智能化变电站室外汇控柜温控方案

赵昊然　费传鹤　侯川　项治国　龚文静

[摘    要]随着我国经济快速发展，我国的智能化系统也在逐渐进步，智能化变电站的室外机柜在进行温度控制时，方案也呈现多样化的趋势。文章从主动散热的角度进行探讨，对于当前主流的几种室外机柜温度控制方法进行系统性的对比，通过对相关问题的研究，希望为当前智能化变电站室外汇控柜温控方案提出较好解决措施，进而解决由于设备温度过高而引起整体系统发生问题，通过对相关问题提出针对性解决措施为同行提供参考。

[关键词]智能化变电站;室外汇控柜;温度控制

[中图分类号]TM63 [文献标志码]A [文章编号]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

随着我国经济的快速发展，我国智能化变电站发展越来越迅速，在我国多地纷纷投产建成智能变电站。智能变电站的发展已经成为当下电力行业的主流趋势，是进一步推动我国电力行业有效发展的重要途径，也是今后变电站构建的一种未来趋势。但当前智能变电站仍存在很多技术性问题。当前智能变电站中重要的问题之一就是对于室外汇控柜防高温控制。如果这一关键技术问题没有得到解决，智能变电站就不能有效推动推广至我国各地。当前我国大多数变电站在进行设计时，并没有将室外汇控柜防高温措施有效地纳入当前设计总体方案中，甚至很多设计人员在进行方案规划时，并没有将室外柜的高温问题进行全盘归纳，纳入整体设计方案中。我国快速发展，气候也在不断变化，全球气候也正在变暖。我国福源辽阔，各地区气候均不相同，而近年来气候不断恶劣，很多南方地区在夏季时，平均温度已经超过40 ℃。由于变电站的室外汇控柜长期处于露天状态，并且没有相关遮阳设施。由于长期阳光暴晒，使得柜内热度无法得到有效散发。整体设备通过防水、防腐蚀、防沙尘的处防护措施，并且长期处于完全封闭的形态，设备中的热量不能有效散发到外界。室外柜中的设备，其电路较多，并且很多终端设备以及数据单元通过光纤设备进行连接，进行程序运行时，其整体发热量常年较大，所以室外汇控柜的温度比起外界温度要高很多。通过检测人员的调查发现，在某些南方地区夏季温度最高时，变电站内的汇控柜室内温度最高可以达到80 ℃以上。但通常室外汇控柜设备工作温度要稳定在-20～60 ℃，这样设备才能正常运转。环境温度过高会使得机器不能正常运转，超出当前设备所能承受的最高温度。而变电站的室外汇控柜存在超负荷运转时，会使得整体电路发生老化，各个元器件性能降低，对整个变电站系统的稳定性造成了威胁，严重情况下可能会导致變电站发生故障，对于电网的安全平稳发电造成极大的消极影响。所以变电站室外汇控柜的温度控制时，需要给予高度重视，避免因为温度问题而导致不能平稳安全发电。

1 智能变电站室外汇控柜温控现状

当前智能变电站室外汇控柜主要的控制温度的元件组分为两部分，其中一部分是隔热系统。它可以通过隔热材料将整体结构进行有效隔热，将外界环境的热量有效隔绝，从而确保内部温度的降低。进行表面材料使用时，通常会采用阳光反射率较高的材料，并且整体机箱的材料选用导热率低的材料。如果外部机箱有太阳直射的地方，可以采用双层隔热结构，对太阳光进行有效隔离。另一种方法是主动散热。主动散热采用风冷，而风冷又分为直接风冷方法和间接风冷方法。这种散热方法使得机箱内的热量有效发散。主动散热可以将内部热量运输到外界环境中，从而达到变电站室外汇控柜温度下降的目的。本文主要从当前主动散热的技术出发，对主流的室外机柜温控措施进行有效分析与比较，并结合当前智能变电站的实际情况，来进行方案制定，从而彻底解决变电站的室外汇控柜温度问题。

2 室外汇控柜温度控制解决措施

2.1 机柜空调器单一温控方案

机柜空调器单一温控技术，是指在户外的汇控柜上安装空调器，从而实现对室外汇控柜的降温目的。机柜空调器主要由冷凝器、制冷装置、温度控制器、蒸发装置、鼓风机等多个零部件构成。在采用机柜空调器控制时，蒸发器一般位于机箱内部;冷凝装置则在外部蒸发器中，制冷物质在鼓风机的作用下被吹入压缩机中。容易沸腾的制冷液再进入压缩机后，由于物理变化会变成液态材料。在进行制冷时，温度逐渐上升，当不断超过机柜内的温度时，热量则通过冷凝装置向周围空间进行热量发散。冷凝剂通过毛细管装置进入后续的蒸发装置中，从而将机箱内的全部热量转化为气态，然后压缩机将装置内的空气吸入腔体内，排到外界。蒸发出的热量在汇控柜内不断循环，反复制冷，最终实现汇控柜内的温度降低的目的。机柜空调器传输效率较高，其可以将空气中的水汽以及腐蚀性气体，阻隔到汇控柜外部，保证了内部热量降低，整体设备在运行时不会出现热量问题。其次，换热器在进行热量交换时，运输效率较高，可以将内部热量进行运输。并且整体结构坚固，可以将外部的灰尘以及污渍有效防护，抗腐蚀效果比较好。进行机柜空调器安装时，整体安装过程简单，并且整体使用的冷却液环保节能。通过搭配监控系统，可以对当前工作设备内的温度进行实时监控，当发生问题时，可以及时控制，有效提升了汇控柜温度控制的安全性以及准确性。但机柜空调器还存在很多问题，比如，设备运行时能量消耗较大，且设备造价较高，很多变电站不能大规模使用。

