CN107093858B - 一种环网柜内微环境的控制方法 - Google Patents

一种环网柜内微环境的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种环网柜内微环境的控制方法,环网柜包括外柜和高压柜,高压柜安装在外柜的内部,高压柜内有电缆联接仓,外柜上部开有排风口;微环境控制器安装在外柜的侧面,通过风机向外柜内送风;所述的风机的送风量由智能控制单元控制,智能控制单元的控制信号来源于传感器;电缆联接仓上设有隔离网通气的流通通道,用于电缆联接仓和外柜之间的空气流通;送风途中部分气流产生横向分流,其余送达环网柜底部通过隔离网进入电缆联接仓并形成外柜内和电缆联接仓一体的空气环境;当风机向环网柜内送风时,置换后的热湿空气从柜顶排风口排出。本发明降低了环网柜内外及内部各处的温度梯度,消除冷表面破坏凝露条件。

Description

一种环网柜内微环境的控制方法
技术领域
本发明涉及控制环网柜内空气环境的技术领域,具体是指一种控制环网柜包括其内部的电缆联接仓的温度、湿度的装置。
背景技术
环网柜安装于露天,由于外界环境温度、湿度变化对其运行会带来许多不利影响,外界温度突变,柜内温差倒挂时,环网柜柜内表面形成露点时柜内会产生积水;户外潮湿空气从高压柜底部电缆头引入处进入电缆联接仓积聚,当封闭型高压开关内温度与环网柜柜内温度突变倒挂同样在开关柜内壁与绝缘部分产生凝露引发高压对地或相间闪络。据电力部门统计,环网柜因受潮而引起的电气设备故障占50%以上。
现有技术主要采用以下三种方式防止凝露受潮问题:
一、在各高压开关柜底部,电缆联接仓内安装电加热器,提高该仓室温度防止结露方式。当开关柜下部封闭的电缆联接仓内与环网柜柜内温差倒挂突变而形成露点时,开关柜内照样形成结露,而环网柜与高压柜间积水问题仍然存在。环网柜高电压在10kV~20kV,如需取220V电源必须另增一套高压PT柜,由于受环网柜体积的限制和加装PT柜的投资的制约,绝大部分环网柜不设PT柜而无法加装电加热器。
二、在环网柜内壁加装除湿机,以降低柜内空气含湿量,减少柜内积水方式。但是采用除湿机能改善环网柜与高压柜空间的空气含湿量,减少积水,仍无法解决开关柜体内外相互间的温差平衡,高压柜内同样会产生露点,凝露问题同样没解决。由于环网柜没有220V电源,该方式也受限制无法实施。
三、在环网柜上加装空调,空调风直接对准环网柜内部电气设备进行送风降温,当环网柜内的空气温湿度与空调送入的空气温湿度差距较大时,温湿度差异的空气直接冲击电气设备的表面可能反而会加剧凝露。该技术方案成本较高。
这就需要设计一种新型的适用于控制环网柜内空气微环境的方法,来解决环网柜内温湿度难以控制和电缆联接仓内结露的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点,来解决环网柜内温湿度难以控制和电缆联接仓内结露的问题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种环网柜内微环境的控制方法,环网柜包括外柜和高压柜,高压柜安装在外柜的内部,高压柜内有电缆联接仓, 外柜上部开有排风口;微环境控制器安装在外柜的侧面,通过风机向外柜内送风;所述的风机的送风量由智能控制单元控制,智能控制单元的控制信号来源于传感器;电缆联接仓上设有隔离网通气的流通通道,用于电缆联接仓和外柜之间的空气流通;在环网柜内各层间温差及微压差的作用下,送风途中部分气流产生横向分流,其余部分被送达环网柜底部通过隔离网进入电缆联接仓并形成外柜内和电缆联接仓一体的空气环境;当风机向环网柜内送风时,置换后的热湿空气从柜顶排风口排出;所述的微环境控制器包括外壳、风机;所述的外壳上有引风口;风机安装在外壳内,用于将引风口引入的空气从风机出风口送入外柜;风机出风口是能控制向下线状送风的导风出风口;风机将空气从引风口引入,从导风出风口进入外柜内。
