降低数字化变电站智能终端柜温度的方法

吴雪峰，邱子平，周国庆

（金华电业局，浙江 金华 321001）

金华电网500 kV芝堰变于2009年7月投入运行，是目前国内数字化技术实施范围最广、保护数字化程度最高的500 kV数字化变电站之一。

智能终端装置将所有一次设备的信息量采集并通过光纤传至间隔层，它的可靠性直接影响着变电站安全稳定运行[1]。放置在户外开关场地的智能终端柜为智能终端提供了一个相对良好的环境，在一定程度上减少了外界温度、湿度和电磁干扰的影响，保证了装置的正常运行。但传统箱体的散热效果较差，特别是在6—9月份夏季高温季节，智能终端柜内温度时常高达50℃，而正常运行的环境温度为-5～40℃。温度过高使智能终端的缺陷发生率居高不下，严重威胁着变电站的安全稳定运行。因此，有必要对智能终端的运行现状及散热方式进行深入分析。

1 智能终端柜运行现状

1.1 空气直接交换降温

传统变电所就地端子箱内为电缆及端子排，没有电子设备，自身不会产生热量，而数字化变电站智能终端就地放置在端子箱内，智能终端设备运行时会发热，其产生的热量使柜内温度比环境室温高20℃以上。芝堰变智能终端柜采用风扇直接交换降温法，通过柜顶部加装的2台大功率风扇，将柜内热量从柜顶散风窗排出柜外，就地柜内直接散热示意见图1。

图1 直接散热降温

通过后台调取温度报告记录可见，在夏季高温季节，智能终端柜内温度普遍超过40℃，甚至最高达55℃。采用风扇直接交换降温法只能使柜内温度降低5℃左右，柜内温度超过设备正常工作温度范围，降温效果不甚理想，已影响设备安全稳定运行。

1.2 缺陷统计分析

500 kV芝堰变自2009年7月投入运行以来，共发生保护及自动化缺陷83条，其中由于智能终端柜温度过高产生的相关缺陷为14条，占17%，严重影响日常稳定运行，如万松Ⅰ与Ⅱ线第一套智能终端因板件运行不稳定发“子模件通信（SPI）异常”信号，现场不能复归，由智能终端柜内故障引起的部分缺陷汇总见表1。

温度过高极大地威胁着变电站的安全稳定运行，消耗了维护人员大量的工作精力。如何提高智能终端柜散热效果是一个亟待解决的问题。经综合分析后，决定在柜内加装翅片热板隔离式热交换器，以期降低柜内温度。

表1 部份缺陷汇总

2 加装热交换器

2.1 翅片热板隔离式热交换器

翅片热板隔离式热交换器[2]内部装有加热器、风扇和散热片等部件，柜内与柜外隔绝封闭，空气不进行交换。柜内热量通过散热片传导，将室内空气热量传至散热片；柜外空气从下进风口进入通过散热片吸收热量，从上出风口出风，将热量带出。可设定温度范围进行自动控制。其散热路径见图2。

图2 翅式散热原理

2.2 加装方法

智能终端柜加装热交换器主要涉及拆除柜顶2台散热风扇并进行封堵；更换后柜门和加装热交换器等工作。期间一次设备不停役，智能终端柜运行。施工步骤如下：

（1）为保证热交换器的散热效果，应对整个智能终端柜进行密封，故需拆除原有的顶部风扇。在拆除户外柜顶盖工作中应注意与运行设备的安全距离，为避免误碰带电端子和设备，需用红布对运行设备进行遮挡。

（2）拆除顶盖后进行封堵。进行封堵时，因端子箱顶部空间狭小，需特别注意与柜顶空气开关的距离。待拆除顶盖后，使用绝缘的环氧树脂板和绝缘胶布对运行设备进行有效遮挡。

（3）拆装后柜门时需特别注意避免直接敲击插销和柜门，需用毛巾等包裹后再工作，以减少震动。

（4）加装热交换器，接入交流电源。热交换器接入交流电时，需注意与其他运行电源的距离。

2.3 降温效果

通过红外测温对比，加装热交换器后柜内温度与未改造柜体相比降低了约10℃，散热效果比较理想，基本满足了智能变电站室外场地智能终端正常运行的需要，温度比较见图3。

图3 效果分析

3 结语

数字化变电站是未来电网技术的发展方向，在完成试验和试运行的基础上，推广使用翅片热板隔离式热交换器，降低智能终端柜内温度，将使智能终端缺陷发生率大幅降低，对未来新上数字化变电站智能终端柜的散热方式具有参考价值。

[1]杜浩良，李有春，盛继光.基于IEC 61850标准数字化与传统继电保护的比较[J].电力系统保护与控制，2009，37（24）:172-176.

[2]厉春元，郑燕妮，刘吉普.翅片热板散热器的传热研究[J].机械设计与制造，2007（7）:112-114.

[3]睢鹏.富村数字化变电站二次系统的设计与实现[M].天津：天津大学出版社，2008.