-12는 변압기 열 성능에 대한 지침을 제공하며 향후 개정은 열 방패에 대한 규정 된 테스트 방법을 포함 할 것으로 예상됩니다. 열 방패를 채택하는 유틸리티는 지역 조건에서 성능 검증하기 위해 시뮬레이션 및 현장 평가를 수행해야합니다.