CN106025869A - 一种便于散热的就地化安装的电力二次设备 - Google Patents

一种便于散热的就地化安装的电力二次设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,包括铝合金压铸箱体,铝合金压铸箱体的上方盖接有铝合金盖板,铝合金压铸箱体内的底层安装有电源模块、交流采样模块,电源模块的上方通过螺母柱架空安装IO模块,IO模块的上方安装屏蔽板,通过屏蔽板将电力二次设备的强电信号进行隔离,交流采样模块的上方安装有恒温板,恒温板的上方安装有通信模块,铝合金盖板的下表面安装有CPU模块。本发明通过内部各模块的合理布局,利用恒温板、PCB埋铜等热量传导技术,将发热元件工作时产生的热量传递至铝合金压铸箱体体外壁,再散发至周围空气中,并安装透气阀,实现内外空气交换,带走部分热量,具有良好的用于前景。

Description

一种便于散热的就地化安装的电力二次设备
技术领域
本发明涉及变电站二次设备技术领域,具体涉及一种便于散热的就地化安装的电力二次设备。
背景技术
传统的变电站二次设备组屏安装后放置在变电站的控制室,控制室内有空调、风扇、加热器等温控设备,以保障二次设备的运行环境良好。但是,二次设备就地化,即二次设备直接安装于一次设备或通过钢架安装于一次设备旁,工作环境多变,二次设备就地安装可以减小继电保护装置对数据通信网络的依赖,保持了继电保护装置的独立性,是目前国内智能变电站的发展趋势。但是,由于我国幅员辽阔,南方夏天的室外地面温度可高达+50℃,北方冬天气温可低至零下的-40℃,二次设备就地化安装,需要二次设备经受严酷的气候条件。
目前,电力二次设备就地化安装后,二次设备直接安装于户外,设备的防护等级需大于IP67,但是如何解决高防护户外设备内部电子元件发热问题,防止箱体内大功率器件发热,引起箱体内部温度升高,造成元件器件失效,是决定就地化电力二次设备能否长期可靠运行的关键,是当前需要考虑解决的问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题是现有的电力二次设备就地化安装后,如何解决户外二次设备内部的电子元件发热的问题。本发明提供的便于散热的就地化安装的电力二次设备,通过内部各模块的合理布局,利用恒温板、PCB埋铜等热量传导技术,将电力二次设备内部的发热元件工作时产生的热量传递至铝合金压铸箱体体外壁,再散发至周围空气中,并安装透气阀,保证IP67防护等级同时实现内外空气交换,通过空气交换带走设备部分热量,具有良好的用于前景。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:包括铝合金压铸箱体,所述铝合金压铸箱体的上方盖接有铝合金盖板,所述铝合金压铸箱体内的底层安装有电源模块、交流采样模块,所述电源模块的上方通过螺母柱架空安装IO模块,所述IO模块的上方安装屏蔽板,通过屏蔽板将电力二次设备的强电信号进行隔离,所述交流采样模块的上方安装有恒温板,所述恒温板的上方安装有通信模块,所述铝合金盖板的下表面安装有CPU模块。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述铝合金压铸箱体、铝合金盖板的压合处设置有一圈密封胶条。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述铝合金压铸箱体左、右两侧外壁上设置有等间隔分布的散热翅片。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述电源模块包括功率管、功率变压器、电源PCB板、第一导热绝缘垫、导热铜块和第二导热绝缘垫,所述功率管的发热面焊接在电源PCB板内埋铜的上表面,所述电源PCB板内埋铜的下表面设置有第一导热绝缘垫,所述功率变压器下方的电源PCB板上开设有矩形通气孔,所述第二导热绝缘垫设置在矩形通气孔内,所述第一导热绝缘垫、第二导热绝缘垫的底部设置有导热铜块,所述导热铜块涂覆导热硅脂后安装在铝合金压铸箱体内的底层。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述通信模块包括发热元件光模块、第三导热绝缘垫和通信PCB板,所述发热元件光模块安装在通信PCB板的下表面,并通过第三导热绝缘垫安装在恒温板上方,所述恒温板的安装面涂覆导热硅脂后安装在铝合金压铸箱体内。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述恒温板的底部焊接若干根等间隔分布的导热管。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述恒温板采用铝板钣金加工而成,且表面经过镀镍处理。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述CPU模块与铝合金盖板的接触处还设置有导热绝缘膜,所述导热绝缘膜紧贴CPU模块上的高功耗芯片。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述铝合金压铸箱体的后侧壁上还设置有透气阀、等间隔分布的出线端子。
