一种电气柜、电气柜的散热系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力设备领域,尤其是一种电气柜、电气柜的散热系统及其控制方法。
背景技术
电气柜是常用的设备,电气柜内的元件长时间使用会发热,容易引起电气柜内温度升高,过高的温度会影响电气元件的正常工作,因此,需要对电气柜进行散热,通常采用空调或者风扇来实现;采用空调则成本较大。
另一方面,电气柜内的温度也不宜过低,当电气柜内的温度过低时,空气中无法容纳大量水分,析出的空气水分将凝露在电气元件、端子排或箱壁上,造成短路现象,危害电力设备安全运行。为解决该问题,在电气柜内通常会设置加热型除湿器,加热型除湿器主要是用于提高电气柜内的温度,平时则不用,由于较高温度的空气能包含更多的水分,从而防止水汽直接在箱内电气设备、端子排等上面凝露,预防闪络、短路等事故,但每台电气柜配一台加热型除湿器既提升了成本,同时又占据了设备的安装空间,这样的做法事实上并不理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种易于加热和散热的电气柜。
本发明所设计的一种电气柜,包括柜体、柜体正面铰接的柜门、柜体下方的柜脚以及柜体背面的背包腔,在柜体的背板上设有电气元件安装板,该电气元件安装板与背板的顶部和底部都离开一段距离,在柜体顶部和底部分别设有上通风管和下通风管,在上通风管和下通风管上分别设有上通风阀和下通风阀,所述背包腔上部为密闭的上风室、下部为密闭的下风室、中心处为敞口的出风室,该出风室与上风室之间设有上连通管,该出风室与下风室之间设有下连通管,在上连通管和下连通管上分别设有上连通阀和下连通阀;在背包腔中部铰接有出风门,在出风门上设有可对所述出风室进行密封的矩形的环状密封圈,出风门上位于环状密封圈内侧的区域设有抽风扇;在背板的顶部设有连通上风室与柜体内部空间的若干上透气孔,在背板的底部设有连通下风室与柜体内部空间的若干下透气孔。
本发明所设计的电气柜,它的有益效果是:第一,具有上通风管和下通风管,空气可从上部和下部分别进入电气柜内,以配合实际需求选择从何处进风,并可通过上通风阀和下通风阀关闭上通风管和下通风管;第二,上连通阀关闭,下连通阀打开,抽风机工作,电气柜内的空气可以从下透气孔、下风室、出风室及抽风扇处排出,这样可以从电气柜底部吸风并排出;上连通阀打开,下连通阀关闭,抽风机工作,电气柜内的空气可以从上透气孔、上风室、出风室及抽风扇处排出,这样可以从电气柜顶部吸风并排出,从而更好地配合实际需求选择从何处吸风排出。
本发明还设计了一种电气柜的散热系统,包括并排设置在配电间的地板上的若干电气柜,所述配电间上部设有吊顶,在吊顶上方设有通风窗,所述配电间的地板下方设有地下室,所述电气柜上方设有一条风道,风道顶部连接有延伸至吊顶上方的排气管,在排气管上设有排气阀;所述配电间外设有送风机,所述送风机通过送风管与所述地下室连通,在配电间的地板上设有用于上下连通的换气口,其特征在于:所述风道侧面固定设有热风柜,热风柜与风道之间通过热风管相连接,在热风管上设有热风阀,在热风柜内设有电加热装置,热风柜与热风管连接处为热风机;
所述的电气柜,包括柜体、柜体正面铰接的柜门、柜体下方的柜脚以及柜体背面的背包腔,在柜体的背板上设有电气元件安装板,该电气元件安装板与背板的顶部和底部都离开一段距离,在柜体顶部和底部分别设有上通风管和下通风管,在上通风管和下通风管上分别设有上通风阀和下通风阀,其特征在于:所述背包腔上部为密闭的上风室、下部为密闭的下风室、中心处为敞口的出风室,该出风室与上风室之间设有上连通管,该出风室与下风室之间设有下连通管,在上连通管和下连通管上分别设有上连通阀和下连通阀;在背包腔中部铰接有出风门,在出风门上设有可对所述出风室进行密封的环状密封圈,出风门上位于环状密封圈内侧的区域设有抽风扇;在背板的顶部设有连通上风室与柜体内部空间的若干上透气孔,在背板的底部设有连通下风室与柜体内部空间的若干下透气孔;