特别地,所述的微环境控制器安装在外柜的侧面上部,通过导风出风口向外柜内向下送风。
特别地,还包括低压感应受电装置,所述的低压感应受电装置包括与高压电缆相连的电流互感器和感应电源模块,电流互感器和感应电源模块相连,感应电源模块与微环境控制器相连,为微环境控制器供电。
特别地,所述的传感器包括用于检测外柜、高压柜之间的空间的柜内温湿度传感器和用于检测环网柜外空间的柜外温湿度传感器以及用于检测电缆联接仓内的电缆联接仓温湿度传感器,为智能控制单元提供信号并控制风机的送风量。
特别地,所述的柜内温湿度传感器位于环网柜内的上部。
特别地,所述的外柜内温湿度传感器的数量大于一个,分布在外柜、高压柜之间的空间内。
特别地,所述的传感器包括气流传感器,所述的气流传感器位于外柜内下部,位于风机的送风方向上;所述的气流传感器感知外柜内底部的空气流量,继而用来控制风机的送风风速。
特别地,所述的微环境控制器还包括过滤装置,所述的过滤装置位于引风口和风机之间,用来过滤引入的空气。
特别地,所述的微环境控制器还包括回风窗口,所述的回风窗口位于外柜内侧和微环境控制装置的内腔之间,回风窗口的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元。
特别地,所述的导风出风口沿着外柜内侧壁垂直向下送风。
特别地,所述的风机是横式风机,在出风方向上形成向下的风帘。
特别地,所述的风机是变频调速的,智能控制单元控制所述风机的送风流量。
特别地,所述的风机是恒速的,智能控制单元控制所述风机的开或停。
特别地,所述的流通通道是位于电缆联接仓侧壁下部的隔离网。
特别地,所述的导风出风口还装有横向导风板,智能控制单元控制横向导风板的摆动,从而在出风口实现横向的摆动出风。
本发明的优点在于:1、建立了环网柜的外柜、电缆联接仓相通的温湿度空间;2、在外柜、电缆联接仓相通的空间内建立了均衡的气流场和温度场,使气流均衡地流过热源体,并最终携带热量和水汽排出柜体;3、降低了环网柜内外及内部各处的温度梯度,消除冷表面,破坏凝露条件;4、对环网柜内进行低能耗的环境控制;5、实现了低成本的方式对微环境控制器进行低压电源供电。
附图说明
图1是本发明的剖面图;
图2是本发明的立体结构示意图(电缆仓部分进行剖面示意);
图3是本发明的导风出风口的剖视图;
图4是本发明的另一种结构示意图;
图5是本发明的电路控制原理图;
图1至图5的符号说明如下:
1、外柜;11、外柜空间;12、排风口;2、高压柜;3、电缆联接仓;31、电缆;32、电缆仓空间;4、微环境控制器;41、外壳;42、风机;421、风机进风口;43、过滤装置;44、引风口;45、导风出风口;451、横向导风板;46、回风窗口;47、内腔;51、电流互感器;52、感应电源模块;6、智能控制单元;71、柜外温湿度传感器;72、柜内温湿度传感器;73、电缆联接仓温湿度传感器;74、气流传感器;8、隔离网;9、环网柜安装基础。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容,下面结合图1至图5来进行进一步的描述。
首先说明一下本发明的基本原理。本发明的环网柜不同于普通的电气箱,环网柜包括外柜1和高压柜2,高压柜2安装在外柜1的内部,这就需要不但控制外柜空间11的环境,还需要控制电缆仓空间32的环境,即需要控制外柜空间11的温湿度环境,要通过从外界送入空气以后能够调控外柜空间11内的温湿度平衡,同时还要调控电缆仓空间32内的温湿度环境,而不同空间之间的温差不平衡是导致结露的主要原因,这就需要既能控制好外柜空间11和电缆联接仓3之间的温湿度平衡,还要控制缩小外柜空间11和电气柜外的空间的温湿度差值。
