CN112261850A

CN112261850A - 一种升压站svg室散热装置

Info

Publication number: CN112261850A
Application number: CN202011214966.7A
Authority: CN
Inventors: 孙光明
Original assignee: Maanshan Jiafuni Electric Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Qimeng Intellectual Property Service Co ltd
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2021-01-22
Anticipated expiration: 2040-11-04
Also published as: CN112261850B

Abstract

本发明涉及电器设备散热技术领域，具体公开了一种升压站SVG室散热装置；包括箱体、变压电器组件、水冷散热装置和备用制冷散热装置，所述箱体的前侧面转动设置有密封箱门，所述变压电器组件设置在箱体的内部，所述水冷散热装置设置在箱体的后侧面，所述备用制冷散热装置包括两个分别设置在箱体底壁左右两端的制冷气散热箱；本发明公开的升压站SVG室散热装置通过设置的水冷散热装置和备用制冷散热装置，可根据实际情况进行密封或通风之间的切换来保障内部的散热效果，其结构新颖、对各电器元件的散热效果优异、实用性强。

Description

一种升压站SVG室散热装置

技术领域

本发明涉及电器设备散热技术领域，具体公开了一种升压站SVG室散热装置。

背景技术

升压站指的是一个使通过的电荷电压变换的整体系统，主要用来升压，目的是减小线路电流借以减小电能的损失。升压站中的大量SVG变压器属于高发热设备，需要能够良好散热才能保证其设备稳定的运行，以及增加设备的使用寿命。目前，SVG变压器的散热主要有水冷和风冷两种方式，其中水冷方式虽然散热降温效果优异，但是水冷系统中的进、出水管接头众多导致存在较大的漏水风险，一旦漏水会导致设备短路等风险，可靠性低；而风冷方式虽然无漏水风险，但是风冷方式因散热效率较低，而且整个SVG室是不密封状态，在高风沙、高湿度或高盐雾等环境时，外界气流中的杂质或水汽等会对SVG模块的运行造成很大的影响，甚至会造成其故障损坏的情况。

专利号为CN210840445U的实用新型公开了一种防潮防尘的SVG室散热系统，该SVG室为密闭室，空-水冷却设备设置在SVG室的外部，SVG设备的顶部设置有风机；热风道的一端穿过SVG室的室壁与风机连接，热风道的另一端连接空-水冷却设备的进风口；冷风道的一端与空-水冷却设备的出风口连接，冷风道的另一端与SVG室连接。该实用新型公开的SVG室其散热效果较好，而且能够防止了外部灰尘进入室内，起到了防尘效果，以及从根本上解决了SVG普通散热系统中潮湿水气经进风窗进入SVG室内，导致SVG内部功率单元部件绝缘受损的问题，防止了冷却水管路泄漏或破漏时漏水危及高压设备运行安全，但是该防潮防尘的SVG室散热系统在运行过程中，存在两个需要考虑的问题：其一，该空-水冷却设备中的冷却水一般通过水箱和水泵实现循环使用，当冷却水长时间进行热交换时，会使得冷却水的温度升高，从而导致后续与SVG室内的热空气的热交换效果较差；其二，整套空-水冷却设备中的水泵和风机是一直处于工作状态，当其中一个发生故障时，整套空-水冷却设备无法对SVG室中进行降温，加上整个SVG室处于密封设置，如果没有及时发现，就会导致SVG室的内部温度急剧上升，从而造成SVG中的IGBT组件损坏。因此，针对现有SVG室散热系统的上述不足时，设计一种能够有效解决上述技术问题的升压站SVG室散热装置是一项有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有SVG室散热系统的上述不足时，设计一种能够有效解决上述技术问题的升压站SVG室散热装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种升压站SVG室散热装置，包括箱体、变压电器组件、水冷散热装置和备用制冷散热装置，所述箱体的前侧面转动设置有密封箱门，所述变压电器组件设置在箱体的内部，所述水冷散热装置设置在箱体的后侧面；

其中，所述水冷散热装置包括设置在箱体下方的水箱和固定在箱体后侧面的热交换器，所述水箱中装有冷却水，所述水箱的上表面设置有循环水泵，所述循环水泵的进水端伸入水箱中，所述循环水泵的出水端与热交换器相连通，所述热交换器与水箱之间设置有回液管，位于所述变压电器组件后侧的左上方设置有吸气罩，所述吸气罩上连接有伸出箱体的热风管，所述箱体的后侧面设置有管道风机，所述管道风机的进气端与热风管相连接，所述管道风机的排气端连接有穿过热交换器的空液热交换管，所述空液热交换管的端部伸入变压电器组件右后侧的箱体中，所述空液热交换管的端部连接有竖直设置的冷风排管，所述冷风排管朝向变压电器组件的侧面上开设多个出气孔；