所述风道底面设有与电气柜一一对应的上风口,所述上风口与其对应的电气柜的上通风管之间通过套管连接,所述配电柜地板上设有与电气柜一一对应的下风口,所述电气柜的下通风管与其对应的下风口之间通过插管连接;
在每一个电气柜内设有温度探头,该温度探头的信号输入至一总控制器,所述总控制器控制所述排气阀、热风阀、热风机、电加热装置以及送风机工作,该总控器还控制所有电气柜的上通风阀、下通风阀、上连通阀、下连通阀以及抽风扇工作。
本发明还设计了一种电气柜的散热系统的控制方法,它采用温度探头采集每一个电气柜内的温度,并通过总控制器控制排气阀、热风阀、热风机、电加热装置、送风机以及所有电气柜的上通风阀、下通风阀、上连通阀、下连通阀和抽风扇工作,其特征在于包含如下措施:
在平时,送风机和热风柜处于停止状态,排气阀打开,所有电气柜的上通风阀和下通风阀都打开、上连通阀和下连通阀关闭、抽风扇停止,电气柜内的热空气上升从上通风管排至风道、并最终通过排气管排至配电间的吊顶上方,地下室内的低温空气从底部溢入电气柜内以降低电气柜内的温度;
当有电气柜温度小于TA时,排气阀关闭,温度小于TA的电气柜的上通风阀和下连通阀打开、下通风阀和上连通阀关闭,抽风扇工作,其他的电气柜的上通风阀、上连通阀和下连通阀打开,下通风阀关闭,抽风扇停止,其他电气柜内的热空气被抽入到温度小于TA的电气柜内,温度小于TA的电气柜内的空气经下透气孔、下风室、出风室从抽风扇处排出,持续一段时间T后判断是否所有的电气柜温度都大于TA,如果是则该步结束,如果否,则再打开热风柜,从热风柜中送出的热风进一步补入到温度小于TA的电气柜内,直到所有的电气柜温度都大于TA时该步结束;
当某个电气柜内部温度大于TBH时,该电气柜的上通风阀和下连通阀关闭,下通风阀和上连通阀打开,抽风扇开启,地下室的冷空气被抽入至电气柜内进行降温,原电气柜内的热空气经上透气孔、上风室、出风室从抽风扇处排出,直到该电气柜内部温度小于TBL时该步结束;
当温度都大于TC的电气柜占总数的大部分或全部时,排气阀以及所有电气柜的上通风阀、下通风阀、上连通阀和下连通阀打开,所有抽风扇停止,送风机开启,送风机从配电间外抽风送入地下室,并通过底部的下通风管进入各个电气柜,将电气柜内的热空气从顶部吹出直至吊顶上方,直到所有的电气柜温度都在TBH以下时该步结束;
其中,TC>TBH>TBL>TA;
所述热风柜的关闭或打开是指:关闭或打开热风阀、热风机以及电加热装置。
本发明所设计的电气柜的散热系统及其控制方法,它的有益效果是:在平时,电气柜内的热空气可排出至吊顶上方,并从通风窗排出,这样热空气直接向外排,而不会停留于电气柜周围,使电气柜周围的空气不至于升高,地下室内的低温空气从底部溢入电气柜内以降低电气柜内的温度,尤其在夏天等温度高的天气,地下室内的空气温度明显低于地板上方的空气,而在温度较低的冬天,地下室内的空气温度也较低,能够作为冷却风源对电气柜进行降温;在有电气柜温度过低时(小于TA时),为防止凝露,该电气柜可以通过风道向其他温度较高的电气柜借热风,以提升该柜内的温度,这样就不需要在每一个电气柜内设置加热型除湿器,并且其他温度较高的电气柜得以散去热风,可以达到散热的效果,在该方法无法满足要求时,可启动外部的热风柜来补热风,热风柜仅需一只即可满足使用需求,这样整体成本得以降低;在当某个电气柜内部温度较高(大于TBH时)需要单独散热时,该电气柜的上通风阀和下连通阀关闭,下通风阀和上连通阀打开,抽风扇开启,电气柜上部不能进风,地下室的冷空气被抽入至电气柜内进行降温,原电气柜内的热空气经是从上部被吸出的,这样就保证了地下室的冷空气的冷却效果,因为要是从下部直接吸风的话,地下室的冷空气会被直接吸走,这样就保证不了冷却效果,同理,在借热风时,则采用下部吸风,因为热风是从上面进来的,如果从上面吸风的话热风会被直接吸走。当大部分或全部的电气柜温度都很高时(温度都大于TC),这样采用大功率的送风机为所有的电气柜进行散热,这样散热效果好。
附图说明
图1是实施例1电气柜的结构示意图;
