降低數字化變電站智能終端柜溫度的方法

吳雪峰，邱子平，周國慶

（金華電業局，浙江 金華 321001）

金華電網500 kV芝堰變于2009年7月投入運行，是目前國內數字化技術實施范圍最廣、保護數字化程度最高的500 kV數字化變電站之一。

智能終端裝置將所有一次設備的信息量采集并通過光纖傳至間隔層，它的可靠性直接影響著變電站安全穩定運行[1]。放置在戶外開關場地的智能終端柜為智能終端提供了一個相對良好的環境，在一定程度上減少了外界溫度、濕度和電磁干擾的影響，保證了裝置的正常運行。但傳統箱體的散熱效果較差，特別是在6—9月份夏季高溫季節，智能終端柜內溫度時常高達50℃，而正常運行的環境溫度為-5～40℃。溫度過高使智能終端的缺陷發生率居高不下，嚴重威脅著變電站的安全穩定運行。因此，有必要對智能終端的運行現狀及散熱方式進行深入分析。

1 智能終端柜運行現狀

1.1 空氣直接交換降溫

傳統變電所就地端子箱內為電纜及端子排，沒有電子設備，自身不會產生熱量，而數字化變電站智能終端就地放置在端子箱內，智能終端設備運行時會發熱，其產生的熱量使柜內溫度比環境室溫高20℃以上。芝堰變智能終端柜采用風扇直接交換降溫法，通過柜頂部加裝的2臺大功率風扇，將柜內熱量從柜頂散風窗排出柜外，就地柜內直接散熱示意見圖1。

圖1 直接散熱降溫

通過后臺調取溫度報告記錄可見，在夏季高溫季節，智能終端柜內溫度普遍超過40℃，甚至最高達55℃。采用風扇直接交換降溫法只能使柜內溫度降低5℃左右，柜內溫度超過設備正常工作溫度范圍，降溫效果不甚理想，已影響設備安全穩定運行。

1.2 缺陷統計分析

500 kV芝堰變自2009年7月投入運行以來，共發生保護及自動化缺陷83條，其中由于智能終端柜溫度過高產生的相關缺陷為14條，占17%，嚴重影響日常穩定運行，如萬松Ⅰ與Ⅱ線第一套智能終端因板件運行不穩定發“子模件通信（SPI）異常”信號，現場不能復歸，由智能終端柜內故障引起的部分缺陷匯總見表1。

溫度過高極大地威脅著變電站的安全穩定運行，消耗了維護人員大量的工作精力。如何提高智能終端柜散熱效果是一個亟待解決的問題。經綜合分析后，決定在柜內加裝翅片熱板隔離式熱交換器，以期降低柜內溫度。

表1 部份缺陷匯總

2 加裝熱交換器

2.1 翅片熱板隔離式熱交換器

翅片熱板隔離式熱交換器[2]內部裝有加熱器、風扇和散熱片等部件，柜內與柜外隔絕封閉，空氣不進行交換。柜內熱量通過散熱片傳導，將室內空氣熱量傳至散熱片；柜外空氣從下進風口進入通過散熱片吸收熱量，從上出風口出風，將熱量帶出。可設定溫度范圍進行自動控制。其散熱路徑見圖2。

圖2 翅式散熱原理

2.2 加裝方法

智能終端柜加裝熱交換器主要涉及拆除柜頂2臺散熱風扇并進行封堵；更換后柜門和加裝熱交換器等工作。期間一次設備不停役，智能終端柜運行。施工步驟如下：

（1）為保證熱交換器的散熱效果，應對整個智能終端柜進行密封，故需拆除原有的頂部風扇。在拆除戶外柜頂蓋工作中應注意與運行設備的安全距離，為避免誤碰帶電端子和設備，需用紅布對運行設備進行遮擋。

（2）拆除頂蓋后進行封堵。進行封堵時，因端子箱頂部空間狹小，需特別注意與柜頂空氣開關的距離。待拆除頂蓋后，使用絕緣的環氧樹脂板和絕緣膠布對運行設備進行有效遮擋。

（3）拆裝后柜門時需特別注意避免直接敲擊插銷和柜門，需用毛巾等包裹后再工作，以減少震動。

（4）加裝熱交換器，接入交流電源。熱交換器接入交流電時，需注意與其他運行電源的距離。

2.3 降溫效果

通過紅外測溫對比，加裝熱交換器后柜內溫度與未改造柜體相比降低了約10℃，散熱效果比較理想，基本滿足了智能變電站室外場地智能終端正常運行的需要，溫度比較見圖3。

圖3 效果分析

3 結語

數字化變電站是未來電網技術的發展方向，在完成試驗和試運行的基礎上，推廣使用翅片熱板隔離式熱交換器，降低智能終端柜內溫度，將使智能終端缺陷發生率大幅降低，對未來新上數字化變電站智能終端柜的散熱方式具有參考價值。

[1]杜浩良，李有春，盛繼光.基于IEC 61850標準數字化與傳統繼電保護的比較[J].電力系統保護與控制，2009，37（24）:172-176.

[2]厲春元，鄭燕妮，劉吉普.翅片熱板散熱器的傳熱研究[J].機械設計與制造，2007（7）:112-114.

[3]睢鵬.富村數字化變電站二次系統的設計與實現[M].天津：天津大學出版社，2008.