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摘 要：区域集中式温度调控系统由智能控制柜组根据各智能柜温度及智能柜本体参数判断通风量并控制温度调控设备工作，通过送风管道将户外新风送入智能柜并打开智能柜中的通风设备及温度调控设备；预制舱温度调控系统根据密闭的要求采用柜内温度调控器和柜外温度调控器混合方式进行温度调控。最后根据实际使用智能柜的数量、发热量及户外气温进行了排风量计算并设计了实际使用数量，结果证明温度调控系统能满足最高气温，最大发热量状态下的运行要求。
关键词：区域集中式 智能柜 预制舱 温度调控系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（c）-0005-02
变电站中的智能电子设备大量布置于户外开关场[1]，智能组件柜中电子元件发热量大、太阳暴晒使智能柜外表温度高以及夏季进风温度高等问题[2]导致智能变电站二次设备运行环境温度较高。由某电网公司2013年夏二次设备故障统计表的数据可知智能变电站二次设备故障与运行环境温度偏高有较为明显的关联性[3-4]。
目前变电站常用的户外智能设备运行环境温度调控系统是分散伴随式温度调控系统。柜外温度调控器方式受限于没有压缩机和冷媒循环，制冷量低，容易造成柜内靠近柜外温度调控器一侧和远离其一侧的区间温度差。柜内温度调控器方式制冷效果比柜外温度调控器好，但能耗大、费用高、体积大、难以双重化配置。因此在变电站中大量使用预制式二次设备舱的大前提下研究新型的预制舱温度调控系统很有必要。
1 区域集中式智能设备运行环境温度调控系统系统设计
1.1 区域集中式运行环境系统设计
该系统包括柜式智能通风机组、送风管道、分支管道防火阀、防凝露出风罩、柜顶通风止回阀、柜顶防雨罩等。智能通风机组双重化配置，每套主要设备包括有风机、初效过滤器、中效过滤器、进风口、调节阀等。根据需要还可以配置基于新型热交换技术的制冷通风模块，进一步降低送风温度。考虑到管道送风风阻和温度衰减，采用保温管道输送距离不能太长。考虑到变电站智能组件柜布置分散，设计采用区域集中式送风模式[5]。
1.2 智能组件柜通风设计
室外新风由顶部风口进入柜式智能通风机组，通过两重过滤器由风机升压送入保温防潮风管，进入各智能组件柜冷却，将热量从顶部排风口带到柜外。进入各智能组件柜的分支风管设有防火阀，以防止火焰烟雾窜入通风主管道。管道配送范围内的智能组件柜配置温湿度传感器，通过智能变频控制及启停模块控制风量及启停系统。
智能通风机组互为备用，当过滤器阻力大于设定值时，或风机故障，另一台机组自启，从而确保智能组件柜不因风冷系统故障而影响电网安全运行。为了冬季保暖，智能组件柜内应至少配置两套加热器，分别用于驱潮和温度控制。
1.3 预制舱系统设计
考虑到预制舱内二次设备运行环境的可靠性，预制舱配备两台工业柜内温度调控器，工作状态按一定的逻辑程序控制，保证舱体内始终有一台正常运行。当一台柜内温度调控器出现故障时，及时切换至另一台运行，同时发出故障警报，保障舱内环境的稳定。两台柜内温度调控器设定不同的启动温度，可保证当逻辑控制系统发生故障，舱内温度升至一定高度时，备用柜内温度调控器及时启动，实现控制系统的双冗余保障，大大提高了温湿度控制系统的可靠性。预制舱内配置1台内外换气风扇，启动换气风扇，形成空气流通，保障人员有健康的工作环境。
2 应用
某国网公司实际工程中共使用智能组件柜75台，其中1.6×0.8×2.2柜46台，单体柜29台（0.8×0.8×2.0柜）。根据场地布局，共设置智能通风机组12套，该系统主管道采用内径φ200绝热管道，满足最远端智能组件柜风压的送风半径约35 m，按一用一备装设额定功率1.1 kW低噪声离心风机2台，变频控制器2套，另配有多重过滤器、调节阀等。
柜内热量从两部分而来，一是设备运行产生的损耗热量，发热量在300～600 W之间；二是太阳辐射使智能柜外壳温度升高，将热量传导至柜内，该部分热量按最保守最安全的方法计算。