图2是图1中A处的放大图;
图3是图1中B处的放大图;
图4是实施例2电气柜的散热系统的示意图;
图5是实施例2电气柜的散热系统的后视图;
图6是实施例2电气柜的散热系统的局部放大示意图;
图7是实施例2电气柜的散热系统的控制模块图;
图中:
电气柜000、柜体001、柜门002、柜脚003、背包腔004、电气元件安装板005、背板006、上通风管007、下通风管008、上通风阀009、下通风阀010、上风室011、下风室012、出风室013、抽风扇014、上连通管015、下连通管016、上连通阀017、下连通阀018、出风门019、环状密封圈020、上透气孔021、下透气孔022;
配电间100、地板101、吊顶102、通风窗103、地下室104、风道105、排气管106、排气阀107、送风机108、送风管109、换气口110、热风柜111、热风管112、热风阀113、电加热装置114、热风机115、上风口116、套管117、下风口118、插管119、温度探头120、总控制器121。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1:
如图1、2、3所示,本实施例所描述的电气柜,包括柜体001、柜体001正面铰接的柜门002、柜体001下方的柜脚003以及柜体001背面的背包腔004,在柜体001的背板006上设有电气元件安装板005,该电气元件安装板005与背板006的顶部和底部都离开一段距离(该段距离就是为了设置下面所述的上透气孔021和下透气孔022,该段距离可以是5-10厘米),在柜体001顶部和底部分别设有上通风管007和下通风管008,在上通风管007和下通风管008上分别设有上通风阀009和下通风阀010,所述背包腔004上部为密闭的上风室011、下部为密闭的下风室012、中心处为敞口的出风室013,该出风室013与上风室011之间设有上连通管015,该出风室013与下风室012之间设有下连通管016,在上连通管015和下连通管016上分别设有上连通阀017和下连通阀018;在背包腔004中部铰接有出风门019,在出风门019上设有可对所述出风室013进行密封的矩形的环状密封圈020,出风门019上位于环状密封圈020内侧的区域设有抽风扇014;在背板006的顶部设有连通上风室011与柜体001内部空间的若干上透气孔021,在背板006的底部设有连通下风室012与柜体001内部空间的若干下透气孔022,上透气孔021和下透气孔022都可以是一共三排,每排5-10个,孔径为1厘米;具体数量、大小都可作改动;
本实施例所描述的电气柜,它的有益效果是:第一,具有上通风管007和下通风管008,空气可从上部和下部分别进入电气柜内,以配合实际需求选择从何处进风,并可通过上通风阀009和下通风阀010关闭上通风管007和下通风管008;第二,上连通阀017关闭,下连通阀018打开,抽风机014工作,电气柜内的空气可以从下透气孔022、下风室012、出风室013及抽风扇014处排出,这样可以从电气柜底部吸风并排出;上连通阀017打开,下连通阀018关闭,抽风机014工作,电气柜内的空气可以从上透气孔021、上风室011、出风室013及抽风扇014处排出,这样可以从电气柜顶部吸风并排出,从而更好地配合实际需求选择从何处吸风排出。
实施例2:
如图4、5、6所示,本实施例所描述的电气柜的散热系统,包括并排设置在配电间100的地板101上的若干电气柜000000000(具体数量以实际应用为准),所述配电间100上部设有吊顶102,在吊顶102上方设有通风窗103,所述配电间100的地板101下方设有地下室104,所述电气柜000上方设有一条风道105(风道105由薄铁皮或不锈钢制成的长方体状风道),风道105顶部连接有延伸至吊顶102上方的排气管106,在排气管106上设有排气阀107;所述配电间100外设有送风机108,所述送风机108通过送风管109与所述地下室104