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展，智能電子設備需要在戶外一次設備處就地安裝。智能控制柜除了需要滿足安裝于柜體內的電氣設備實現原有的功能之外，還需要提供電氣設備一個安全適宜的運行環境，具備良好的通風散熱和保溫能力是至關重要的。基于此，本文對智能變電站智能控制柜散熱策略進行深入研究，以供參考。

關鍵詞：智能變電站;智能控制柜;散熱策略

引言

近年來，由于國家智能電網的迅速建設，智能控制柜的應用也越來越普及。而智能控制柜內部很容易出現溫度過高的情況，而長時間溫度過高，對智能柜內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轉。智能柜溫度過高，還會致使設備的安全系數降低，引起智能電網系統不穩定因素以及安全隱患的存在。

1智能控制柜的概述

1.1智能控制柜的結構

（一）機柜溫控艙。機柜溫控倉中的熱交換器可以適應零下45℃到45℃之間的環境工作;溫控艙處于機柜的左邊位置，其內循環為從溫控艙的底部位置出風，頂部位置回風，溫控艙的風道設計一定要滿足設備的前進風、下進風以及左側進風的需求;溫控系統的電源是從設備艙接入的;溫控艙具備安全防護的作用，材料一般使用的是不銹鋼材料;溫控設備的外循環系統可以在沙塵情況下正常工作。（二）機柜功能設備艙。①機柜的功能設備艙是前開門的形式，前開門一般為雙層結構，厚度在25毫米左右。②主設備陳列在溫控設備之間，并且和前門的距離差距不能小于75毫米。③機柜的功能設備艙在19英寸的安裝結構，其所處的上下左右都是走線區域。（三）機柜頂部結構。機柜的頂部位置需要填充一些隔熱材料，主要是為了保護機柜頂部，降低由于太陽直射而對機柜內部元件造成損壞。（四）機柜結構的強度以及剛度。智能控制柜的機械性能要求是特別高的，主要是為了避免機柜裝置在經過運輸、裝卸、安裝、環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管的工作環境下人為破壞對機柜造成的損壞。

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，太陽照射的時間比較長，且受太陽輻射也比較強烈，機柜自身工作也會產生熱量，這時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，且超過了機柜的自身濕度的要求，若是濕度過高，很容使機柜內部的元件受潮、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備旁邊，很容易受到其他設備的電磁干擾。（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、平穩的運行，保證智能變電站的正常工作。

2智能變電站控制柜溫度調節裝置運行影響因素

為確保智能控制柜工作環境的可控、能控、在控以及各類裝置設備安全穩定運行，關鍵是改善智能柜內運行環境。討論得出改環境的影響因素有以下幾個方面：溫度：各種高溫區域以及各種元件器件的發熱;潮濕：如涉水作業的區域，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。以上這些環境因素影響問題的解決，在很多時候又是相互影響的。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等級來實現，或增加柜體的密封性，但這樣會嚴重影響柜內空氣的流動，影響散熱。故選擇有效統籌解決以上5類問題的方案對于系統運行穩定性是至關重要的。就五個因素影響的作用效果來分析，溫濕度的影響對裝置正常運行的威脅最為嚴重。由于智能變電站保護及智能控制柜，就近安裝在設備單元內，綜合考慮智能變電站對設備的控制要求。智能柜內運行最高溫度在52℃左右，部分控制模塊及各種分立電子元器件表面溫度會更高。按照設計和運行規程要求，智能變電站保護及智能控制柜內的溫度不能超過55℃。受季節性的影響，夏季天氣炎熱，空氣濕度大，對裝置安全運行的影響最大。

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，機柜的側壁要貼上隔熱膜，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，貼上隔熱膜時與未貼的情況下，機柜內部的溫度只下降了1℃左右。

3.2加裝空調

智能控制柜加裝空調，經過冷媒以及壓縮機對機柜內部制冷降溫。其優點：散熱效果好，內外部循環處于隔離狀況，可以制冷亦可以加熱。缺點：成本高、耗能高、噪音大、維護工作量大、空間占用大。針對其占用空間比較大，可以選擇在機柜的柜門或者側壁位置的外部安裝或者以內嵌的形式安裝空調。

3.3加裝風扇

將機柜的內部與外部相連通，通過加入風扇且加大風量，基本可以讓機柜內部溫度與外界溫度相差不多。使用風扇可以讓外部的冷風經過機柜的底部進入到內部，再由柜內的風路變為熱量由頂部散出。這種散熱方式有一定的優缺點，其優點是：功耗比較低，多個風扇之間可以備份，噪音低、結構簡單且成本比較低。其缺點：風扇的使用壽命比較有效，需要經常更換，機柜的內外部循環沒有經過隔離，外部灰塵以及水汽很容易進入到機柜內部，切空氣中的硫化物等污染物很容易對機柜的元件造成損耗。

3.4加裝熱交換器

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

結束語

總而言之，隨著智能變電站的大規模推廣，智能控制柜得到了更加廣泛的應用，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。

參考文獻：

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[2]張洋，嚴華，張永峰.智能變電站戶外控制柜風機散熱研究及仿真分析[J].CAD/CAM與制造業信息化，2012（10）：49-51.

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