变电站就地智能柜柜式空调的可拆式自动防尘装置的设计与应用

熊春雷，王晓强，吴棉廷，温焯飞，曹 旭

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东 中山 528400）

0 引 言

如今社会经济的发展更加迅速，电力的需求急剧增加，保障电力系统的稳定安全运行是重中之重。随着智能技术水平的提升，越来越多的智能变电站投入运行。智能变电站采用高度集成化的智能设备（合并单元、智能终端等），通过交换机、光纤配电架（Optical Distribution Frame，ODF）等设备构建“三层两网”的网络结构，实现变电站内智能设备间信息共享和互操作。而在智能变电站系统中，智能柜占据着核心地位，保证其内部设备稳定正常运行是一项重要的任务。在空间密闭、设备密集的就地智能柜内，柜内设备长期运行于高温、高湿、多尘的环境，传统的就地智能柜空调发挥的效果有限，为了改善智能柜空调通风散热效果，本文设计的变电站就地智能柜柜式空调的可拆式自动防尘装置采用一体式模块化设计通过一体式机身经各功能模块封装组成，主要包括冷凝器防尘模块、换热器防尘模块、换热器散热模块、空调防尘联动模块以及积尘告警模块等，实现了多维度防尘，且具备防尘网的自动监控功能，在积灰严重时及时发出告警信息。从而保证空调的长期正常运行，大大延长柜式空调运行寿命和稳定性，避免因温度过高而导致的设备受损，造成电力设备事故，同时对运维人员提升工作效率有重要意义[1-3]。

1 就地智能柜的柜式空调存在的问题

目前就地智能柜柜式空调存在以下问题[4,5]。

（1）空调外循环风机易积灰积尘。由于空调的冷凝器和换热器的进出风口位于智能柜后柜面板上，容易被灰尘覆盖，影响空调的热交换性能。

（2）空调结构比较紧凑，过滤网难以清理。需要通过多人协作，借助多种工具，拆除空调外壳后，才能进行过滤网清理，过程耗时耗力。

（3）缺乏对空调防尘网的自动监控。运行中需依靠人工定期巡视检查智能柜空调运作情况，且由于智能柜柜式空调结构较为封闭，难以判断其积灰情况。

2 智能柜柜式空调的可拆式自动防尘装置的设计

2.1 功能特点

本文设计的变电站就地智能柜柜式空调的可拆式自动防尘装置主要功能特点如下文所述。

（1）一体化结构设计，简易改造安装。该装置采用磁吸与弹簧卡口双重固定设计思路，通过磁铁、弹簧卡口的双重固定，在不影响原有智能柜柜式空调功能结构的同时，实现灵活简单快捷的安装。

（2）拆装高效快捷，提高维护效率。通过模块化的设计思路，可将冷凝器防尘模块、换热器防尘模块中的防尘网与装置分离，能够实现防尘网单人作业的快速高效拆装，无须任何辅助工作，实现智能柜防尘网的高效清洁维护。

（3）高性能防尘透气，提升热交换效率。装置在冷凝器吸风口配置高性能防尘透气网，在阻隔灰尘的同时亦能保证透气性，确保空调热交换顺利进行。

（4）双重防尘过滤，提升过滤效果。装置在热换器采用百叶窗与防尘网的双重防尘过滤设计，在冷凝器待机状态下关闭百叶窗，彻底隔绝灰尘。在冷凝器工作状态下打开百叶窗，开启散热通道，通过防尘网有效隔绝灰尘。

（5）外置强力驱风装置，强化空调散热效果。在换热器散热片外覆盖强力驱风风扇，在空调制冷时加快热循环进程，提高空调制冷性能。

（6）防尘网状态实时监控，提升运维工作效率。利用灰尘监测技术对防尘网的积灰情况进行实时监测，在积灰严重时装置发出告警，提醒运维人员及时对防尘网进行清洗。

（7）与冷凝器工作状态联动，实现多维度防尘。利用激光传感技术对冷凝器工作模式进行实时监测，实现热换器双重防尘模式的切换，在冷凝器待机模式下关闭百叶窗，进入静态防尘模式，在冷凝器工作状态下打开百叶窗，启动换热器散热模块，开启强力散热防尘模式。

（8）通用性设计思路，适用于任意类型就地智能柜加装。可拆式自动防尘装置在原有就地智能柜机构上进行加装。同时，通用性的设计思路能够实现任意类型就地智能柜的安装，满足大范围推广。

