智能變電站智能控制柜散熱策略研究

張志兵 張佳男

摘要：隨著智能變電站的發(fā)展，智能電子設(shè)備需要在戶外一次設(shè)備處就地安裝。智能控制柜除了需要滿足安裝于柜體內(nèi)的電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)原有的功能之外，還需要提供電氣設(shè)備一個(gè)安全適宜的運(yùn)行環(huán)境，具備良好的通風(fēng)散熱和保溫能力是至關(guān)重要的。基于此，本文對智能變電站智能控制柜散熱策略進(jìn)行深入研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站;智能控制柜;散熱策略

引言

近年來，由于國家智能電網(wǎng)的迅速建設(shè)，智能控制柜的應(yīng)用也越來越普及。而智能控制柜內(nèi)部很容易出現(xiàn)溫度過高的情況，而長時(shí)間溫度過高，對智能柜內(nèi)部元件的損耗是非常大的，直接影響其使用壽命以及智能柜的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。智能柜溫度過高，還會(huì)致使設(shè)備的安全系數(shù)降低，引起智能電網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定因素以及安全隱患的存在。

1智能控制柜的概述

1.1智能控制柜的結(jié)構(gòu)

（一）機(jī)柜溫控艙。機(jī)柜溫控倉中的熱交換器可以適應(yīng)零下45℃到45℃之間的環(huán)境工作;溫控艙處于機(jī)柜的左邊位置，其內(nèi)循環(huán)為從溫控艙的底部位置出風(fēng)，頂部位置回風(fēng)，溫控艙的風(fēng)道設(shè)計(jì)一定要滿足設(shè)備的前進(jìn)風(fēng)、下進(jìn)風(fēng)以及左側(cè)進(jìn)風(fēng)的需求;溫控系統(tǒng)的電源是從設(shè)備艙接入的;溫控艙具備安全防護(hù)的作用，材料一般使用的是不銹鋼材料;溫控設(shè)備的外循環(huán)系統(tǒng)可以在沙塵情況下正常工作。（二）機(jī)柜功能設(shè)備艙。①機(jī)柜的功能設(shè)備艙是前開門的形式，前開門一般為雙層結(jié)構(gòu)，厚度在25毫米左右。②主設(shè)備陳列在溫控設(shè)備之間，并且和前門的距離差距不能小于75毫米。③機(jī)柜的功能設(shè)備艙在19英寸的安裝結(jié)構(gòu)，其所處的上下左右都是走線區(qū)域。（三）機(jī)柜頂部結(jié)構(gòu)。機(jī)柜的頂部位置需要填充一些隔熱材料，主要是為了保護(hù)機(jī)柜頂部，降低由于太陽直射而對機(jī)柜內(nèi)部元件造成損壞。（四）機(jī)柜結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及剛度。智能控制柜的機(jī)械性能要求是特別高的，主要是為了避免機(jī)柜裝置在經(jīng)過運(yùn)輸、裝卸、安裝、環(huán)境影響以及長期工作等情況下受到損傷，也可以避免由于無人監(jiān)管的工作環(huán)境下人為破壞對機(jī)柜造成的損壞。

1.2智能控制柜的基本功能

（一）溫控功能。由于冬天的平均氣溫比較低，智能控制柜的柜體要具備良好的保溫以及加熱功能。另外，夏天的氣溫比較高，太陽照射的時(shí)間比較長，且受太陽輻射也比較強(qiáng)烈，機(jī)柜自身工作也會(huì)產(chǎn)生熱量，這時(shí)的智能控制柜要具有很好的隔熱以及散熱功能。（二）除濕功能。由于夏天受強(qiáng)對流天氣的影響，下雨比較頻繁，這就造成了大氣濕毒比較高，且超過了機(jī)柜的自身濕度的要求，若是濕度過高，很容使機(jī)柜內(nèi)部的元件受潮、腐蝕。（三）屏蔽電磁干擾功能。智能控制柜通常安裝在變電站的外面的一次設(shè)備旁邊，很容易受到其他設(shè)備的電磁干擾。（四）其他功能。智能控制柜出了要具備以上基本功能外，還要具備防水、防塵、防腐蝕以及防蟲等功能，智能控制柜只有具備了這些功能，才能安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，保證智能變電站的正常工作。