每只组合柜外表传入柜内热量为320 W，每个单体柜外表传入柜内热量为190 W，总热量为620 W～920 W。按需要从柜内排出的热量最多920 W（单体柜按490 W分析）计算分析降温通风方案，工程当地的夏季室外通风计算温度28.7 ℃，排风温度45 ℃计算，需要通风量按照下式计算：
L =3600[Q/c×（tp-twf）×rp]
式中L为通风的排量（m3/h），Q为通风热负荷（kW），c为空气比热（kJ/（kg·℃）），tp为排风温度（℃），twf为夏季室外通风计算温度（℃），rp为排风温度下的干空气密度（kg/m3）。
按照排风温度45 ℃、室外通风计算温度28.7 ℃计算，可得所需通风为183 m3/h。
根据可查资料，某县气象站有记录的极端最高气温为40.3 ℃。按最不利气象条件保守计算，取站址场地室外进风最高温度43 ℃计算，排风温度为53 ℃（按照《智能变电站智能终端技术规范》（Q/GDW428-2010），户外智能组件柜内部环境温度需控制在55 ℃以内），计算得每只组合柜排风量为306 m3/h，单体柜排风量为163 m3/h。
根据以上计算，在假设智能组件柜中电子元件发热量最大、太阳暴晒使智能柜外表温度最高，以及进风温度是历年极端最高的情况下，计算所需要排风量有非常可靠的裕度。
3 结语
文中介绍了智能设备运行环境温度调控系统，其中包括户外智能柜区域集中式温度调控系统和预制舱的温度调控系统，介绍了各自的工作原理并根据实际工况对温度调控系统进行了设计，最后分析了智能组件柜产生的热量以及所需的通风量并进行计算。计算结果表明该系统能满足最大所需排风量，满足系统发热量最大时的温度调控要求。
参考文献
[1] 向平，王坤华.智能电网数字化变电站智能组件箱应用研究[J].重庆电力高等专科学校学报，2011，16（5）：72-74.
[2] 黄朝阳，焦云峰.智能变电站智能终端柜恒温措施的探讨[J].企业技术开发，2014，33（22）：46-48.
[3] 牛强，钟加勇，陶永健.智能变电站二次设备就地化防护技术[J].输配电技术，2014，35（9）：76-81.
[4] 朱海峰，黄国栋，陈志军.苏州500 kV变电站无人值守模式可行性探析[J].华东电力，2008，36（1）：44-46.
[5] 郑连清，曾朱文.基于运动检测的变电站遥视技术[J].电力系统自动化，2005，29（22）：82-85.
关键词：区域集中式 智能柜 预制舱 温度调控系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（c）-0005-02
变电站中的智能电子设备大量布置于户外开关场[1]，智能组件柜中电子元件发热量大、太阳暴晒使智能柜外表温度高以及夏季进风温度高等问题[2]导致智能变电站二次设备运行环境温度较高。由某电网公司2013年夏二次设备故障统计表的数据可知智能变电站二次设备故障与运行环境温度偏高有较为明显的关联性[3-4]。
目前变电站常用的户外智能设备运行环境温度调控系统是分散伴随式温度调控系统。柜外温度调控器方式受限于没有压缩机和冷媒循环，制冷量低，容易造成柜内靠近柜外温度调控器一侧和远离其一侧的区间温度差。柜内温度调控器方式制冷效果比柜外温度调控器好，但能耗大、费用高、体积大、难以双重化配置。因此在变电站中大量使用预制式二次设备舱的大前提下研究新型的预制舱温度调控系统很有必要。
1 区域集中式智能设备运行环境温度调控系统系统设计
1.1 区域集中式运行环境系统设计
该系统包括柜式智能通风机组、送风管道、分支管道防火阀、防凝露出风罩、柜顶通风止回阀、柜顶防雨罩等。智能通风机组双重化配置，每套主要设备包括有风机、初效过滤器、中效过滤器、进风口、调节阀等。根据需要还可以配置基于新型热交换技术的制冷通风模块，进一步降低送风温度。考虑到管道送风风阻和温度衰减，采用保温管道输送距离不能太长。考虑到变电站智能组件柜布置分散，设计采用区域集中式送风模式[5]。
1.2 智能组件柜通风设计
