一种电气开关柜冷却系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种电气开关柜冷却系统，系统包括：机械通风冷却子系统、强迫油循环子系统和冷却控制子系统；机械通风冷却子系统包括轴流风机、密封风道、电控挡板和新风风道，密封风道连接开关柜体的进风侧和出风侧，构成密闭循环风道；新风风道顺着通风主导方向斜向支接在密封风道上；强迫油循环冷却系统包括循环油泵、油冷却盘管、缓存液箱、电控调节阀和板式换热器，由循环油管路管道连接组成强迫油循环冷却系统；冷却控制子系统包括冷却控制器、控制总线、气体浓度测量计及温度测量计，冷却控制器、气体浓度测量计及温度测量计均与控制总线电信号连接。系统结构简单、技术成熟、故障率低、可靠性高、造价及日常运行维护简单费用低。

A cooling system of electric switch cabinet

【技术实现步骤摘要】
一种电气开关柜冷却系统
本技术涉及电气设备领域，涉及电气开关柜冷却技术，尤其涉及一种电气开关柜冷却系统。
技术介绍
电气开关柜将电气配电设备，如线路导体、隔离开关、断路器、监测表计、保护设备等组合成套安装在一个金属柜体里面，额定工作电压通常在400V～35kV。用于电力供配电系统，实现供给、分配电能，具备操作、监测、保护和检修等各种功能。广泛应用于发电厂、变电站、各类工矿企业及民用建筑物。低压(1kV以下)电气开关柜采用集成模块化结构设计，应用标准尺寸的柜体和抽屉单元，一个单元回路的电气设备组合成一个抽屉模块，多个抽屉模块组装在一个标准开关柜内，开关柜组合装配、模块更换方便快捷。高压(1kV以上)电气开关柜采用单元结构，因为电压高、绝缘强、工作负荷大，一般一个完整电气回路的设备安装在一个柜体内。还有一些特别用途的电气开关柜，如电力整流柜、变频器柜、励磁柜等等，要按照工作条件专门设计。通常电气开关柜均采用自然通风冷却方式，也有励磁柜、变频器柜等因为运行发热量大，电气设备对热冗余和稳定边界要求高的场合，采用开式机械通风冷却方式。无论自然通风或是开式机械通风冷却方式，在实际应用中，其冷却功效很大程度上有赖于工作场所的环境温度，一般难以完全达到电气开关柜正常工作所要求的冷却效果。主要存在以下不足之处：第一，自然通风或开式机械通风冷却机理是依靠开关柜工作时设备温度升高，与周边形成温差，造成空气扰流，带动热空气从开关柜外逸，冷空气渗入，达到冷却效果。通常开关柜通电后柜内温升较快，热空气的流动受封闭柜体阻隔，难以迅速建立稳定环流散发热量，同时柜体是布置在配电室或车间内，空间受限，空气流动不畅，热空气难以快速散逸，导致初期热量积累超过散热速度，在较高温度才逐渐建立热平衡，形成一个外温内热的气体团，包裹在开关柜外围，开关柜成为“热核”，导体表面温度会升高到70～90℃。仅仅依靠自然通风或开式机械通风冷却，效力是不足的，因此一般电气开关柜都需要在现场专门设置通风设备，形成强制的循环通流以提高散热效果。第二，自然通风或开式机械通风依靠电气开关柜现场空气为冷却介质，冷却效果主要依赖于环境温度，实际上电气配电室长期环境温度多运行在40℃以上，热空气的冷却散热效果必然不佳，所以配电室一般均配备空调机等冷却设备以保障设备的安全稳定。第三，自然通风或开式机械通风方式的电气开关柜柜体防护性能不高，本质安全性较低。应用在有可燃气体和粉尘的场所，不利于安全生产。采用通风空气散热冷却，柜体必须有开敞的风道以便空气散逸和流动。生产车间弥散的易燃爆气体、液雾、粉尘，将顺着气流渗透进入电气开关柜柜体缝隙，扩散到柜体内部，导电粉尘会在电气线路中激发电火花，造成短路，可燃气体可能导致火灾事故，对安全生产是极大的隐患。