2智能變電站控制柜溫度調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行影響因素

為確保智能控制柜工作環(huán)境的可控、能控、在控以及各類裝置設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)鍵是改善智能柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境。討論得出改環(huán)境的影響因素有以下幾個(gè)方面：溫度：各種高溫區(qū)域以及各種元件器件的發(fā)熱;潮濕：如涉水作業(yè)的區(qū)域，雨天及潮濕天氣;霧類：有毒及腐蝕性氣體;粉塵：各種粉塵及纖維;干擾：電磁干擾等。以上這些環(huán)境因素影響問題的解決，在很多時(shí)候又是相互影響的。之前最常見的解決粉塵、霧類影響方法，主要依靠提升元器件和柜體的IP等級來實(shí)現(xiàn)，或增加柜體的密封性，但這樣會(huì)嚴(yán)重影響柜內(nèi)空氣的流動(dòng)，影響散熱。故選擇有效統(tǒng)籌解決以上5類問題的方案對于系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。就五個(gè)因素影響的作用效果來分析，溫濕度的影響對裝置正常運(yùn)行的威脅最為嚴(yán)重。由于智能變電站保護(hù)及智能控制柜，就近安裝在設(shè)備單元內(nèi)，綜合考慮智能變電站對設(shè)備的控制要求。智能柜內(nèi)運(yùn)行最高溫度在52℃左右，部分控制模塊及各種分立電子元器件表面溫度會(huì)更高。按照設(shè)計(jì)和運(yùn)行規(guī)程要求，智能變電站保護(hù)及智能控制柜內(nèi)的溫度不能超過55℃。受季節(jié)性的影響，夏季天氣炎熱，空氣濕度大，對裝置安全運(yùn)行的影響最大。

3智能變電站智能控制柜散熱策略

3.1加裝隔熱柜

智能控制柜加裝隔熱柜時(shí)，機(jī)柜的側(cè)壁要貼上隔熱膜，以此避免陽光照射或其他熱源的影響。這種加裝隔熱柜的方式效果比較差，貼上隔熱膜時(shí)與未貼的情況下，機(jī)柜內(nèi)部的溫度只下降了1℃左右。

3.2加裝空調(diào)

智能控制柜加裝空調(diào)，經(jīng)過冷媒以及壓縮機(jī)對機(jī)柜內(nèi)部制冷降溫。其優(yōu)點(diǎn)：散熱效果好，內(nèi)外部循環(huán)處于隔離狀況，可以制冷亦可以加熱。缺點(diǎn)：成本高、耗能高、噪音大、維護(hù)工作量大、空間占用大。針對其占用空間比較大，可以選擇在機(jī)柜的柜門或者側(cè)壁位置的外部安裝或者以內(nèi)嵌的形式安裝空調(diào)。

3.3加裝風(fēng)扇

將機(jī)柜的內(nèi)部與外部相連通，通過加入風(fēng)扇且加大風(fēng)量，基本可以讓機(jī)柜內(nèi)部溫度與外界溫度相差不多。使用風(fēng)扇可以讓外部的冷風(fēng)經(jīng)過機(jī)柜的底部進(jìn)入到內(nèi)部，再由柜內(nèi)的風(fēng)路變?yōu)闊崃坑身敳可⒊?。這種散熱方式有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是：功耗比較低，多個(gè)風(fēng)扇之間可以備份，噪音低、結(jié)構(gòu)簡單且成本比較低。其缺點(diǎn)：風(fēng)扇的使用壽命比較有效，需要經(jīng)常更換，機(jī)柜的內(nèi)外部循環(huán)沒有經(jīng)過隔離，外部灰塵以及水汽很容易進(jìn)入到機(jī)柜內(nèi)部，切空氣中的硫化物等污染物很容易對機(jī)柜的元件造成損耗。

3.4加裝熱交換器

將機(jī)柜的內(nèi)外部相互隔離，從機(jī)柜的外底部位置進(jìn)入熱交換器的冷空氣是多條路線進(jìn)入的，對沒有直接接觸的柜內(nèi)的循環(huán)空氣進(jìn)行冷卻，接著從熱交換器的頂部位置流出，柜內(nèi)的循環(huán)空氣變成冷空氣，并從熱交換器的底部位置進(jìn)入到機(jī)柜內(nèi)，設(shè)備在散熱后形成的熱空氣再從機(jī)柜的頂部進(jìn)入熱交換器，以此往復(fù)循環(huán)工作。

結(jié)束語

總而言之，隨著智能變電站的大規(guī)模推廣，智能控制柜得到了更加廣泛的應(yīng)用，然而在智能控制柜的使用過程中，需考慮的溫度因素對其整體性能的影響。因此，本文提出了智能變電站智能控制柜散熱的有效策略，期望為今后智能變電站智能控制柜散熱方式提供借鑒。

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