趙昊然　費傳鶴　侯川　項治國　龔文靜

[摘? ? 要]隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，我國的智能化系統(tǒng)也在逐漸進步，智能化變電站的室外機柜在進行溫度控制時，方案也呈現(xiàn)多樣化的趨勢。文章從主動散熱的角度進行探討，對于當前主流的幾種室外機柜溫度控制方法進行系統(tǒng)性的對比，通過對相關問題的研究，希望為當前智能化變電站室外匯控柜溫控方案提出較好解決措施，進而解決由于設備溫度過高而引起整體系統(tǒng)發(fā)生問題，通過對相關問題提出針對性解決措施為同行提供參考。

[關鍵詞]智能化變電站;室外匯控柜;溫度控制

[中圖分類號]TM63 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]With the rapid development of China's economy， China's intelligent system is also gradually improving. When the intelligent substation carries out temperature control in the outdoor cabinet， the scheme also shows a diversified trend. This paper discusses from the perspective of active heat dissipation， systematically compares several current mainstream outdoor cabinet temperature control methods， and hopes to put forward better solutions for the current temperature control scheme of foreign exchange control cabinet in intelligent substation room through the research on relevant problems， so as to solve the problems of the overall system caused by too high equipment temperature， Propose targeted solutions to relevant problems to provide reference for peers.

[Keywords]intelligent substation; outdoor centralized control cabinet; temperature control

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國智能化變電站發(fā)展越來越迅速，在我國多地紛紛投產(chǎn)建成智能變電站。智能變電站的發(fā)展已經(jīng)成為當下電力行業(yè)的主流趨勢，是進一步推動我國電力行業(yè)有效發(fā)展的重要途徑，也是今后變電站構建的一種未來趨勢。但當前智能變電站仍存在很多技術性問題。當前智能變電站中重要的問題之一就是對于室外匯控柜防高溫控制。如果這一關鍵技術問題沒有得到解決，智能變電站就不能有效推動推廣至我國各地。當前我國大多數(shù)變電站在進行設計時，并沒有將室外匯控柜防高溫措施有效地納入當前設計總體方案中，甚至很多設計人員在進行方案規(guī)劃時，并沒有將室外柜的高溫問題進行全盤歸納，納入整體設計方案中。我國快速發(fā)展，氣候也在不斷變化，全球氣候也正在變暖。我國福源遼闊，各地區(qū)氣候均不相同，而近年來氣候不斷惡劣，很多南方地區(qū)在夏季時，平均溫度已經(jīng)超過40 ℃。由于變電站的室外匯控柜長期處于露天狀態(tài)，并且沒有相關遮陽設施。由于長期陽光暴曬，使得柜內(nèi)熱度無法得到有效散發(fā)。整體設備通過防水、防腐蝕、防沙塵的處防護措施，并且長期處于完全封閉的形態(tài)，設備中的熱量不能有效散發(fā)到外界。室外柜中的設備，其電路較多，并且很多終端設備以及數(shù)據(jù)單元通過光纖設備進行連接，進行程序運行時，其整體發(fā)熱量常年較大，所以室外匯控柜的溫度比起外界溫度要高很多。通過檢測人員的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在某些南方地區(qū)夏季溫度最高時，變電站內(nèi)的匯控柜室內(nèi)溫度最高可以達到80 ℃以上。但通常室外匯控柜設備工作溫度要穩(wěn)定在-20～60 ℃，這樣設備才能正常運轉(zhuǎn)。環(huán)境溫度過高會使得機器不能正常運轉(zhuǎn)，超出當前設備所能承受的最高溫度。而變電站的室外匯控柜存在超負荷運轉(zhuǎn)時，會使得整體電路發(fā)生老化，各個元器件性能降低，對整個變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成了威脅，嚴重情況下可能會導致變電站發(fā)生故障，對于電網(wǎng)的安全平穩(wěn)發(fā)電造成極大的消極影響。所以變電站室外匯控柜的溫度控制時，需要給予高度重視，避免因為溫度問題而導致不能平穩(wěn)安全發(fā)電。