首先结合图1、图2说明环网柜的结构。如图2所示,环网柜包括外柜1和高压柜2,高压柜2安装在外柜1的内部,高压柜2内有电缆联接仓3,外柜1上部开有排风口12。环网柜中的结露现象主要出现在外柜1内和电缆联接仓3内,特别是在电缆联接仓3内结露危害最大。由于电缆联接仓3靠近地面,电缆仓空间32的温度往往都会低于外柜空间11,如能保持外柜空间11和电缆仓空间32的温度接近不形成露点,将能避免环网柜内部空间温差导致的电缆联结仓3内出现结露。
为了解决上述问题,可在环网柜上安装微环境控制器4。微环境控制器4安装在外柜1的侧面,可安装在外柜1的柜外也可安装在柜内,图1、图2显示的是安装在柜外的情形。安装在柜内的结构如图4所示,本领域技术人员可根据微环境控制器4通过风机42向外柜1内送风;所述的微环境控制器4的送风量由智能控制单元6控制,智能控制单元6的控制信号来源于传感器;电缆联接仓3上开有流通通道的隔离网8,用于电缆联接仓3和外柜1之间的空气流通;在环网柜内各梯层间温差及微压差的作用下,送风途中部分气流产生横向分流,其余部分被送达环网柜底部;并形成外柜1和电缆联接仓3一体的空间环境;当风机42向外柜1送风时,由于热空气上升、冷空气下降的自然现象,置换后的热湿空气从环网柜内上层排风口12排出。
所述的微环境控制器4包括外壳41、风机42;所述的外壳41上有引风口44;风机42安装在外壳41内,用于将引风口44引入的空气从风机出风口送入外柜1;风机出风口是能控制向下线状送风的导风出风口45;风机42将空气从引风口44引入,从导风出风口45进入外柜1内。
使用上述的结构向环网柜内送风后。当微环境控制器4向下送风途中时,部分气流与柜内空气混合向两侧扩散,而到达环网柜内底部的气流部分产生横向分流,部分空气通过隔离网8入电缆联接仓内,使电缆仓空间32和外柜空间11之间进行流通与交换。当风机42引入空气时,环网柜内上层空气从排风口12排出。由于环网柜空间内存在温度梯层,温度较高的空气处于上层,户外空气源源不断的送入底部,使热交换后在顶部积聚的热湿空气,经上部排风口12溢出环网柜,从而形成了空气的置换,从而实现了对外柜空间11、电缆仓空间32的降温控湿,环网柜外引入空气的过程中使外柜空间11与高压柜2及电缆仓空间32形成了温湿度的平衡。
可将微环境控制器4安装在外柜1的侧面上部,通过风机42向外柜1内向下送风,在此情形下,向下送风的过程中可在环网柜内的大部分区域产生逸散的气流。
采用导风出风口45沿着外柜1内侧壁垂直向下送风。从而可以利用侧壁的吸附效果,也能使向下送风过程中不会过度逸散,以免产生乱流。为了配合利用侧壁的吸附效果,风机42使用横式风机42,在出风方向上即沿着侧壁向下形成风帘。在电缆仓宽度小且只有一个时,通过导风出风口45来控制恒定的出风方向已足够,导风出风口45可使用方向固定的风道;当电缆仓的宽度很大,或者有多个电缆仓时,恒定的控制出风方向已不足够,该种情形下,可安装横向导风板451,作为导风出风口45的补充。所述的横向导风板451安装在导风出风口45,智能控制单元6控制横向导风板451的摆动,从而在出风口实现横向的摆动出风,上述所述的横向导风板451的横向是指图3中的左右的方向,横向导风板451可使用调风板,当调风板摆动时,会产生横向的摆风,在靠着侧壁的方向形成摆动的风帘,从而将空气送到环网柜底部的地点会是侧壁与底部相接的一条线,从而更有利于进入电缆联接仓32,并消除死角。
可在电缆联接仓3侧壁下部安装隔离网8,来作为流通通道。流通通道可在保持电缆联接仓3与外柜1空间之间空气流通的情况下,隔绝尘埃、昆虫等物。
微环境控制器4还可安装过滤装置43,所述的过滤装置43位于引风口44和风机42之间,用来过滤引入的空气。
