[發(fā)明專(zhuān)利]一種電氣開(kāi)關(guān)柜冷卻系統(tǒng)及控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910844387.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110571684A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王立康;劉學(xué)軍;朱蕊莉;樊濤;李誠(chéng);魏燕;曹侖;蘇曉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02B1/56
• 分類(lèi)號(hào): H02B1/56;H02B1/30;H02B1/28
• 代理公司: 61200 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張海平

本發(fā)明公開(kāi)一種電氣開(kāi)關(guān)柜冷卻系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)包括：機(jī)械通風(fēng)冷卻子系統(tǒng)、強(qiáng)迫油循環(huán)子系統(tǒng)和冷卻控制子系統(tǒng)；機(jī)械通風(fēng)冷卻子系統(tǒng)包括軸流風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)道、電控?fù)醢搴托嘛L(fēng)風(fēng)道，密封風(fēng)道連接開(kāi)關(guān)柜體的進(jìn)風(fēng)側(cè)和出風(fēng)側(cè)，構(gòu)成密閉循環(huán)風(fēng)道；新風(fēng)風(fēng)道順著通風(fēng)主導(dǎo)方向斜向支接在密封風(fēng)道上；強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括循環(huán)油泵、油冷卻盤(pán)管、緩存液箱、電控調(diào)節(jié)閥和板式換熱器，由循環(huán)油管路管道連接組成強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻系統(tǒng)；冷卻控制系統(tǒng)包括冷卻控制器、控制總線(xiàn)、氣體濃度測(cè)量計(jì)及溫度測(cè)量計(jì)，冷卻控制器、氣體濃度測(cè)量計(jì)及溫度測(cè)量計(jì)均與控制總線(xiàn)電信號(hào)連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、故障率低、可靠性高、造價(jià)及日常運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單費(fèi)用低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣設(shè)備領(lǐng)域，涉及電氣開(kāi)關(guān)柜冷卻技術(shù)，尤其涉及一種電氣開(kāi)關(guān)柜冷卻系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

電氣開(kāi)關(guān)柜將電氣配電設(shè)備，如線(xiàn)路導(dǎo)體、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、監(jiān)測(cè)表計(jì)、保護(hù)設(shè)備等組合成套安裝在一個(gè)金屬柜體里面，，額定工作電壓通常在400V～35kV。用于電力供配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供給、分配電能，具備操作、監(jiān)測(cè)、保護(hù)和檢修等各種功能。廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站、各類(lèi)工礦企業(yè)及民用建筑物。低壓(1kV以下)電氣開(kāi)關(guān)柜采用集成模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的柜體和抽屜單元，一個(gè)單元回路的電氣設(shè)備組合成一個(gè)抽屜模塊，多個(gè)抽屜模塊組裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，開(kāi)關(guān)柜組合裝配、模塊更換方便快捷。高壓(1kV以上)電氣開(kāi)關(guān)柜采用單元結(jié)構(gòu)，因?yàn)殡妷焊摺⒔^緣強(qiáng)、工作負(fù)荷大，一般一個(gè)完整電氣回路的設(shè)備安裝在一個(gè)柜體內(nèi)。還有一些特別用途的電氣開(kāi)關(guān)柜，如電力整流柜、變頻器柜、勵(lì)磁柜等等，要按照工作條件專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。通常電氣開(kāi)關(guān)柜均采用自然通風(fēng)冷卻方式，也有勵(lì)磁柜、變頻器柜等因?yàn)檫\(yùn)行發(fā)熱量大，電氣設(shè)備對(duì)熱冗余和穩(wěn)定邊界要求高的場(chǎng)合，采用開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)冷卻方式。

無(wú)論自然通風(fēng)或是開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)冷卻方式，在實(shí)際應(yīng)用中，其冷卻功效很大程度上有賴(lài)于工作場(chǎng)所的環(huán)境溫度，一般難以完全達(dá)到電氣開(kāi)關(guān)柜正常工作所要求的冷卻效果。主要存在以下不足之處：