连通,在配电间100的地板101上设有用于上下连通的换气口110(换气口110的作用是在地下室104内空气被吸走时用于补风,在送风机工作时,外部的空气也可以从换气口110吹出对配电间100内空气进行降温),所述风道105侧面固定设有热风柜111,热风柜111与风道105之间通过热风管112相连接,在热风管112上设有热风阀113,在热风柜111内设有电加热装置114,热风柜111与热风管112连接处为热风机115;热风柜111应当保证可以方便地进风,如在热风柜111上设置带过滤功能的透风窗或者热风柜111本身密封性不佳易透风,这样在往外输送热风时外面的空气才能补进来;
所述的电气柜000,包括柜体001、柜体001正面铰接的柜门002、柜体001下方的柜脚003以及柜体001背面的背包腔004,在柜体001的背板006上设有电气元件安装板005,该电气元件安装板005与背板006的顶部和底部都离开一段距离,在柜体001顶部和底部分别设有上通风管007和下通风管008,在上通风管007和下通风管008上分别设有上通风阀009和下通风阀010,其特征在于:所述背包腔004上部为密闭的上风室011、下部为密闭的下风室012、中心处为敞口的出风室013,该出风室013与上风室011之间设有上连通管015,该出风室013与下风室012之间设有下连通管016,在上连通管015和下连通管016上分别设有上连通阀017和下连通阀018;在背包腔004中部铰接有出风门019,在出风门019上设有可对所述出风室013进行密封的环状密封圈020,出风门019上位于环状密封圈020内侧的区域设有抽风扇014;在背板006的顶部设有连通上风室011与柜体001内部空间的若干上透气孔021,在背板006的底部设有连通下风室012与柜体001内部空间的若干下透气孔022;
所述风道105底面设有与电气柜000一一对应的上风口116,所述上风口116与其对应的电气柜000的上通风管007之间通过套管117连接,所述配电柜地板101上设有与电气柜000一一对应的下风口118,所述电气柜000的下通风管008与其对应的下风口118之间通过插管119连接;套管117可采用易于形变的橡胶管以方便安装,插管119也宜采用橡胶管,在插管119外最好设置环状凸圈,环状凸圈可以对下风口118进行密封;
如图7所示,在每一个电气柜000内设有温度探头120,该温度探头120的信号输入至一总控制器121,所述总控制器121控制所述排气阀107、热风阀113、热风机115、电加热装置114以及送风机108工作,该总控器还控制所有电气柜000的上通风阀009、下通风阀010、上连通阀017、下连通阀018以及抽风扇014工作,
本实施例所述的一种电气柜的散热系统的控制方法,它采用温度探头120采集每一个电气柜000内的温度,并通过总控制器121控制排气阀107、热风阀113、热风机115、电加热装置114、送风机108以及所有电气柜000的上通风阀009、下通风阀010、上连通阀017、下连通阀018和抽风扇014工作,其特征在于包含如下措施:
在平时,送风机108和热风柜111处于停止状态,排气阀107打开,所有电气柜000的上通风阀009和下通风阀010都打开、上连通阀017和下连通阀018关闭、抽风扇014停止,电气柜000内的热空气上升从上通风管007排至风道105、并最终通过排气管106排至配电间100的吊顶102上方,地下室104内的低温空气从底部溢入电气柜000内以降低电气柜000内的温度;
当有电气柜000温度小于TA时,排气阀107关闭,温度小于TA的电气柜000的上通风阀009和下连通阀018打开、下通风阀010和上连通阀017关闭,抽风扇014工作,其他的电气柜000的上通风阀009、上连通阀017和下连通阀018打开,下通风阀010关闭,抽风扇014停止,其他电气柜000内的热空气被抽入到温度小于TA的电气柜000内,温度小于TA的电气柜000内的空气经下透气孔022、下风室012、出风室013从抽风扇014处排出,持续一段时间T(如5分钟)后判断是否所有的电气柜000温度都大于TA,如果是则该步结束,如果否,则再打开热风柜111,从热风柜111中送出的热风进一步补入到温度小于TA的电气柜000内,直到所有的电气柜000温度都大于TA时该步结束;