下面结合图1至图5说明回风窗口46,所述的回风窗口46位于外柜内侧和微环境控制装置的内腔之间,回风窗口46的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元6。所谓的内腔47即是被外壳41所包裹在内的空间。当回风窗口46关闭时,环网柜内的空气流动主要来源于从引风口44进入户外空气,经置换后从排风口12排出空气,即环网柜内进行着与外部的空气交换;而当回风窗口46开启时,从风机进风口进入的大部分来源于环网柜的内部空气,来源于环网柜内部的空气的量取决于回风窗口46开启的大小。即当回风窗口46开启时,有少量的环网柜外部空气与环网柜内空气进行内循环。也可采用引入环网柜外部的空气与部分环网柜内部空气混合向柜内送风的控制模式,以避免开机时因柜外温度与柜内温差过大,以降低户外进风温度与柜内温差。
当使用横式风机42时,可以沿着外柜1的侧壁向下送风,并产生顺着外柜1侧壁向下的风帘,当外柜1内空气从回风窗口46进入产生内循环时,风帘将在环网柜内环绕流动产生环流,从而消除环网柜内的死角区域。
当回风窗口46与过滤装置43结合使用时,由于在引风口44进入内腔的通道中存在过滤装置43,因此从引风口44进入的气流的风阻较大,而回风窗口46由于未安装任何可能增加风阻的装置,因此在环网柜内进行内循环的不存在风阻,因此当回风窗口46打开时,环网柜内进行的会是空气内循环,从引风口44将只会引入少量空气。即当过滤装置43和回风窗口46同时存在时,打开回风窗口46时,将可以进行空气内循环。该种技术方案适用于需要减少外部空气流入的情况。可以减少外部环境的干扰,特别适用于一些环境比较容易突变的环境中,如雷暴天气、急剧降温等很多的极端天气,对放在室外的环网柜来说都属于外部空气的温湿度发生急剧变化,即当柜外温湿度传感器71检测到户外温湿度超过设定值时,即关闭风机,不再从环网柜外引入空气。柜内传感器72与电缆仓温湿度传感器73检测到温差值超过设定值时,打开回风窗口46,进行内循环。
回风窗口46的应用范围较广,如上面所描述的避免柜外的温湿度突变导致影响柜内,则回风窗口46的控制信号应来源于柜外温湿度传感器71和柜内温湿度传感器72。回风窗口46口还可以有其他的应用,如避免箱内形成局部过大温差,如在夏日时由于暴晒可能导致环网柜顶部与下部产生较大温差,而电缆联接仓3位于环网柜的下部,即电缆仓空间32和外柜空间11之间也可能产生因温湿度失去平衡而形成露点的情况,可将柜内温湿度传感器72和电缆联接仓温湿度传感器73的数值进行对比来作为阀值以控制回风窗口46是否运行。由智能控制单元6控制打开回风窗口46来消除上述隐患。也可设置多个位于不同位置的柜内温湿度传感器72,在不同的柜内温湿度传感器72的检测数值之间进行对比来作为阀值以控制回风窗口46是否运行。在此情形下,回风窗口46打开后,在环网柜内进行内循环,环网柜内上部的空气进入回风窗口46后送入外柜空间11的底部和电缆仓空间32内,从而使环网柜内部各空间内达成温湿度平衡;还可当柜外温湿度大于柜内温湿度值时,调节回风窗口46阀门大小,采用引入环网柜外部的空气与部分环网柜内部空气混合后向柜内送风的控制模式,以减少由于柜外空气温度与柜内温差过大,以降低户外进风温度与柜内温差。
一般环网柜都不包括低压感应受电装置,因此要安装各种控制装置都需要从环网柜以外取电。而在环网柜内增加高压PT柜,又会提高成本。而由于本发明所使用的低压感应受电装置为微环境控制装置供电,所述的低压感应受电装置包括与高压电缆相连的电流互感器51和感应电源模块52,电流互感器51和感应电源模块52相连,感应电源模块52与微环境控制器4相连,为微环境控制器4供电。
根据控制方式的不同,也可选择不同的风机42,如有变频功能的风机42和恒速的风机42,智能控制单元6能控制变频风机42以不同的功率进行出风,可以使风机42处于长时间的出风状态,在此情形下需要在智能控制单元6中设置不同的柜内温湿度传感器、柜外温湿度传感器71的数值所对应的风机42的运行功率;而恒速风机42则需要智能控制单元6对柜内温湿度传感器、柜外温湿度传感器设置阀值,当检测到的数值达到一定的阀值时控制风机42启动。