提升柜体封闭性能可以提高开关柜本质安全，但是散热性能会变差，需要高效力冷却系统作为运行保障。第四，自然通风或开式机械通风方式不能提升电气开关柜的热冗余度和热稳定。长期连续满负荷运行的电气设备，需要较高的热冗余度和宽裕的热稳定边界。电力整流柜、变频器柜、励磁柜等电力电子设备，工作时会伴生大量高次谐波，高次谐波将在设备内部和导体中，产生比工频高得多的温升，与工作环境温度迭加，极易突破设备热稳定极限，使设备畸变失控。对于这类设备必须配置高效有力的冷却系统，才能有效地高电气开关柜的热冗余度和设备热稳定极限，抵消因环境温度造成的影响。第五，自然通风或开式机械通风方式不能适应电气开关柜集约经济的发展趋势。电气开关柜向高度集约化发展，在有限的柜体内，组合最大化的开关单元；尽可能地提高导体的电流密度，充分利用金属材料。同尺寸开关柜空气流道更狭窄，发热量将更大；导体的杂散电流、涡流和集肤效应更显著，铜耗温升更高。只有配置高效有力的冷却系统，才能适应电气开关柜发展趋势。上述分析说明自然空气冷却，或者开式机械通风冷却系统因其固有局限性，不能够完全满足电气开关柜的冷却要求。目前还没有完善的程控开、闭式机械通风冷却和强迫油循环联合冷却系统。
技术实现思路
针对电气开关柜实际应用中发现的问题，分析自然通风或是开式机械通风冷却方式的不足之处，本技术提供一种电气开关柜冷却系统。该系统采用机械通风冷却和强迫油循环联合冷却系统，连续采样监测工作场地的空气中可燃气体和粉尘浓度及电气开关柜柜内温度，自动控制采取合适的开、闭式机械通风及强迫油循环冷却作业模式，确保电气开关柜工作温升控制在稳定安全范围。环境适应性强，即使在高温环境、有可燃空气或粉尘的环境中，也能保障设备稳定、安全地运行，降低因环境温度高，空气质量差而引发的故障和事故隐患，提高运行可靠性。为达到上述目的，本技术是通过以下技术方案来实现：一种电气开关柜冷却系统，包括：机械通风冷却子系统、强迫油循环冷却子系统和冷却控制子系统；所述的机械通风冷却系统包括轴流风机、密封风道、电控挡板和新风风道，密封风道连接开关柜体的进风侧和出风侧，构成密闭循环风道；新风风道顺着通风主导方向斜向支接在密封风道上，以引导新风通入密封风道；所述的强迫油循环冷却系统包括循环油泵、油冷却盘管、缓存液箱、电控调节阀和板式换热器，板式换热器的油出口通过循环油管路依次连接油冷却盘管、缓存液箱、电控调节阀、循环油泵和板式换热器的油入口；密封风道和油冷却盘管在开关柜体内热交换；所述的冷却控制子系统包括冷却控制器、控制总线、气体浓度测量计及温度测量计，冷却控制器、气体浓度测量计及温度测量计均与控制总线电信号连接，控制总线通过控制子线分别与轴流风机、循环油泵、电控挡板及电控调节阀电信号连接。作为本技术的进一步改进，所述的新风风道的入口安装玻璃纤维滤尘网格，新风风道的出口安装电控挡板；轴流风机安装在密封风道中，位置在新风风道与密封风道接口处主导通风方向的下游处。作为本技术的进一步改进，所述的密封风道的热风出口侧通过法兰连接到电气开关柜顶部出风口，密封风道的循环风入口侧通过法兰连接到电气开关柜底部入风口；油冷却盘管布置电气开关柜的两侧及背侧，油冷却盘管的循环油冷油入口在电气开关柜底部，循环油热油出口在电气开关柜顶部。作为本技术的进一步改进，所述的循环油管路、油冷却盘管均为铜导管；油冷却盘管的循环油热油在电气开关柜顶部出口接到循环油管路进而引流进入缓存液箱，所述的缓存液箱上装配呼吸阀、充油口、放油口及过滤网；油流经过缓存液箱静置过滤后，经过电控调节阀进入循环油泵，经油泵加压泵送进入板式换热器热交换，降低油温，低温油再由电气开关柜底部循环油冷油入口导入油冷却盘管；板式换热器外接循环冷却水。