智能控制柜运行环境措施优化研究

智能控制柜运行环境措施优化研究

刘涛1温继胜2利相霖1李美君1卢天琪1李

(1.国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院辽宁沈阳110015;2.国网营口供电公司辽宁营口110086)

摘要：保护、测控等二次设备就地化安装时，二次设备的环境适应性有待提高，通过对户外智能控制柜环境温度控制的研究，分析比较三种环境优化措施，提出温度控制措施。有效的将机柜内部和外部的热量传递进行隔离，为后续的柜内环境控制设计和机柜防护设计打下了基础。以低成本模式同步实现高防护水平和通风散热要求。

关键词：智能控制柜；运行环境；柜内环境控制；机柜防护；低成本模式

中国的国土幅员辽阔，气候特征是气象万千，不同地域的环境条件差异很大。比如说中国北方冬天气温严寒，中国南方夏季高温日照灼热，西部的沙尘，东南部的潮湿和台风加强降雨等。另外空气中的污染物，像酸雨、盐雾、工业粉尘，以及电磁干扰，时刻都会对户外设备带来有害影响。因此，户外机柜就必须针对上述有害条件进行一体化整体设计，以达到保护柜内受保护的设备正常运行的目的。

1户外智能控制柜运行技术模式

1.1空调冷却技术

空调的优点是温控效果好，可有效的将柜内温度控制在相对温度的状态。它是一种能将智能柜内环境温度降得比周围大气温度低的模式，但其缺点是价格昂贵、能耗高。

1.2热交换器技术

热交换器技术—此方案采用热交换器来进行对机柜内部工作环境进行调节，防护等级可做到IP66。但该方案的价格较高，能耗低，但其热交换散热效率低、热传递方向不受控。

1.3强迫风冷技术

强迫风冷散热技术是属于直接散热技术，他是将柜外冷空气直接输送到柜内，再将发热设备进行冷却后形成的热空气直接排除柜外。柜顶部排气的两个风扇电机，是属于并行工作模式的，当其中任何一只出现故障，另一只可继续工作，可靠性好。机柜进出空气的通风孔的防水和防尘设计上，采用空气过滤装置，免维护。

2智能化的柜内温度控制系统

机柜应用户外的极端自然环境温度－40℃～＋45℃（同时伴有强烈日照）下，机柜须采取必要的隔热和通风散热措施，再配以柜内温度控制系统，有效地隔离柜内外热传导，并将柜内设备工作产生的热量及时排出柜外，应能使柜内环境温度在0℃～＋45℃之间。

3户外智能控制柜运行环境优化措施

智能温控系统要确保环境参数信息实时上传能力：智能温控装置对柜体内部环境温度、环境湿度，温控电源、风扇状态、加热除湿状态的实时监控和信息上传能力，保证运行人员能随时了解和记录柜体内部环境，并在风扇卡死或加热器损坏等故障情况下的时候采取人工干预措施等。综合概括有如下几个方面：

3.1高的防护等级

由于空气与水受重力影响的不同特性，采用多重插指型防水结构，使得外部的水经过多次折射后无法流入柜顶的通风口，而是自机柜四周的泄水槽排除柜外。同时由于空气不受该结构的影响，仍可自由的排除柜外，从而达到防水的效果，经试验防护等级可达IP56，即可防止图示角度的猛烈喷水进入柜内。当出现风沙大，冰雪颗粒细小等极端气候条件时也可为柜内装置提供可靠的防护。

3.2高水平的EMC性能

机柜结构的EMC设计包括电磁屏蔽、功能性接地和静电放电防护。为了满足电气的抗干扰要求，机柜整体必须具备可靠接地的能力，并且机柜的整体电磁屏蔽性能要好。每个重要的设备之间必须用电磁屏蔽板隔开，电磁屏蔽板又必须与机柜间达成可靠的电气连接。

3.4坚固耐用柜体和模块化的结构设计

机柜采用双层壳体设计，由内柜、防水顶盖、底座、双层侧板和双层前后柜门组成，柜体采用拼装与焊接混合式结构。柜门由多点铰链与机柜进行连接，柜门锁与柜体采用多点锁定。

3.5迷宫式多重防水户外机柜技术

由于空气与水受重力影响的不同特性，采用多重插指型防水结构，使得外部的水经过多次折射后无法流入柜顶的通风口，而是自机柜四周的泄水槽排除柜外。同时由于空气不受该结构的影响，仍可自由的排除柜外，从而达到防水的效果，经试验防护等级可达IP56，即可防止图示角度的猛烈喷水进入柜内。当出现风沙大，冰雪颗粒细小等极端气候条件时也可为柜内装置提供可靠的防护。

3.6空气滤网积尘的自动除尘系统技术

智能化自动控制空气滤网积尘的除尘设计。具体是在滤网的指定位置，将由电源驱动的振动源所产生的振动作用在滤网上，振动源可由压电陶瓷、电磁线圈或带偏心块的电机等器件所组成。当提供振动源以一定的电力时，振动源驱动滤网产生振动。当滤网灰尘聚积到一定程度需除尘时，智能控制模块会接通滤网上的振动源的工作电源，振动源工作将聚积在滤网上的灰尘振落；智能控制模块适时地控制风机以提供反向气流，将振落的灰尘吹离滤网，从而达到除尘效果。

4综合对比分析

4.1综合性能对比

户外智能控制柜环境控制综合性能对比，强迫风冷散热性能优于空调制冷、热交换器，除湿能力强，后期维护简易，能耗低。

5结论

经过三种智能控制柜环境优化措施的方案研究，从运维、经济效益等角度进行分析，户外智能控制柜采用双层壳体、强迫通风散热、迷宫式防水和自动除尘的技术，以低成本的模式，即完成了高防护水平要求又完成了通风散热要求的同步实现，彻底解决了长期困扰结构设计的防护能力与通风散热这一对矛盾。

参考文献:

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[4]蔡剑菲.GIS组合电器在高寒地区的应用[J].中国科技投资,2013,A22:227-227.

作者简介：

刘涛（1979），男，高级工程师，主要研究方向变电土建设计。Email：413969856@qq.com