第一，自然通風(fēng)或開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)冷卻機(jī)理是依靠開(kāi)關(guān)柜工作時(shí)設(shè)備溫度升高，與周邊形成溫差，造成空氣擾流，帶動(dòng)熱空氣從開(kāi)關(guān)柜外逸，冷空氣滲入，達(dá)到冷卻效果。通常開(kāi)關(guān)柜通電后柜內(nèi)溫升較快，熱空氣的流動(dòng)受封閉柜體阻隔，難以迅速建立穩(wěn)定環(huán)流散發(fā)熱量，同時(shí)柜體是布置在配電室或車(chē)間內(nèi)，空間受限，空氣流動(dòng)不暢，熱空氣難以快速散逸，導(dǎo)致初期熱量積累超過(guò)散熱速度，在較高溫度才逐漸建立熱平衡，形成一個(gè)外溫內(nèi)熱的氣體團(tuán)，包裹在開(kāi)關(guān)柜外圍，開(kāi)關(guān)柜成為“熱核”，導(dǎo)體表面溫度會(huì)升高到70～90℃。僅僅依靠自然通風(fēng)或開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)冷卻，效力是不足的，因此一般電氣開(kāi)關(guān)柜都需要在現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)門(mén)設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，形成強(qiáng)制的循環(huán)通流以提高散熱效果。

第二，自然通風(fēng)或開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)依靠電氣開(kāi)關(guān)柜現(xiàn)場(chǎng)空氣為冷卻介質(zhì)，冷卻效果主要依賴(lài)于環(huán)境溫度，實(shí)際上電氣配電室長(zhǎng)期環(huán)境溫度多運(yùn)行在40℃以上，熱空氣的冷卻散熱效果必然不佳，所以配電室一般均配備空調(diào)機(jī)等冷卻設(shè)備以保障設(shè)備的安全穩(wěn)定。

第三，自然通風(fēng)或開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)方式的電氣開(kāi)關(guān)柜柜體防護(hù)性能不高，本質(zhì)安全性較低。應(yīng)用在有可燃?xì)怏w和粉塵的場(chǎng)所，不利于安全生產(chǎn)。采用通風(fēng)空氣散熱冷卻，柜體必須有開(kāi)敞的風(fēng)道以便空氣散逸和流動(dòng)。生產(chǎn)車(chē)間彌散的易燃爆氣體、液霧、粉塵，將順著氣流滲透進(jìn)入電氣開(kāi)關(guān)柜柜體縫隙，擴(kuò)散到柜體內(nèi)部，導(dǎo)電粉塵會(huì)在電氣線(xiàn)路中激發(fā)電火花，造成短路，可燃?xì)怏w可能導(dǎo)致火災(zāi)事故，對(duì)安全生產(chǎn)是極大的隱患。提升柜體封閉性能可以提高開(kāi)關(guān)柜本質(zhì)安全，但是散熱性能會(huì)變差，需要高效力冷卻系統(tǒng)作為運(yùn)行保障。

第四，自然通風(fēng)或開(kāi)式機(jī)械通風(fēng)方式不能提升電氣開(kāi)關(guān)柜的熱冗余度和熱穩(wěn)定。長(zhǎng)期連續(xù)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的電氣設(shè)備，需要較高的熱冗余度和寬裕的熱穩(wěn)定邊界。電力整流柜、變頻器柜、勵(lì)磁柜等電力電子設(shè)備，工作時(shí)會(huì)伴生大量高次諧波，高次諧波將在設(shè)備內(nèi)部和導(dǎo)體中，產(chǎn)生比工頻高得多的溫升，與工作環(huán)境溫度迭加，極易突破設(shè)備熱穩(wěn)定極限，使設(shè)備畸變失控。對(duì)于這類(lèi)設(shè)備必須配置高效有力的冷卻系統(tǒng)，才能有效地高電氣開(kāi)關(guān)柜的熱冗余度和設(shè)備熱穩(wěn)定極限，抵消因環(huán)境溫度造成的影響。