智能控制柜温度调节装置的制造方法
【专利说明】智能控制柜温度调节装直 【技术领域】
[0001] 本实用新型设及变电站技术领域，特别设及一种智能控制柜温度调节装置。 【【背景技术】】
[0002] 随着智能电网的快速发展，近年来越来越多的户内开发式转向户外封闭式安装。 户外控制柜在无遮挡的情况下，受到太阳福射W及设备本身耗散的热量作用使得密封机柜 内部的温度有可能超出设备允许的范围，装置长时间在超负荷高温下运行，会降低元器件 的性能W及寿命，进而导致装置故障，降低整个系统的稳定性甚至造成重大安全事故。一般 元器件的环境温度升高l〇°C，元器件的失效率会增加一个数量级。机柜作为电力系统设备 的主要载体、安全性和可靠性是必不可少的。因此，在密封的户外控制柜中如何控制好内部 的温度，给设备提供良好的运行环境，是户外控制柜设计及系统稳定运行的关键所在。
[0003] 针对智能控制柜温度调节装置研发，调研国内外企业研发的散热装置的研究情 况，大致可分为风机温度调节、热交换器温度调节、空调温度调节等几种形式。
[0004]1、风机温度调~P
[0005] 风机温度调节的优点是成本低，安装简便，能耗较少。缺点是由于通风，户外的灰 尘较容易进入柜内，需要定期更换过滤棉。
[0006] 2、热交换器温度调节
[0007] 热交换器在运行过程中，柜内与柜外的空气在完全隔离状况下通过换热器巧体进 行热交换，避免柜外灰尘对柜内精密通信设备的污染。能耗较低，仅是风机散热的1. 5~2 倍。缺点是由于柜内温差通常高于环境温度l〇°C，当环境温度较高时，柜内温度往往会超 过55°C，甚至60°C，即使每年此种情况出现1~2次，仍然可能造成隐患。热交换器在使用 2~3年后由于连续工作，换热器表面会结垢，严重影响传热k值，通常视不同使用情况每年 衰减7%左右，故之前较多使用热交换器的机柜在暑天最热的时候出现了许多故障。
[0008] 热交换器对于平均环境温度较低，峰值温度不高于35°C的地区较为适用。
[0009] 3、空调温度调节
[0010] 由于采用冷媒压缩的制冷系统，使用机柜空调可获得比环境更低的温度，装有机 柜空调的控制柜可有效将柜内温度对比户外气温下降10~15°c，散热效果明显。但机柜 空调采用压缩机设计，针对智能变电站保护及智能控制柜温控应用来说，存在震动大，体积 大、凝水、维护复杂、运行寿命短、冬季无法进行加热等一系列弊端。其中震动大与凝水的问 题将可能影响到智能控制柜内电子器件的工作状态，引发身故，是该应用不可接受的，维护 复杂、运行寿命短还将造成运维成本过高的问题。
[0011] 4、现有温度调节散热技术缺陷总结与新装置采用大功率半导体温度调节技术的 技术瓶颈
[0012]综上所述，目前应用于现有智能变电站保护及智能控制柜温度调节的风机温度调 节技术、热交换温度调节技术都存在着无法实现封闭运行，柜内空气中的热量及水份无法 有效向柜外转移，外部环境中的高温、粉尘、油污、腐蚀性气体会进入到机柜内部等一系列 弊病。电路板表面如果静电吸附粉尘油污与腐蚀性气体颗粒，日积月累，对元器件、印刷线 路等具有严重的腐蚀性，同时也影响其散热性。积聚的灰尘受潮后还会引发电路板高压部 分的短路。再者目前现有在智能变电站内可用的温度调节技术都无法实现大温差制冷制热 调节，不能达到国家电网企业标准Q/GDW734-2012《智能高压设备组件柜技术规范》所要求 的智能控制柜内保护装置在户外正常工作的极限温度范围为-5°C~45°C的标准要求。如 果采用冷媒压缩制冷系统，可W实现大温差制冷，但冷媒压缩制冷系统不但容易发生制冷 剂泄漏事故，引起空气污染。还由于冷媒压缩制冷系统是采用压缩机作为冷媒循环的主机， 即使可W实现大温差制冷也会存在震动大，体积大、凝水、维护复杂、运行寿命短、冬季无法 进行加热等一系列弊端，是智能变电站保护及智能控制柜环境应用要求不可接受的。