1 智能變電站室外匯控柜溫控現(xiàn)狀

當前智能變電站室外匯控柜主要的控制溫度的元件組分為兩部分，其中一部分是隔熱系統(tǒng)。它可以通過隔熱材料將整體結構進行有效隔熱，將外界環(huán)境的熱量有效隔絕，從而確保內(nèi)部溫度的降低。進行表面材料使用時，通常會采用陽光反射率較高的材料，并且整體機箱的材料選用導熱率低的材料。如果外部機箱有太陽直射的地方，可以采用雙層隔熱結構，對太陽光進行有效隔離。另一種方法是主動散熱。主動散熱采用風冷，而風冷又分為直接風冷方法和間接風冷方法。這種散熱方法使得機箱內(nèi)的熱量有效發(fā)散。主動散熱可以將內(nèi)部熱量運輸?shù)酵饨绛h(huán)境中，從而達到變電站室外匯控柜溫度下降的目的。本文主要從當前主動散熱的技術出發(fā)，對主流的室外機柜溫控措施進行有效分析與比較，并結合當前智能變電站的實際情況，來進行方案制定，從而徹底解決變電站的室外匯控柜溫度問題。

2 室外匯控柜溫度控制解決措施

2.1 機柜空調(diào)器單一溫控方案

機柜空調(diào)器單一溫控技術，是指在戶外的匯控柜上安裝空調(diào)器，從而實現(xiàn)對室外匯控柜的降溫目的。機柜空調(diào)器主要由冷凝器、制冷裝置、溫度控制器、蒸發(fā)裝置、鼓風機等多個零部件構成。在采用機柜空調(diào)器控制時，蒸發(fā)器一般位于機箱內(nèi)部;冷凝裝置則在外部蒸發(fā)器中，制冷物質(zhì)在鼓風機的作用下被吹入壓縮機中。容易沸騰的制冷液再進入壓縮機后，由于物理變化會變成液態(tài)材料。在進行制冷時，溫度逐漸上升，當不斷超過機柜內(nèi)的溫度時，熱量則通過冷凝裝置向周圍空間進行熱量發(fā)散。冷凝劑通過毛細管裝置進入后續(xù)的蒸發(fā)裝置中，從而將機箱內(nèi)的全部熱量轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，然后壓縮機將裝置內(nèi)的空氣吸入腔體內(nèi)，排到外界。蒸發(fā)出的熱量在匯控柜內(nèi)不斷循環(huán)，反復制冷，最終實現(xiàn)匯控柜內(nèi)的溫度降低的目的。機柜空調(diào)器傳輸效率較高，其可以將空氣中的水汽以及腐蝕性氣體，阻隔到匯控柜外部，保證了內(nèi)部熱量降低，整體設備在運行時不會出現(xiàn)熱量問題。其次，換熱器在進行熱量交換時，運輸效率較高，可以將內(nèi)部熱量進行運輸。并且整體結構堅固，可以將外部的灰塵以及污漬有效防護，抗腐蝕效果比較好。進行機柜空調(diào)器安裝時，整體安裝過程簡單，并且整體使用的冷卻液環(huán)保節(jié)能。通過搭配監(jiān)控系統(tǒng)，可以對當前工作設備內(nèi)的溫度進行實時監(jiān)控，當發(fā)生問題時，可以及時控制，有效提升了匯控柜溫度控制的安全性以及準確性。但機柜空調(diào)器還存在很多問題，比如，設備運行時能量消耗較大，且設備造價較高，很多變電站不能大規(guī)模使用。

2.2 風扇單一溫控方案

風扇單一溫控方案是在機柜的某些部位進行開孔處理，安裝外部風扇。通過運行風扇將匯控柜內(nèi)部的空氣排入環(huán)境中，將環(huán)境中的冷空氣流入機柜內(nèi)，進而實現(xiàn)匯控柜溫度降低的目的。這種降溫特點有很多優(yōu)勢，降溫方式簡單，功耗較低，在安裝時也比較容易。這種溫度控制方案缺點也十分明顯，由于風扇的準確性與可靠性相對較差，風扇的長期旋轉(zhuǎn)不能對匯控柜溫度下降做到立竿見影的效果，所以導致維修成本進一步增高，設備運行存在的風險也較多。此外由于匯控柜內(nèi)的空氣可以與外界空氣進行直接交換，風扇并不能隔絕掉外部空氣中的水汽以及其他雜質(zhì)氣體，隨著設備的長期運轉(zhuǎn)，會導致匯控柜內(nèi)的灰層集聚，并且由于其他腐蝕物會對內(nèi)部元件造成腐蝕，加速匯控柜內(nèi)設備的老化，使得變電站內(nèi)的設備整體性能下降，從而不能達到穩(wěn)定發(fā)電的效果。