前述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述出线端子为航空插头,满足IP67防护等级。
本发明的有益效果是:本发明的便于散热的就地化安装的电力二次设备,具有以下优点:
(1)铝合金压铸箱体上方盖接有铝合金盖板,实现全密封,无需开散热孔,减少灰尘对内部元件污染,增加设备寿命,提高可靠性;
(2)无需采用风扇、制冷器等主动散热方式,提高二次设备的可靠性;
(3)连接外部电缆或通信光纤的模块(电源模块、IO模块、交流采样模块、通信模块)采用堆叠方式,安装于铝合金压铸箱体,方便外部电缆、通信光纤与各模块间的安装操作;
(4)各模块产生的热量能够快速传导至铝合金压铸箱体外壁,有效降低铝合金压铸箱体内部空气温度,防止内部元件因温度过高而失效;
(5)铝合金压铸箱体上安装透气阀,通过内外气体交换,有效降低箱体内部空气温度,保持设备内外压力平衡,防止凝露;
(6)CPU模块布置于铝合金盖板上,有利软件调试及维护;
(7)CPU模块和其它模块间设置屏蔽板,提高设备抗电磁干扰能力。
附图说明
图1是本发明的便于散热的就地化安装的电力二次设备的侧视图。
图2是本发明的铝合金压铸箱体的电力二次设备的俯视图。
图3是本发明的电源模块安装的结构示意图。
图4是本发明的通信模块安装的结构示意图。
图5是本发明的通恒温板的结构示意图。
图6是本发明的CPU模块安装的结构示意图。
附图中标记的含义如下:
1:铝合金压铸箱体;2:铝合金盖板;3:电源模块;301:功率管;302:功率变压器;303:第二导热绝缘垫;304:电源PCB板;305:第一导热绝缘垫;306:导热铜块;4:交流采样模块;5:IO模块;6:屏蔽板;7:恒温板;701:导热管;8:通信模块;801:热元件光模块;802:第三导热绝缘垫;803:通信PCB板;9:CPU模块;901:导热绝缘膜;902:高功耗芯片;10:密封胶条;11:散热翅片;12:透气阀;13:出线端子。
具体实施方式
下面将结合说明书附图,对本发明作进一步的说明。
如图1 及图2所示,本发明的便于散热的就地化安装的电力二次设备,包括铝合金压铸箱体1,所述铝合金压铸箱体1的上方盖接有铝合金盖板2,所述铝合金压铸箱体1内的底层安装有电源模块3、交流采样模块4,所述电源模块3的上方通过螺母柱架空安装IO模块5,所述IO模块5的上方安装屏蔽板6,通过屏蔽板6将电力二次设备的强电信号进行隔离,所述交流采样模块4的上方安装有恒温板7,所述恒温板7的上方安装有通信模块8,所述铝合金盖板2的下表面安装有CPU模块9。
所述铝合金压铸箱体1、铝合金盖板2的压合处设置有一圈密封胶条10,实现全密封,无需开散热孔,减少灰尘对内部元件污染,增加设备寿命,提高可靠性。
所述铝合金压铸箱体1左、右两侧外壁上设置有等间隔分布的散热翅片11,增加表面散热效率。
如图3所示,所述电源模块3包括功率管301、功率变压器302、电源PCB板304、第一导热绝缘垫305、导热铜块306和第二导热绝缘垫303,所述功率管301的发热面焊接在电源PCB板304内埋铜的上表面,所述电源PCB板304内埋铜的下表面设置有第一导热绝缘垫305,所述功率变压器302下方的电源PCB板304上开设有矩形通气孔,所述第二导热绝缘垫303设置在矩形通气孔内,所述第一导热绝缘垫305、第二导热绝缘垫303的底部设置有导热铜块306,所述导热铜块306涂覆导热硅脂后安装在铝合金压铸箱体1内的底层。
电源模块3实现如下热量传输路径:功率管→PCB板埋铜→第一导热绝缘垫→导热铜块→铝合金压铸箱体→外部空气;功率变压器→二导热绝缘垫→导热铜块→铝合金压铸箱体→外部空气,以便实现电源模块3的快速散热。
如图4所示,所述通信模块8包括发热元件光模块801、第三导热绝缘垫802和通信PCB板803,所述发热元件光模块801安装在通信PCB板803的下表面,并通过第三导热绝缘垫802安装在恒温板7上方,所述恒温板7的安装面涂覆导热硅脂后安装在铝合金压铸箱体1内,如图5所示,所述恒温板7的底部焊接若干根等间隔分布的导热管701,恒温板7采用铝板钣金加工而成,且表面经过镀镍处理,保证恒温板7的散热效果,能够实现通信模块8中发热元件光模块801产生热量高效的传输至铝合金压铸箱体1。
如图6所示,所述CPU模块9与铝合金盖板2的接触处还设置有导热绝缘膜901,所述导热绝缘膜901紧贴CPU模块9上的高功耗芯片902,将高功耗芯片902发热传导至铝合金盖板2,通过铝合金盖板2散发到周围空气,实现CPU模块9的快速散热,且CPU模块单独布置于铝合金盖板上,有利软件调试及维护。