室外新风由顶部风口进入柜式智能通风机组，通过两重过滤器由风机升压送入保温防潮风管，进入各智能组件柜冷却，将热量从顶部排风口带到柜外。进入各智能组件柜的分支风管设有防火阀，以防止火焰烟雾窜入通风主管道。管道配送范围内的智能组件柜配置温湿度传感器，通过智能变频控制及启停模块控制风量及启停系统。
智能通风机组互为备用，当过滤器阻力大于设定值时，或风机故障，另一台机组自启，从而确保智能组件柜不因风冷系统故障而影响电网安全运行。为了冬季保暖，智能组件柜内应至少配置两套加热器，分别用于驱潮和温度控制。
1.3 预制舱系统设计
考虑到预制舱内二次设备运行环境的可靠性，预制舱配备两台工业柜内温度调控器，工作状态按一定的逻辑程序控制，保证舱体内始终有一台正常运行。当一台柜内温度调控器出现故障时，及时切换至另一台运行，同时发出故障警报，保障舱内环境的稳定。两台柜内温度调控器设定不同的启动温度，可保证当逻辑控制系统发生故障，舱内温度升至一定高度时，备用柜内温度调控器及时启动，实现控制系统的双冗余保障，大大提高了温湿度控制系统的可靠性。预制舱内配置1台内外换气风扇，启动换气风扇，形成空气流通，保障人员有健康的工作环境。
2 应用
某国网公司实际工程中共使用智能组件柜75台，其中1.6×0.8×2.2柜46台，单体柜29台（0.8×0.8×2.0柜）。根据场地布局，共设置智能通风机组12套，该系统主管道采用内径φ200绝热管道，满足最远端智能组件柜风压的送风半径约35 m，按一用一备装设额定功率1.1 kW低噪声离心风机2台，变频控制器2套，另配有多重过滤器、调节阀等。
柜内热量从两部分而来，一是设备运行产生的损耗热量，发热量在300～600 W之间；二是太阳辐射使智能柜外壳温度升高，将热量传导至柜内，该部分热量按最保守最安全的方法计算。
每只组合柜外表传入柜内热量为320 W，每个单体柜外表传入柜内热量为190 W，总热量为620 W～920 W。按需要从柜内排出的热量最多920 W（单体柜按490 W分析）计算分析降温通风方案，工程当地的夏季室外通风计算温度28.7 ℃，排风温度45 ℃计算，需要通风量按照下式计算：
L =3600[Q/c×（tp-twf）×rp]
式中L为通风的排量（m3/h），Q为通风热负荷（kW），c为空气比热（kJ/（kg·℃）），tp为排风温度（℃），twf为夏季室外通风计算温度（℃），rp为排风温度下的干空气密度（kg/m3）。
按照排风温度45 ℃、室外通风计算温度28.7 ℃计算，可得所需通风为183 m3/h。
根据可查资料，某县气象站有记录的极端最高气温为40.3 ℃。按最不利气象条件保守计算，取站址场地室外进风最高温度43 ℃计算，排风温度为53 ℃（按照《智能变电站智能终端技术规范》（Q/GDW428-2010），户外智能组件柜内部环境温度需控制在55 ℃以内），计算得每只组合柜排风量为306 m3/h，单体柜排风量为163 m3/h。
根据以上计算，在假设智能组件柜中电子元件发热量最大、太阳暴晒使智能柜外表温度最高，以及进风温度是历年极端最高的情况下，计算所需要排风量有非常可靠的裕度。
3 结语
文中介绍了智能设备运行环境温度调控系统，其中包括户外智能柜区域集中式温度调控系统和预制舱的温度调控系统，介绍了各自的工作原理并根据实际工况对温度调控系统进行了设计，最后分析了智能组件柜产生的热量以及所需的通风量并进行计算。计算结果表明该系统能满足最大所需排风量，满足系统发热量最大时的温度调控要求。
参考文献
[1] 向平，王坤华.智能电网数字化变电站智能组件箱应用研究[J].重庆电力高等专科学校学报，2011，16（5）：72-74.
[2] 黄朝阳，焦云峰.智能变电站智能终端柜恒温措施的探讨[J].企业技术开发，2014，33（22）：46-48.
[3] 牛强，钟加勇，陶永健.智能变电站二次设备就地化防护技术[J].输配电技术，2014，35（9）：76-81.
[4] 朱海峰，黄国栋，陈志军.苏州500 kV变电站无人值守模式可行性探析[J].华东电力，2008，36（1）：44-46.
[5] 郑连清，曾朱文.基于运动检测的变电站遥视技术[J].电力系统自动化，2005，29（22）：82-85.