2.3 機柜空調(diào)器+熱交換器的溫度控制

機柜空調(diào)器+熱交換器，這種溫度控制原理是將機柜空調(diào)器與熱交換器進行充分配合，從而實現(xiàn)匯控柜內(nèi)溫度全面降低的目的。設計的總體思路，通過將有規(guī)律的冷空氣進行有效利用，通過熱交換來實現(xiàn)匯控柜內(nèi)部溫度降低的目的。這種溫度控制方案是將匯控柜外的新鮮空氣進行利用，在與匯控柜內(nèi)的空氣進行熱量交換后，再次反送至匯控柜內(nèi)部，柜內(nèi)的空氣與外界環(huán)境不產(chǎn)生直接交換，從而達到了隔絕水汽以及其他腐蝕性氣體的作用，進一步增強了設備的運行穩(wěn)定性。通過智能設備的有效控制，使得熱交換器與機柜空調(diào)器進行有效聯(lián)動，通過信息設備來檢驗當前匯控柜外部的實際溫度，當外界新風的含量不能排出當前匯控柜內(nèi)的熱量時，空調(diào)器就會自動打開，從而穩(wěn)定匯控柜內(nèi)的工作溫度保持在正常范圍中。

通過智能設備的配合，當前這種控制方案在正常工作狀態(tài)時可以將溫度控制在合理的區(qū)間范圍內(nèi)。當熱交換器開始運行時，相關設備會按照當前實際情況來進行運轉(zhuǎn)，從而達到熱量交換的目的。如果此時匯控柜內(nèi)的實際溫度逐漸升高，當溫度達到設定的閾值時，匯控柜內(nèi)的空調(diào)器就會運轉(zhuǎn)，進行熱量交換以及空調(diào)制冷。溫度到達合適溫度時，匯控柜內(nèi)的空調(diào)器則會停止運轉(zhuǎn)，從而穩(wěn)定當前溫度，保持在合適的工作范圍內(nèi)。只要設備外的溫度始終維持一定范圍熱交換器就會一直運轉(zhuǎn)，保證當前匯控柜內(nèi)的實際溫度保持在合理的工作區(qū)間內(nèi)，并且穩(wěn)定運行。

當前這種溫度交換系統(tǒng)通過兩套工作裝置來進一步提高溫度控制的準確性與穩(wěn)定性。對于不同的設備，兩套智能系統(tǒng)可以單獨工作，并且在溫度出現(xiàn)變化時也可以同時進行。這兩套系統(tǒng)在進行工作時比起單一的溫度控制調(diào)節(jié)來看，節(jié)約電能提高40%，使得機柜空調(diào)器的工作時間有效加長，并且將設備使用壽命進一步延長，降低了企業(yè)維護相關設備的費用。并且智能設備可以通過遠程監(jiān)控來實現(xiàn)對于設備的控制，可以及時發(fā)現(xiàn)相關問題。這兩套系統(tǒng)對匯控柜可以進行全面控制，阻止了外界環(huán)境的腐蝕和水汽，進一步提高機柜內(nèi)部的工作穩(wěn)定性，隔絕了各種污染。

2.4 機柜空調(diào)+風扇的溫度控制措施

這種控制方案是指在匯控柜的內(nèi)部，采取機柜空調(diào)裝置與風扇裝置有效結合的方式來實現(xiàn)溫度降低。這種溫度控制方式將風扇作為溫度降低的輔助裝置，在空調(diào)發(fā)生設備故障或者外部溫度較高情況時，來輔助內(nèi)部空調(diào)器的運作。當外界溫度比較低的時候，讓機箱內(nèi)的空調(diào)停止運轉(zhuǎn)，通過風扇來實現(xiàn)匯控柜內(nèi)部與外部環(huán)境的空氣發(fā)生對流，從而將機柜內(nèi)的熱量有效排出到環(huán)境中，將環(huán)境中的冷空氣注入到機箱中，從而實現(xiàn)溫度降低。通過風扇與機柜空調(diào)的有效聯(lián)動，實現(xiàn)機箱內(nèi)空調(diào)器的自動調(diào)節(jié)，外界溫度出現(xiàn)波動時，匯控柜內(nèi)的溫度仍處于正常工作范圍中。這種溫度控制方案成本較低，并且節(jié)約能量，維護費用較低。然而這種控制措施缺點較為明顯，在進行空氣對流時對于匯控柜內(nèi)元器件會造成腐蝕，設備性能下降速度快。

3 結束語

綜上所述，多種匯控柜方案的比較來看，機柜空調(diào)+熱交換器與機柜空調(diào)+風扇，這兩種溫度控制方案比其他的降溫方案明顯有較大優(yōu)勢，可以有效提升當前能源控制效率，以及控制能量消耗，進一步提升設備壽命，從而使得匯控柜能夠可靠運行，進一步提升發(fā)電質(zhì)量，從而為企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟收益。

參考文獻

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