使用本发明所述的原理及上述结构,以使用恒速的风机42为例对环网柜内进行的调控为例进行说明如下:下面结合图4来说明本发明的控制方式。检测外柜1、电缆联接仓3内空间的柜内温湿度传感器和用于检测外柜1外空间的柜外温湿度传感器71,为智能控制单元6提供数据并控制风机42的送风量。如在环网柜内的温度过高,如超过设定的基准值时,则需对环网柜内进行送风降温。导风出风口45送入的气流在到达底部,穿过隔离网8下部进入电缆联接3,进行交换卷吸的气流通过隔离网8上部将热湿空气并入电缆仓内空间。同时,由于热空气上升的自然现象,温度最高的空气从环网柜上部排出。风机42送风量的大小取决于环网柜的温湿度的数值,当风机42打开时,能够快速的引入柜外的空气进行除湿。当风机42关闭时,不再从柜外引入空气,该状态下的环网柜内同时也在进行着热空气上升、冷空气下降的空气对流过程,此时可以利用环网柜底层的较冷空气,并利用环网柜内的空气自动弥散过程中消除外柜内的各位置的空气温度不均衡状态。为了充分利用风机42关闭时外柜内空气自动调整的特性,可对风机42的启动设置成周期启动,如当检测到的湿度达到启动阀值时,风机42每一段时间启动一次,每次启动设定时间,风机42运行的周期可以根据环网柜的大小、风机42型号、检测到的数值等多方面因素来进行调整。
如在环网柜内的湿度过高,超过设定的基准值时,则需对环网柜内进行除湿。开启除湿模式需要通过传感器检测来查看湿度大的原因,如果是环网柜内的温度过低,导致相对湿度较高,对环网柜内进行送风时,可以利用户外热空气适当提高环网柜内的温度,从而降低相对湿度;如果是环网柜内部潮气过重,也可对环网柜内进行送风,最终湿气会从上部的排风口12排出。湿度过高还可能由于其他原因造成,需要在智能控制单元6中对各种启动条件进行预设。
为了平衡环网柜内的温湿度,柜内温湿度传感器包括位于外柜1、高压柜2之间的柜内温湿度传感器72和位于电缆联接仓3的电缆联接仓温湿度传感器73。将柜内温湿度传感器72、电缆联接仓温湿度传感器73的温湿度进行对比可以实时监测电缆联接仓3内的温湿度是否受控,由于电缆联接仓3容易受到下部潮气的影响,是结露的重灾区,因此可能出现柜内温湿度传感器72监测温湿度正常,而电缆联接仓温湿度传感器73湿度过高的情况,因此可将电缆联接仓温湿度传感器73的监测数值作为风机42启动的阀值。同时,柜内温湿度传感器72、电缆联接仓温湿度传感器73的监测数值对比可以显示出环网柜的外柜内的空间和电缆联接仓3内的温湿度是否失衡,如已失衡,对环网柜内送风也能避免环网柜内部温湿度差距过大导致的结露。
所述的传感器包括气流传感器74,所述的气流传感器74位于外柜下部,位于风机42的送风方向上;所述的气流传感器74感知外柜1底部的空气流量,继而用来控制风机42的送风风速。
在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书和附图应被认为是说明性而非限制性的。

Claims (15)

1.一种环网柜内微环境的控制方法,环网柜包括外柜和高压柜,高压柜安装在外柜的内部,高压柜内有电缆联接仓,其特征在于:
外柜上部开有排风口;微环境控制器安装在外柜的侧面,通过风机向外柜内送风;所述的风机的送风量由智能控制单元控制,智能控制单元的控制信号来源于传感器;
电缆联接仓上开有流通通道,用于电缆联接仓和外柜之间的空气流通,使空气在电缆联接仓和外柜之间进行流通与交换;
在环网柜内各层间温差及微压差的作用下,送风途中部分气流产生横向分流,其余部分被送达环网柜底部;并形成外柜内和电缆联接仓一体的空气环境;当风机向环网柜内送风时,外柜内上层空气从排风口排出;
所述的微环境控制器包括外壳、风机;所述的外壳上有引风口;风机安装在外壳内,用于将引风口引入的空气从风机出风口送入外柜;风机出风口是能控制向下线状送风的导风出风口;风机将空气从引风口引入,从导风出风口进入外柜内。