2.2 風扇单一温控方案

风扇单一温控方案是在机柜的某些部位进行开孔处理，安装外部风扇。通过运行风扇将汇控柜内部的空气排入环境中，将环境中的冷空气流入机柜内，进而实现汇控柜温度降低的目的。这种降温特点有很多优势，降温方式简单，功耗较低，在安装时也比较容易。这种温度控制方案缺点也十分明显，由于风扇的准确性与可靠性相对较差，风扇的长期旋转不能对汇控柜温度下降做到立竿见影的效果，所以导致维修成本进一步增高，设备运行存在的风险也较多。此外由于汇控柜内的空气可以与外界空气进行直接交换，风扇并不能隔绝掉外部空气中的水汽以及其他杂质气体，随着设备的长期运转，会导致汇控柜内的灰层集聚，并且由于其他腐蚀物会对内部元件造成腐蚀，加速汇控柜内设备的老化，使得变电站内的设备整体性能下降，从而不能达到稳定发电的效果。

2.3 机柜空调器+热交换器的温度控制

机柜空调器+热交换器，这种温度控制原理是将机柜空调器与热交换器进行充分配合，从而实现汇控柜内温度全面降低的目的。设计的总体思路，通过将有规律的冷空气进行有效利用，通过热交换来实现汇控柜内部温度降低的目的。这种温度控制方案是将汇控柜外的新鲜空气进行利用，在与汇控柜内的空气进行热量交换后，再次反送至汇控柜内部，柜内的空气与外界环境不产生直接交换，从而达到了隔绝水汽以及其他腐蚀性气体的作用，进一步增强了设备的运行稳定性。通过智能设备的有效控制，使得热交换器与机柜空调器进行有效联动，通过信息设备来检验当前汇控柜外部的实际温度，当外界新风的含量不能排出当前汇控柜内的热量时，空调器就会自动打开，从而稳定汇控柜内的工作温度保持在正常范围中。

通过智能设备的配合，当前这种控制方案在正常工作状态时可以将温度控制在合理的区间范围内。当热交换器开始运行时，相关设备会按照当前实际情况来进行运转，从而达到热量交换的目的。如果此时汇控柜内的实际温度逐渐升高，当温度达到设定的阈值时，汇控柜内的空调器就会运转，进行热量交换以及空调制冷。温度到达合适温度时，汇控柜内的空调器则会停止运转，从而稳定当前温度，保持在合适的工作范围内。只要设备外的温度始终维持一定范围热交换器就会一直运转，保证当前汇控柜内的实际温度保持在合理的工作区间内，并且稳定运行。

当前这种温度交换系统通过两套工作装置来进一步提高温度控制的准确性与稳定性。对于不同的设备，两套智能系统可以单独工作，并且在温度出现变化时也可以同时进行。这两套系统在进行工作时比起单一的温度控制调节来看，节约电能提高40%，使得机柜空调器的工作时间有效加长，并且将设备使用寿命进一步延长，降低了企业维护相关设备的费用。并且智能设备可以通过远程监控来实现对于设备的控制，可以及时发现相关问题。这两套系统对汇控柜可以进行全面控制，阻止了外界环境的腐蚀和水汽，进一步提高机柜内部的工作稳定性，隔绝了各种污染。

2.4 机柜空调+风扇的温度控制措施

这种控制方案是指在汇控柜的内部，采取机柜空调装置与风扇装置有效结合的方式来实现温度降低。这种温度控制方式将风扇作为温度降低的辅助装置，在空调发生设备故障或者外部温度较高情况时，来辅助内部空调器的运作。当外界温度比较低的时候，让机箱内的空调停止运转，通过风扇来实现汇控柜内部与外部环境的空气发生对流，从而将机柜内的热量有效排出到环境中，将环境中的冷空气注入到机箱中，从而实现温度降低。通过风扇与机柜空调的有效联动，实现机箱内空调器的自动调节，外界温度出现波动时，汇控柜内的温度仍处于正常工作范围中。这种温度控制方案成本较低，并且节约能量，维护费用较低。然而这种控制措施缺点较为明显，在进行空气对流时对于汇控柜内元器件会造成腐蚀，设备性能下降速度快。

3 结束语

综上所述，多种汇控柜方案的比较来看，机柜空调+热交换器与机柜空调+风扇，这两种温度控制方案比其他的降温方案明显有较大优势，可以有效提升当前能源控制效率，以及控制能量消耗，进一步提升设备寿命，从而使得汇控柜能够可靠运行，进一步提升发电质量，从而为企业获得更好的经济收益。

参考文献

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