所述备用制冷散热装置包括两个分别设置在箱体底壁左右两端的制冷气散热箱，所述制冷气散热箱朝向变压电器组件的侧面上开设有多个冷气排口，所述制冷气散热箱的前侧面连接有伸出箱体的进气管，所述进气管的外端设置有过滤层，位于所述过滤层内侧的进气管中设置有微型风机，所述制冷气散热箱的内部前端设置有半导体制冷片，所述箱体的顶壁等间距开设有若干条形排气口，所述箱体的顶壁中间开设有滑动腔，所述滑动腔中设置有移动板，所述移动板上开设有与每个条形排气口相对应的条形通口，且每个条形通口与对应的条形排气口错位设置，每个所述条形通口中均设置有滤网，所述移动板的前侧面设置有感应金属块，所述滑动腔的前侧壁上设置有接近开关，所述接近开关与微型风机、半导体制冷片之间电性连接，所述感应金属块与接近开关位于同一直线上设置，位于所述滑动腔后侧的箱体内壁上固定有金属储液壳体，所述金属储液壳体的内部填充有热胀冷缩液，所述金属储液壳体靠近移动板的侧面上连接有多个微型活塞筒，所述微型活塞筒中设置有密封活塞，所述密封活塞上连接有与移动板相连接的连杆，所述金属储液壳体的下端连接有多个U型换热管，多个所述U型换热管上共同连接有第一散热翅片组件。

本发明公开的升压站SVG室散热装置其在正常运行过程中，通过管道风机将箱体内部的热空气从吸气罩中吸入，然后沿着热风管进入空液热交换管中，当热空气进入空液热交换管中时，同时通过循环水泵不断将水箱中的冷却水抽入热交换器中，通过冷却水与空液热交换管中的热空气进行热交换，使得从冷风排管中排出的空气温度极大的降低，并且排出的冷风正对着变压电器组件，能够加速变压电器组件的降温，整个过程通过空气-冷却水之间的循环，能够达到较好的散热效果。

当因长时间热交换导致水箱中冷却水升温，使得空气-冷却水之间的热交换效果较差或者管道风机、循环水泵其中一个故障，导致整个空气-冷却水之间的热交换无法进行时，箱体内部的空气会随时间推移逐渐升温，其空气中的热量会通过U型换热管、第一散热翅片组件的热传递作用使得金属储液壳体中的热胀冷缩液升温，当热胀冷缩液温度升高时导致体积变大，此时金属储液壳体中的热胀冷缩液会将微型活塞筒中的密封活塞向外推动，再通过连杆的作用将滑动腔中的移动板向远离金属储液壳体的方向推动，使得原本错位的条形通口和条形排气口对齐，此时箱体的上端条形排气口接通，并且此时由于移动板上的感应金属进入接近开关的感应距离，接近开关控制微型风机和半导体制冷片工作，整个备用制冷散热装置开始运行，通过产生的冷空气实现对箱体内部进行急剧降温，其有效解决了因空气-冷却水之间热交换效果差或空气-冷却水之间的热交换无法进行时引发的一系列问题。

作为上述方案的进一步设置，所述变压电器组件包括固定底板、装载竖板、线圈、电容组件和IGBT组件，所述固定底板可拆卸式连接在箱体的底壁上，所述装载竖板固定连接在固定底板上，所述线圈、电容组件和IGBT组件均固定连接在装载竖板的前侧面，所述装载竖板的后侧面设置有第二散热翅片组件；通过设置的第二散热翅片组件能够将变压电器组件运行时产生的热量传递至第二散热翅片组件，然后便于后续吸气罩将产生的热量吸走。

作为上述方案的进一步设置，所述箱体中的吸气罩设置有1~3个，且多个吸气罩从上往下依次布置，每个所述吸气罩上连接的热风管汇聚后与管道风机相连接；多个吸气罩的设置能够将同时对箱体内部多个位置的热空气进行吸收，增加其空气-冷却水之间的换热效果。

