智能变电站智能控制柜散热策略研究

张志兵 张佳男

摘要：随着智能变电站的发展，智能电子设备需要在户外一次设备处就地安装。智能控制柜除了需要满足安装于柜体内的电气设备实现原有的功能之外，还需要提供电气设备一个安全适宜的运行环境，具备良好的通风散热和保温能力是至关重要的。基于此，本文对智能变电站智能控制柜散热策略进行深入研究，以供参考。

关键词：智能变电站;智能控制柜;散热策略

引言

近年来，由于国家智能电网的迅速建设，智能控制柜的应用也越来越普及。而智能控制柜内部很容易出现温度过高的情况，而长时间温度过高，对智能柜内部元件的损耗是非常大的，直接影响其使用寿命以及智能柜的正常运转。智能柜温度过高，还会致使设备的安全系数降低，引起智能电网系统不稳定因素以及安全隐患的存在。

1智能控制柜的概述

1.1智能控制柜的结构

（一）机柜温控舱。机柜温控仓中的热交换器可以适应零下45℃到45℃之间的环境工作;温控舱处于机柜的左边位置，其内循环为从温控舱的底部位置出风，顶部位置回风，温控舱的风道设计一定要满足设备的前进风、下进风以及左侧进风的需求;温控系统的电源是从设备舱接入的;温控舱具备安全防护的作用，材料一般使用的是不锈钢材料;温控设备的外循环系统可以在沙尘情况下正常工作。（二）机柜功能设备舱。①机柜的功能设备舱是前开门的形式，前开门一般为双层结构，厚度在25毫米左右。②主设备陈列在温控设备之间，并且和前门的距离差距不能小于75毫米。③机柜的功能设备舱在19英寸的安装结构，其所处的上下左右都是走线区域。（三）机柜顶部结构。机柜的顶部位置需要填充一些隔热材料，主要是为了保护机柜顶部，降低由于太阳直射而对机柜内部元件造成损坏。（四）机柜结构的强度以及刚度。智能控制柜的机械性能要求是特别高的，主要是为了避免机柜装置在经过运输、装卸、安装、环境影响以及长期工作等情况下受到损伤，也可以避免由于无人监管的工作环境下人为破坏对机柜造成的损坏。

1.2智能控制柜的基本功能

（一）温控功能。由于冬天的平均气温比较低，智能控制柜的柜体要具备良好的保温以及加热功能。另外，夏天的气温比较高，太阳照射的时间比较长，且受太阳辐射也比较强烈，机柜自身工作也会产生热量，这时的智能控制柜要具有很好的隔热以及散热功能。（二）除湿功能。由于夏天受强对流天气的影响，下雨比较频繁，这就造成了大气湿毒比较高，且超过了机柜的自身湿度的要求，若是湿度过高，很容使机柜内部的元件受潮、腐蚀。（三）屏蔽电磁干扰功能。智能控制柜通常安装在变电站的外面的一次设备旁边，很容易受到其他设备的电磁干扰。（四）其他功能。智能控制柜出了要具备以上基本功能外，还要具备防水、防尘、防腐蚀以及防虫等功能，智能控制柜只有具备了这些功能，才能安全、平稳的运行，保证智能变电站的正常工作。

2智能变电站控制柜温度调节装置运行影响因素

为确保智能控制柜工作环境的可控、能控、在控以及各类装置设备安全稳定运行，关键是改善智能柜内运行环境。讨论得出改环境的影响因素有以下几个方面：温度：各种高温区域以及各种元件器件的发热;潮湿：如涉水作业的区域，雨天及潮湿天气;雾类：有毒及腐蚀性气体;粉尘：各种粉尘及纤维;干扰：电磁干扰等。以上这些环境因素影响问题的解決，在很多时候又是相互影响的。之前最常见的解决粉尘、雾类影响方法，主要依靠提升元器件和柜体的IP等级来实现，或增加柜体的密封性，但这样会严重影响柜内空气的流动，影响散热。故选择有效统筹解决以上5类问题的方案对于系统运行稳定性是至关重要的。就五个因素影响的作用效果来分析，温湿度的影响对装置正常运行的威胁最为严重。由于智能变电站保护及智能控制柜，就近安装在设备单元内，综合考虑智能变电站对设备的控制要求。智能柜内运行最高温度在52℃左右，部分控制模块及各种分立电子元器件表面温度会更高。按照设计和运行规程要求，智能变电站保护及智能控制柜内的温度不能超过55℃。受季节性的影响，夏季天气炎热，空气湿度大，对装置安全运行的影响最大。

3智能变电站智能控制柜散热策略

3.1加装隔热柜

智能控制柜加装隔热柜时，机柜的侧壁要贴上隔热膜，以此避免阳光照射或其他热源的影响。这种加装隔热柜的方式效果比较差，贴上隔热膜时与未贴的情况下，机柜内部的温度只下降了1℃左右。

3.2加装空调

智能控制柜加装空调，经过冷媒以及压缩机对机柜内部制冷降温。其优点：散热效果好，内外部循环处于隔离状况，可以制冷亦可以加热。缺点：成本高、耗能高、噪音大、维护工作量大、空间占用大。针对其占用空间比较大，可以选择在机柜的柜门或者侧壁位置的外部安装或者以内嵌的形式安装空调。

3.3加装风扇

将机柜的内部与外部相连通，通过加入风扇且加大风量，基本可以让机柜内部温度与外界温度相差不多。使用风扇可以让外部的冷风经过机柜的底部进入到内部，再由柜内的风路变为热量由顶部散出。这种散热方式有一定的优缺点，其优点是：功耗比较低，多个风扇之间可以备份，噪音低、结构简单且成本比较低。其缺点：风扇的使用寿命比较有效，需要经常更换，机柜的内外部循环没有经过隔离，外部灰尘以及水汽很容易进入到机柜内部，切空气中的硫化物等污染物很容易对机柜的元件造成损耗。

3.4加装热交换器

将机柜的内外部相互隔离，从机柜的外底部位置进入热交换器的冷空气是多条路线进入的，对没有直接接触的柜内的循环空气进行冷却，接着从热交换器的顶部位置流出，柜内的循环空气变成冷空气，并从热交换器的底部位置进入到机柜内，设备在散热后形成的热空气再从机柜的顶部进入热交换器，以此往复循环工作。

结束语

总而言之，随着智能变电站的大规模推广，智能控制柜得到了更加广泛的应用，然而在智能控制柜的使用过程中，需考虑的温度因素对其整体性能的影响。因此，本文提出了智能变电站智能控制柜散热的有效策略，期望为今后智能变电站智能控制柜散热方式提供借鉴。

参考文献：

[1]张洋，严华，张永峰.智能变电站户外控制柜风机散热研究及仿真分析[J].CAD/CAM与制造业信息化，2012.

[2]张洋，严华，张永峰.智能变电站户外控制柜风机散热研究及仿真分析[J].CAD/CAM与制造业信息化，2012（10）：49-51.

[3]雷铭，王志林，曹正锋.智能变电站户外柜温湿度控制的研究[J].电力系统装备，2013（3）：74-78.

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