所述铝合金压铸箱体1的后侧壁上还设置有透气阀12、等间隔分布的出线端子13,各出线端子13为航空插头,满足IP67防护等级,通过透气阀12实现铝合金压铸箱体1内、外空气交换,带部分热量,所述透气阀12具有防水功能,是用膨化的聚四氟乙烯做透气膜体,其微观下是微孔状结构,利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级差,让气体分子通过,而液体、灰尘无法通过,从而实现防水透气的目的。
综上所述,本发明的便于散热的就地化安装的电力二次设备,具有以下优点:
(1)铝合金压铸箱体上方盖接有铝合金盖板,实现全密封,无需开散热孔,减少灰尘对内部元件污染,增加设备寿命,提高可靠性;
(2)无需采用风扇、制冷器等主动散热方式,提高二次设备的可靠性;
(3)连接外部电缆或通信光纤的模块(电源模块、IO模块、交流采样模块、通信模块)采用堆叠方式,安装于铝合金压铸箱体,方便外部电缆、通信光纤与各模块间的安装操作;
(4)各模块产生的热量能够快速传导至铝合金压铸箱体外壁,有效降低铝合金压铸箱体内部空气温度,防止内部元件因温度过高而失效;
(5)铝合金压铸箱体上安装透气阀,通过内外气体交换,有效降低箱体内部空气温度,保持设备内外压力平衡,防止凝露;
(6)CPU模块布置于铝合金盖板上,有利软件调试及维护;
(7)CPU模块和其它模块间设置屏蔽板,提高设备抗电磁干扰能力。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:包括铝合金压铸箱体(1),所述铝合金压铸箱体(1)的上方盖接有铝合金盖板(2),所述铝合金压铸箱体(1)内的底层安装有电源模块(3)、交流采样模块(4),所述电源模块(3)的上方通过螺母柱架空安装IO模块(5),所述IO模块(5)的上方安装屏蔽板(6),通过屏蔽板(6)将电力二次设备的强电信号进行隔离,所述交流采样模块(4)的上方安装有恒温板(7),所述恒温板(7)的上方安装有通信模块(8),所述铝合金盖板(2)的下表面安装有CPU模块(9)。
2.根据权利要求1所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述铝合金压铸箱体(1)、铝合金盖板(2)的压合处设置有一圈密封胶条(10)。
3.根据权利要求1所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述铝合金压铸箱体(1)左、右两侧外壁上设置有等间隔分布的散热翅片(11)。
4.根据权利要求1所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述电源模块(3)包括功率管(301)、功率变压器(302)、电源PCB板(304)、第一导热绝缘垫(305)、导热铜块(306)和第二导热绝缘垫(303),所述功率管(301)的发热面焊接在电源PCB板(304)内埋铜的上表面,所述电源PCB板(304)内埋铜的下表面设置有第一导热绝缘垫(305),所述功率变压器(302)下方的电源PCB板(304)上开设有矩形通气孔,所述第二导热绝缘垫(303)设置在矩形通气孔内,所述第一导热绝缘垫(305)、第二导热绝缘垫(303)的底部设置有导热铜块(306),所述导热铜块(306)涂覆导热硅脂后安装在铝合金压铸箱体(1)内的底层。
5.根据权利要求1所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述通信模块(8)包括发热元件光模块(801)、第三导热绝缘垫(802)和通信PCB板(803),所述发热元件光模块(801)安装在通信PCB板(803)的下表面,并通过第三导热绝缘垫(802)安装在恒温板(7)上方,所述恒温板(7)的安装面涂覆导热硅脂后安装在铝合金压铸箱体(1)内。
6.根据权利要求1或5所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述恒温板(7)的底部焊接若干根等间隔分布的导热管(701)。
7.根据权利要求1或5所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述恒温板(7)采用铝板钣金加工而成,且表面经过镀镍处理。
8.根据权利要求1所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述CPU模块(9)与铝合金盖板(2)的接触处还设置有导热绝缘膜(901),所述导热绝缘膜(901)紧贴CPU模块(9)上的高功耗芯片(902)。
9.根据权利要求1所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述铝合金压铸箱体(1)的后侧壁上还设置有透气阀(12)、等间隔分布的出线端子(13)。
10.根据权利要求9所述的一种便于散热的就地化安装的电力二次设备,其特征在于:所述出线端子(13)为航空插头,满足IP67防护等级。
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