作为上述方案的进一步设置，位于所述热交换器中的空液热交换管为S曲形管，且所述空液热交换管从热交换器的侧面上端伸入、从热交换器的另一侧下端伸出，所述热交换器的内部底壁上设置有隔板，所述隔板与热交换器的顶壁之间留有通道，所述回液管、循环水泵的进水端分别与隔板两侧的热交换器相连通；将空液热交换管设置成S曲形管的形状，能够将空液热交换管中的热空气与冷却水之间的热交换时间，增加空气-冷却水之间的换热效果。

作为上述方案的进一步设置，所述过滤层为滤棉层和硅胶干燥层；其滤棉层和硅胶干燥层能够将抽入的空气进行过滤和干燥，防止杂质进入箱体内部对变压电器组件造成污染。

作为上述方案的进一步设置，所述箱体的顶壁上开设的条形排气口为5~8个，且所述条形排气口的宽度大于条形通口的宽度设置；具体条形排气口数量的根据实际情况进行设置，其条形排气口的宽度大于条形通口的设置能够保证正常情况下箱体顶壁处于密封状态，而且移动板移动时条形排气口和条形通口对齐，使得箱体顶壁能顺利排出热空气。

作为上述方案的进一步设置，所述热胀冷缩液为酒精或水银其中的一种，所述金属储液壳体侧面上连接的微型活塞筒为2~4个，且微型活塞筒的直径大小为5~10mm；具体热胀冷缩液不仅限于此，只要具有较好的热胀冷缩特性即可，微型活塞筒设置在成双数能够保证连杆推动移动板时的稳定性，活塞筒的内径设置较小，能够放大热胀冷缩液升温膨胀时的效果。

作为上述方案的进一步设置，所述移动板左右两端的下表面开设有若干球槽，所述球槽中活动设置有滚珠；在移动板的下表面设置滚珠能够极大降低移动板移动时的摩擦力。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1）本发明公开的升压站SVG室散热装置，其通过设置的水冷散热装置能够实现箱体中热空气与冷却水之间的热交换，其相比较风冷方式，其散热降温效果更佳优异，并且在水冷散热装置运行的过程中整个箱体处于密封状态，空气在箱体、热风管和空液热交换管之间形成循环，其外界空气中的杂质、水分均无法进入箱体内部对变压电器组件造成污染或损坏，较大程度上延长了整个SVG室中各个组件的使用寿命。

2）本发明公开的升压站SVG室散热装置还设置一套备用制冷散热装置，当水冷散热装置的冷却效果随运行时间降低或者因管道风机、循环水泵损坏导致无法运行时，其滑动腔中的移动板会在热胀冷缩液的受热膨胀的作用以及密封活塞、连杆等联动作用下将移动板向接近开关处推动，然后接近开关接通控制备用制冷散热装置中的微型风机和半导体制冷片运行，并且此时移动板上的条形通口与条形排气口对齐，箱体处于通风状态，其制冷散热装置产生的冷空气能够从下往上将箱体中的热空气全部排出，能够实现对箱体内部的急剧降温，防止因水冷散热装置无法运行造成箱体内部温度过高而引发的一系列问题。

3）本发明中的进气管中设置有过滤层、其移动板上的条形通口中设置有滤网，即使在备用制冷散热装置紧急备用制冷的过程中能够有效防止外界空气中的杂质、水分进入箱体内部对变压电器组件造成污染或损坏，其整套装置的防尘、防潮效果优异，可根据实际情况进行密封或通风之间的切换来保障内部的散热效果，其结构新颖、对各电器元件的散热效果优异、实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一角度立体结构示意图；

图2为本发明的第二角度立体结构示意图；

图3为本发明中箱体内部、变压电器组件的立体结构示意图；

图4为本发明中箱体内部的立体结构示意图；

图5为本发明中压电器组件的立体结构示意图；

图6为本发明中水冷散热装置的立体结构示意图；

图7为本发明中热交换器的内部平面结构示意图；

图8为本发明中备用制冷散热装置的立体结构示意图；

图9为本发明中箱体顶部的侧视内部平面结构示意图；

图10为本发明中移动板、金属储液壳体等立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~10，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

本实施例1介绍了一种升压站SVG室散热装置，参考附图1、附图2和附图3，其主体结构包括一个由多个侧板围成的箱体1、变压电器组件2、水冷散热装置3。在箱体1的前侧面转动设置有密封箱门5，为了当密封箱门5闭合式能够具有较好的密封效果，还可在密封箱门5的门边上包裹一层橡胶密封圈（图中未画出）。