2.如权利要求1所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的微环境控制器安装在外柜的侧面上部,通过导风出风口向外柜内向下送风。
3.如权利要求1所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:还包括低压感应受电装置,所述的低压感应受电装置包括与高压电缆相连的电流互感器和感应电源模块,电流互感器和感应电源模块相连,感应电源模块与微环境控制器相连,为微环境控制器供电。
4.如权利要求1所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的传感器包括用于检测外柜、高压柜之间的空间的柜内温湿度传感器和用于检测环网柜外空间的柜外温湿度传感器以及用于检测电缆联接仓的电缆联接仓温湿度传感器,为智能控制单元提供信号并控制风机的送风量。
5.如权利要求4所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的柜内温湿度传感器位于环网柜内的上部。
6.如权利要求4所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的柜内温湿度传感器的数量大于一个,分布在外柜、高压柜之间的空间内。
7.如权利要求1所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的传感器包括气流传感器,所述的气流传感器位于外柜下部,位于风机的送风方向上;所述的气流传感器感知外柜底部的空气流量,继而用来控制风机的送风风速。
8.如权利要求1至权利要求7中任一项所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的微环境控制器还包括过滤装置,所述的过滤装置位于引风口和风机之间,用来过滤引入的空气。
9.如权利要求8所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的微环境控制器还包括回风窗口,所述的回风窗口位于外柜内侧和微环境控制装置的内腔之间,回风窗口的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元。
10.如权利要求2所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的导风出风口沿着外柜内侧壁垂直向下送风。
11.如权利要求1至权利要求7中任一项所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的风机是横式风机,在出风方向上形成向下的风帘。
12.如权利要求1至权利要求7中任一项所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的风机是变频调速的,智能控制单元控制所述风机的送风流量。
13.如权利要求1至权利要求7中任一项所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的风机是恒速的,智能控制单元控制所述风机的开或停。
14.如权利要求1至权利要求7中任一项所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的流通通道是位于电缆联接仓侧壁下部的隔离网。
15.如权利要求10所述的环网柜内微环境的控制方法,其特征在于:所述的导风出风口还装有横向导风板,智能控制单元控制横向导风板的摆动,从而在出风口实现横向的摆动出风。
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