当某个电气柜000内部温度大于TBH时,该电气柜000的上通风阀009和下连通阀018关闭,下通风阀010和上连通阀017打开,抽风扇014开启,地下室104的冷空气被抽入至电气柜000内进行降温,原电气柜000内的热空气经上透气孔021、上风室011、出风室013从抽风扇014处排出,直到该电气柜000内部温度小于TBL时该步结束;
当温度都大于TC的电气柜000占总数的大部分或全部时,排气阀107以及所有电气柜000的上通风阀009、下通风阀010、上连通阀017和下连通阀018打开,所有抽风扇014停止,送风机108开启,送风机108从配电间100外抽风送入地下室104,并通过底部的下通风管008进入各个电气柜000,将电气柜000内的热空气从顶部吹出直至吊顶102上方,直到所有的电气柜000温度都在TBH以下时该步结束;
其中,TC>TBH>TBL>TA;这四个值可以根据实际需求改进,其中,
TA是低温极限,长期处于TA以下电气柜000内会凝露;
TC为高温极限,长期处于TC以上电气柜000内元件会工作不正常;
TBH是较高温度,达到该温度时电气柜000应开动抽风扇014散热;
TBL是散热后电气柜000达到的安全温度;
比如:TA取10摄氏度,TBL取40摄氏度,TBH 取50摄氏度,TC取65摄氏度;明显地,电气工程师可以根据实际需求改动这些具体值;
所述热风柜111的关闭或打开是指:关闭或打开热风阀113、热风机115以及电加热装置114。
在本发明中,送风机108应当位于配电间100的背光面,如一般设置在北面,这样配电间100的背光面的空气温度会比向阳面低。
本实施例所设计的电气柜的散热系统及其控制方法,它的有益效果是:在平时,电气柜000内的热空气可排出至吊顶102上方,并从通风窗103排出,这样热空气直接向外排,而不会停留于电气柜周围,使电气柜周围的空气不至于升高,地下室104内的低温空气从底部溢入电气柜000内以降低电气柜000内的温度,尤其在夏天等温度高的天气,地下室104内的空气温度明显低于地板上方的空气,而在温度较低的冬天,地下室104内的空气温度也较低,能够作为冷却风源对电气柜000进行降温;在有电气柜000温度过低时(小于TA时),为防止凝露,该电气柜000可以通过风道向其他温度较高的电气柜000借热风,以提升该柜内的温度,这样就不需要在每一个电气柜内设置加热型除湿器,并且其他温度较高的电气柜000得以散去热风,可以达到散热的效果,在该方法无法满足要求时,可启动外部的热风柜111来补热风,热风柜111仅需一只即可满足使用需求,这样整体成本得以降低;在当某个电气柜000内部温度较高(大于TBH时)需要单独散热时,该电气柜000的上通风阀009和下连通阀018关闭,下通风阀010和上连通阀017打开,抽风扇014开启,电气柜000上部不能进风,地下室104的冷空气被抽入至电气柜000内进行降温,原电气柜000内的热空气经是从上部被吸出的,这样就保证了地下室104的冷空气的冷却效果,因为要是从下部直接吸风的话,地下室104的冷空气会被直接吸走,这样就保证不了冷却效果,同理,在借热风时,则采用下部吸风,因为热风是从上面进来的,如果从上面吸风的话热风会被直接吸走。当大部分或全部的电气柜000温度都很高时(温度都大于TC),这样采用大功率的送风机108为所有的电气柜000进行散热,这样散热效果好。
上述实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明,明显地,本专利的保护范围不限于上述实施例。
本领域技术人员对上述实施例所作的各种等同修改或补充,都应当落入本专利的保护范围。