将变压电器组件2设置在箱体的内部，具体地，变压电器组件2可参考附图5，该变压电器组件包括固定底板201、装载竖板202、线圈203、电容组件和IGBT组件204，将固定底板201通过螺栓连接的方式可拆卸固定连接在箱体1的底壁上，装载竖板202固定焊接在固定底板201上，并将线圈203、电容组件和IGBT组件均204按照合理的设计固定连接在装载竖板202的前侧面，同时还在装载竖板202的后侧面设置有第二散热翅片组件205，该第二散热翅片组件205的设置能够将变压电器组件2中各电子器件产生的热量传递向箱体1内部的后侧。

将水冷散热装置3设置在箱体1的后侧面，具体地水冷散热装置3可参考附图2、附图4和附图6，其包括设置在箱体1下方的水箱301和固定在箱体1后侧面的热交换器302，该水箱301中装有大量冷却水，并且该水箱301还能对箱体1起到支撑作用。在水箱301的上表面设置有循环水泵303，循环水泵303的进水端伸入水箱301中，循环水泵303的出水端与热交换器302相连通，并在热交换器302与水箱301之间设置有回液管304，通过循环水泵303的作用能够实现水箱301与热交换器302之间冷却水的循环。位于变压电器组件2后侧的左上方设置有吸气罩305，吸气罩305上连接有伸出箱体1的热风管306，箱体1的后侧面设置有管道风机307，管道风机307的进气端与热风管306相连接，在实际设置过程中，其箱体1中的吸气罩305可设置成1~3个，并且多个吸气罩305从上往下依次布置，然后将每个吸气罩305上连接的热风管306汇聚后与管道风机307相连接。管道风机307的排气端连接有穿过热交换器302的空液热交换管308，具体设置时，将位于热交换器302中的空液热交换管308设置成S曲形管，并且空液热交换管308从热交换器302的侧面上端伸入、从热交换器302的另一侧下端伸出，在热交换器302的内部底壁上设置有隔板309，并在隔板309与热交换器302的顶壁之间留有通道，最后将回液管304、循环水泵303的进水端分别与隔板309两侧的热交换器302相连通（可参考附图7）。以上热交换器302内部的设置以及空液热交换管308的形状设计能够增加热空气与冷却水之间的热交换时间，从而对热空气进行充分降温。空液热交换管308的从热交换器302中伸出后的端部伸入变压电器组件2右后侧的箱体1中，并在空液热交换管308的端部连接有竖直设置的冷风排管310，冷风排管310朝向变压电器组件2的侧面上开设多个出气孔311，当吸入的热空气与冷却液进行热交换降温后再从出气孔311中吹出，从而实现对变压电器组件2降温。

实施例2

实施例2公开了一种基于实施例1基础上改进后的升压站SVG室散热装置，本实施例2与实施例1相同之处不做再次说明，其不同之处在于：

参考附图3和附图8，在箱体内部还设置有一套备用制冷散热装置4以及备用制冷触发机构，其中备用制冷散热装置4包括两个分别设置在箱体1底壁左右两端的制冷气散热箱401，在制冷气散热箱401朝向变压电器组件2的侧面上开设有多个冷气排口402，制冷气散热箱401的前侧面连接有伸出箱体1的进气管403，并在进气管403的外端设置有过滤层404，具体地该过滤层404为滤棉层和硅胶干燥层，其滤棉层能够将抽入的空气中的灰层、杂质进行有效过滤，而硅胶干燥层怎能将空气中的水分吸附，从而保证进入制冷气散热箱401中的空气是洁净、干燥的。位于过滤层404内侧的进气管403中设置有微型风机（图中未画出），制冷气散热箱402的内部前端设置有半导体制冷片（图中也未画出），通过微型电机抽入过滤后的干净空气吹向半导体制冷片上，然后再从冷气排口402中排出，从而能够从下往上对变压电器组件2进行降温冷却。