[0013] 半导体温度调节技术的出现，有效的解决了现有智能变电站保护及智能控制柜温 控调节技术所面临的一些列弊端，但新型半导体温度调节材料由于制冷与制热两端能效比 的不平衡，导致设备工作时聚集了大量潜热无法释放。目前已有的风冷散热技术仅限于小 功率半导体制冷装置散热的应用。而要完成智能变电站保护及智能控制柜温控调节的大温 差温度调节技术要求，就必须使用密集型大功率的半导体温度调节装置。密集型大功率半 导体温度调节装置要解决散热问题有效的方案就是采用的是水冷散热方案，使用水冷散热 方案必然会使温度调节装置体积硕大，且笨重，无法应用于智能变电站保护及智能控制柜。 且水冷散热方案需要使用水累进行循环，水累属于震动装置，容易发生故障，也不适于在该 应用领域的使用。所W，如何在密集型大功率的半导体温度调节装置上实现高效散热成为 新型应用技术的主要瓶颈。 【【实用新型内容】】
[0014] 有鉴于此，为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种智能控制柜温度调节装 置，该装置在柜内循环中能实现大温差调节，且能够准确的控制柜内的温度范围。
[0015] 为实现上述目的，本实用新型提供的智能控制柜温度调节装置，其特征在于：包括 至少一个密集型大功率半导体温度调节块模组、内循环散温片、内散温风机、至少一个相变 换热均温板、多个密封后内部抽为负压状态的热导管、至少一个外循环微型化翅片格栅管 群相变散热器、设置在外循环微型化翅片格栅管群相变散热器上的外循环散热器风机和智 能管理电路；
[0016] 所述密集型大功率半导体温度调节块模组、内循环散温片、内循环散温风机和相 变换热均温板位于控制柜柜体内；所述外循环微型化翅片格栅管群相变散热器、外循环散 热器风机位于控制柜柜体外；所述控制柜柜体内和控制柜柜体外之间设有内外循环密封隔 热层；所述每个密集型大功率半导体温度调节块模组与每个外循环微型化翅片格栅管群相 变散热器通过两根热导管连接形成封闭内循环回路；
[0017] 所述内循环散温风机设置在内循环散温片上，内循环散温风机通过强制排风模式 来对内循环散温片进行强制散温，所述内循环散温片与密集型大功率半导体温度调节块模 组的内循环面无缝隙贴合；所述每个相变换热均温板分别与每个密集型大功率半导体温度 调节块模组的外循环面无缝隙贴合，每个相变换热均温板内部充填由无机水合盐材料合 成的复合相变工质；
[0018] 所述相变换热均温板为铜制直接传导吸收式的密封箱体式结构，所述密封箱体式 结构内部充填由无机水合盐材料合成的复合相变工质，用w快速吸收密集型大功率半导体 温度调节块模组释放的高热流密度热源；
[0019] 所述外循环微型化翅片格栅管群相变散热器包括强制空冷翅片群、相变格栅管 群；所述相变格栅管群内部充填由无机水合盐材料合成的复合相变工质；所述相变格栅管 群横向穿插在强制空冷翅片群中并与强制空冷翅片群的翅片紧密接触，形成外循环微型化 翅片格栅管群相变散热器；
[0020] 所述外循环散热器风机通过风冷模式对强制空冷翅片群与相变格栅管群进行强 制散热；
[0021] 所述热导管内部还充填液汽相变工质；热导管穿过相变换热均温板内部与外循环 微型化翅片格栅管群相变散热器连接，热导管横向穿插于强制空冷翅片群中并与强制空冷 翅片群的翅片形成紧密接触；形成外循环微型化分布式相变循环高效散热系统。
[0022] 作为优选方案，所述密集型大功率半导体温度调节块模组设有=个。
[0023] 进一步地，所述相变换热均温板设有=个。
[0024] 进一步地，所述内循环散温风机为向内强排式工业级大功率轴流风机。
[00巧]进一步地，所述外循环散热器风机为向内强排式工业级大功率耐高温轴流防水风 机。
[0026] 本实用新型的优点在于；本实用新型通过分布式相变循环高效散热技术来实现对 密集型大功率半导体温度调节块模组进行高热流密度热源的快速散热，达到对智能变电站 保护及智能控制柜实现大温差的温度调节；智能控制柜温度调节装置使用了密集型大功率 半导体温度调节技术，没有制冷剂也没有复杂的管路结构，所W不存在制冷剂泄漏而引起 的空气污染问题。密集型大功率半导体温度调节块模组体积小，没有滑动部件，并具有无摩 擦、无震动、无噪声、无凝水，能精确控制和平稳调节温度工况与制冷量。可根据柜