2.2 结构设计

研制一种可拆卸防雨带主动散热风扇的通风装置，整体结构如图1所示。

图1 可拆卸防雨带主动散热风扇的通风装置结构

装置三视图和轴测图如图2所示。

图2 装置三视图和轴测

通风装置安装到机柜效果如图3所示。

图3 通风装置安装到机柜效果

特点如下文所述。

（1）装置整体可以免工具拆卸，采用磁吸加机械弹簧压紧，便于拆修清洁维护，如图4所示。

图4 通风装置可免工具拆卸

采用拉环卡位结构，手动拉松单个强磁铁可让磁铁磁吸或者脱吸，旋转到卡位可固定拉环，实现免工具安装与拆卸。具备金属弹簧压紧，强磁与弹簧共同作用，稳固可靠。

（2）装置带散热风扇和电动百叶窗，该装置的百叶窗和散热风扇与机柜空调同步启停。传感器控制百叶窗打开关闭和风扇的启动停止。传感器可检测到机柜空调风扇叶的启停。当机柜空调远行时，传感器监测到空调风扇叶转动，发出电信号让百叶窗打开且散热风扇转动主动向外排气。当机柜空调风扇停止运转时，散热风扇停止且百叶窗关闭，有效防止粉尘进入，如图5所示。

图5 带散热风扇和电动百叶窗后视图

（3）软橡胶圈可以增强通风装置与机柜密封性，避免灰尘雨水进入。上下进气窗口内部边缘用软橡胶密封，中间有软橡胶上下隔离，磁铁加强软橡胶与机柜表面压紧，提高进风出风窗口密封性，避免进出风混淆。防护罩顶部为4°倾斜面，利于排水，避免雨水集聚在顶部。如图6所示。

图6 带散热风扇和电动百叶窗后视和侧视

（4）进气窗口防雨板和过滤网板可拆除更换或者清洗灰尘，窗口带卡槽，可便于安装拆卸。如图7所示。

图7 带散热风扇和电动百叶窗进气窗口防雨板和过滤网板分解图

（5）可检测过滤网板灰尘。当灰尘集聚较多堵塞网板孔时，传感器检测发出信号，提示灯亮，提示检修人员更换或者清洗过滤网板。如图8所示。

图8 滤网板灰尘检测器安装位置示意图

3 关键技术

变电站就地智能柜柜式空调的可拆式自动防尘装置的关键技术如下文所述。

（1）采用一体式箱式金属机身，强度高防护性能好。采用磁吸与弹簧卡口双重固定方式与就地智能柜柜式空调可靠连接，拆装过程高效、省时、省力，节约人力资源成本。

（2）冷凝器防尘模块采用高性能防尘透气网，既可阻隔灰尘进入冷凝器，也能保证冷凝器能正常吸入空气完成热交换。同时，该防尘透气网可从装置拆卸分离，方便清洁。

（3）换热器防尘模块采用百叶窗与防尘网的双重防尘设计，在冷凝器待机状态下关闭百叶窗，彻底隔绝灰尘，防止灰尘覆盖在换热器散热片上影响散热效果。在冷凝器工作状态下打开百叶窗，开启散热通道，通过防尘网有效隔绝灰尘。百叶窗与防尘网可从装置拆卸分离，方便清洁。

（4）换热器散热模块配置了强力驱风风扇，在冷凝器工作时加快热循环进程，同时将灰尘从散热片驱散。

（5）空调防尘联动模块应用激光传感技术，对冷凝器工作模式进行实时监测，并于冷凝器防尘模块和换热器散热模块联动，实现热换器双重防尘模式的切换，在冷凝器待机模式下关闭百叶窗，进入静态防尘模式，在冷凝器工作状态下打开百叶窗，启动换热器散热模块，开启强力散热防尘模式。

（6）积尘告警模块应用灰尘监测技术，对防尘网的积灰情况进行实时监测，在积灰严重的情况下，通过LED灯闪烁发出告警，提醒运维人员及时对防尘网进行清洗。

4 结 论

变电站就地智能柜柜式空调的可拆式自动防尘装置能够有效提高就地智能柜柜式空调的防尘能力，延长空调维护的周期和运行的寿命，确保智能柜内设备始终处于良好的工作环境，并且能够及时发出空调清洁预警，方便运维人员及时处理空调防尘网。装置独特的一体式模块化结构，拆装过程简易快捷，极大地提高了运维人员维护智能柜柜式空调的工作质量和效率。

该装置设计新颖、结构紧凑，可应用于各变电站智能柜柜式空调，实现智能柜柜式空调的自动防尘功能。该装置技术经成果转化后具有极大的市场推广价值。