作为本技术的进一步改进，所述的冷却控制器和控制总线布置在控制室内；机械通风冷却子系统、强迫油循环冷却子系统布置在电气开关柜旁。作为本技术的进一步改进，所述的气体浓度测量计布置安装在新风风道的玻璃纤维滤尘网格的上游入口侧；温度测量计布置在电气开关柜底部入风口的四角。作为本技术的进一步改进，所述的电控挡板通过电动执行机构调节挡板角度，控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气开关柜冷却系统，其特征在于，包括：机械通风冷却子系统、强迫油循环冷却子系统和冷却控制子系统；/n所述的机械通风冷却系统包括轴流风机(1)、密封风道(11)、电控挡板(12)和新风风道(13)，密封风道(11)连接开关柜体的进风侧和出风侧，构成密闭循环风道；新风风道(13)顺着通风主导方向斜向支接在密封风道(11)上，以引导新风通入密封风道(11)；/n所述的强迫油循环冷却系统包括循环油泵(2)、油冷却盘管(22)、缓存液箱(23)、电控调节阀(25)和板式换热器(26)，板式换热器(26)的油出口通过循环油管路(21)依次连接油冷却盘管(22)、缓存液箱(23)、电控调节阀(25)、循环油泵(2)和板式换热器(26)的油入口；密封风道(11)和油冷却盘管(22)在开关柜体内热交换；/n所述的冷却控制子系统包括冷却控制器(3)、控制总线(31)、气体浓度测量计(32)及温度测量计(33)，冷却控制器(3)、气体浓度测量计(32)及温度测量计(33)均与控制总线(31)电信号连接，控制总线(31)通过控制子线分别与轴流风机(1)、循环油泵(2)、电控挡板(12)及电控调节阀(25)电信号连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电气开关柜冷却系统，其特征在于，包括：机械通风冷却子系统、强迫油循环冷却子系统和冷却控制子系统；
所述的机械通风冷却系统包括轴流风机(1)、密封风道(11)、电控挡板(12)和新风风道(13)，密封风道(11)连接开关柜体的进风侧和出风侧，构成密闭循环风道；新风风道(13)顺着通风主导方向斜向支接在密封风道(11)上，以引导新风通入密封风道(11)；
所述的强迫油循环冷却系统包括循环油泵(2)、油冷却盘管(22)、缓存液箱(23)、电控调节阀(25)和板式换热器(26)，板式换热器(26)的油出口通过循环油管路(21)依次连接油冷却盘管(22)、缓存液箱(23)、电控调节阀(25)、循环油泵(2)和板式换热器(26)的油入口；密封风道(11)和油冷却盘管(22)在开关柜体内热交换；
所述的冷却控制子系统包括冷却控制器(3)、控制总线(31)、气体浓度测量计(32)及温度测量计(33)，冷却控制器(3)、气体浓度测量计(32)及温度测量计(33)均与控制总线(31)电信号连接，控制总线(31)通过控制子线分别与轴流风机(1)、循环油泵(2)、电控挡板(12)及电控调节阀(25)电信号连接。


2.根据权利要求1所述的电气开关柜冷却系统，其特征在于，所述的新风风道(13)的入口安装玻璃纤维滤尘网格(14)，新风风道(13)的出口安装电控挡板(12)；轴流风机(1)安装在密封风道(11)中，位置在新风风道(13)与密封风道(11)接口处主导通风方向的下游处。


3.根据权利要求1所述的电气开关柜冷却系统，其特征在于，所述的密封风道(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立康，刘学军，朱蕊莉，樊涛，李诚，魏燕，曹仑，苏晓，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61