参考附图1、附图9和附图10，在箱体1的顶壁等间距开设有若干个条形排气口101，具体地该条形排气口101可设置成5~8个，箱体101的顶壁中间开设有滑动腔102，在滑动腔102中设置有移动板6，移动板6上开设有与每个条形排气口101相对应的条形通口601，每个条形排气口101的宽度大于条形通口601的宽度设置，初始状态时其每个条形通口601与对应的条形排气口101错位设置，从而将条形排气口101密封起来。另外，还在每个条形通口601中均设置有滤网602，移动板6的前侧面设置有感应金属块603，并在滑动腔102的前侧壁上设置有接近开关604，其接近开关604与微型风机、半导体制冷片之间电性连接，设置时其感应金属块603与接近开关604是处于同一直线上的。同时参考附图4，位于滑动腔102后侧的箱体1内壁上固定有金属储液壳体7，金属储液壳体7的内部填充有热胀冷缩液（注意热胀冷缩液将整个金属储液壳体7以及其附属连通的部件全部填充满），其热胀冷缩液可为酒精或水银其中的一种，具体热胀冷缩液不做限制，只要具有优异的热胀冷缩性质即可。在金属储液壳体7靠近移动板6的侧面上连接有多个微型活塞筒701，具体微型活塞筒701的数量可设置为2~4个，并且微型活塞筒701的直径大小范围在5~10mm之间。微型活塞筒701中设置有密封活塞702，并在密封活塞702上连接有与移动板6相连接的连杆703。并金属储液壳体7的下端连接有多个U型换热管704，多个U型换热管704上共同连接有第一散热翅片组件705。当箱体1上的水冷散热装置3故障时，箱体1内部的温度升高，空气中的热量通过第一散热翅片组件705、U型换热管704传递给金属储液壳体7中的热胀冷缩液，其热胀冷缩液受热后体积增大，从而将微型活塞筒701中的密封活塞702向外推动，再通过连杆703的作用将滑动腔102中的移动板6向远离金属储液壳体7的方向推动，直至移动板6上的条形通口601与箱体1顶壁上的条形排气口101对齐，整个箱体1的顶壁处于通风状态，并且此时其感应金属603进入接近开关604的感应距离，接近开关604被接通控制备用制冷散热装置4中的微型风机和半导体制冷片工作（即上过程为制冷触发机构）。

最后，为了降低移动板6在滑动腔102中移动时的摩擦力，还在移动板6左右两端的下表面开设有若干球槽，球槽中活动设置有滚珠605，其滚珠605的设置极大降低了热胀冷缩液在受热膨胀时推动移动板6移动的阻力。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种升压站SVG室散热装置，其特征在于，包括箱体、变压电器组件、水冷散热装置和备用制冷散热装置，所述箱体的前侧面转动设置有密封箱门，所述变压电器组件设置在箱体的内部，所述水冷散热装置设置在箱体的后侧面；

2.根据权利要求1所述的升压站SVG室散热装置，其特征在于，所述变压电器组件包括固定底板、装载竖板、线圈、电容组件和IGBT组件，所述固定底板可拆卸式连接在箱体的底壁上，所述装载竖板固定连接在固定底板上，所述线圈、电容组件和IGBT组件均固定连接在装载竖板的前侧面，所述装载竖板的后侧面设置有第二散热翅片组件。

3.根据权利要求1所述的升压站SVG室散热装置，其特征在于，所述箱体中的吸气罩设置有1~3个，且多个吸气罩从上往下依次布置，每个所述吸气罩上连接的热风管汇聚后与管道风机相连接。

4.根据权利要求1所述的升压站SVG室散热装置，其特征在于，位于所述热交换器中的空液热交换管为S曲形管，且所述空液热交换管从热交换器的侧面上端伸入、从热交换器的另一侧下端伸出，所述热交换器的内部底壁上设置有隔板，所述隔板与热交换器的顶壁之间留有通道，所述回液管、循环水泵的进水端分别与隔板两侧的热交换器相连通。

5.根据权利要求1所述的升压站SVG室散热装置，其特征在于，所述过滤层为滤棉层和硅胶干燥层。

6.根据权利要求1所述的升压站SVG室散热装置，其特征在于，所述箱体的顶壁上开设的条形排气口为5~8个，且所述条形排气口的宽度大于条形通口的宽度设置。

7.根据权利要求1所述的升压站SVG室散热装置，其特征在于，所述热胀冷缩液为酒精或水银其中的一种，所述金属储液壳体侧面上连接的微型活塞筒为2~4个，且微型活塞筒的直径大小为5~10mm。

8.根据权利要求1所述的升压站SVG室散热装置，其特征在于，所述移动板左右两端的下表面开设有若干球槽，所述球槽中活动设置有滚珠。