智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝直 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及變電站技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，近年來(lái)越來(lái)越多的戶內(nèi)開發(fā)式轉(zhuǎn)向戶外封閉式安裝。 戶外控制柜在無(wú)遮擋的情況下，受到太陽(yáng)福射W及設(shè)備本身耗散的熱量作用使得密封機(jī)柜 內(nèi)部的溫度有可能超出設(shè)備允許的范圍，裝置長(zhǎng)時(shí)間在超負(fù)荷高溫下運(yùn)行，會(huì)降低元器件 的性能W及壽命，進(jìn)而導(dǎo)致裝置故障，降低整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性甚至造成重大安全事故。一般 元器件的環(huán)境溫度升高l〇°C，元器件的失效率會(huì)增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。機(jī)柜作為電力系統(tǒng)設(shè)備 的主要載體、安全性和可靠性是必不可少的。因此，在密封的戶外控制柜中如何控制好內(nèi)部 的溫度，給設(shè)備提供良好的運(yùn)行環(huán)境，是戶外控制柜設(shè)計(jì)及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。
[0003] 針對(duì)智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝置研發(fā)，調(diào)研國(guó)內(nèi)外企業(yè)研發(fā)的散熱裝置的研究情 況，大致可分為風(fēng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)、熱交換器溫度調(diào)節(jié)、空調(diào)溫度調(diào)節(jié)等幾種形式。
[0004]1、風(fēng)機(jī)溫度調(diào)~P
[0005] 風(fēng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，安裝簡(jiǎn)便，能耗較少。缺點(diǎn)是由于通風(fēng)，戶外的灰 塵較容易進(jìn)入柜內(nèi)，需要定期更換過(guò)濾棉。
[0006] 2、熱交換器溫度調(diào)節(jié)
[0007] 熱交換器在運(yùn)行過(guò)程中，柜內(nèi)與柜外的空氣在完全隔離狀況下通過(guò)換熱器巧體進(jìn) 行熱交換，避免柜外灰塵對(duì)柜內(nèi)精密通信設(shè)備的污染。能耗較低，僅是風(fēng)機(jī)散熱的1. 5~2 倍。缺點(diǎn)是由于柜內(nèi)溫差通常高于環(huán)境溫度l〇°C，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，柜內(nèi)溫度往往會(huì)超 過(guò)55°C，甚至60°C，即使每年此種情況出現(xiàn)1~2次，仍然可能造成隱患。熱交換器在使用 2~3年后由于連續(xù)工作，換熱器表面會(huì)結(jié)垢，嚴(yán)重影響傳熱k值，通常視不同使用情況每年 衰減7%左右，故之前較多使用熱交換器的機(jī)柜在暑天最熱的時(shí)候出現(xiàn)了許多故障。
[0008] 熱交換器對(duì)于平均環(huán)境溫度較低，峰值溫度不高于35°C的地區(qū)較為適用。
[0009] 3、空調(diào)溫度調(diào)節(jié)
[0010] 由于采用冷媒壓縮的制冷系統(tǒng)，使用機(jī)柜空調(diào)可獲得比環(huán)境更低的溫度，裝有機(jī) 柜空調(diào)的控制柜可有效將柜內(nèi)溫度對(duì)比戶外氣溫下降10~15°c，散熱效果明顯。但機(jī)柜 空調(diào)采用壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，針對(duì)智能變電站保護(hù)及智能控制柜溫控應(yīng)用來(lái)說(shuō)，存在震動(dòng)大，體積 大、凝水、維護(hù)復(fù)雜、運(yùn)行壽命短、冬季無(wú)法進(jìn)行加熱等一系列弊端。其中震動(dòng)大與凝水的問(wèn) 題將可能影響到智能控制柜內(nèi)電子器件的工作狀態(tài)，引發(fā)身故，是該應(yīng)用不可接受的，維護(hù) 復(fù)雜、運(yùn)行壽命短還將造成運(yùn)維成本過(guò)高的問(wèn)題。
[0011] 4、現(xiàn)有溫度調(diào)節(jié)散熱技術(shù)缺陷總結(jié)與新裝置采用大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)技術(shù)的 技術(shù)瓶頸
[0012]綜上所述，目前應(yīng)用于現(xiàn)有智能變電站保護(hù)及智能控制柜溫度調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)溫度調(diào) 節(jié)技術(shù)、熱交換溫度調(diào)節(jié)技術(shù)都存在著無(wú)法實(shí)現(xiàn)封閉運(yùn)行，柜內(nèi)空氣中的熱量及水份無(wú)法 有效向柜外轉(zhuǎn)移，外部環(huán)境中的高溫、粉塵、油污、腐蝕性氣體會(huì)進(jìn)入到機(jī)柜內(nèi)部等一系列 弊病。電路板表面如果靜電吸附粉塵油污與腐蝕性氣體顆粒，日積月累，對(duì)元器件、印刷線 路等具有嚴(yán)重的腐蝕性，同時(shí)也影響其散熱性。積聚的灰塵受潮后還會(huì)引發(fā)電路板高壓部 分的短路。再者目前現(xiàn)有在智能變電站內(nèi)可用的溫度調(diào)節(jié)技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)大溫差制冷制熱 調(diào)節(jié)，不能達(dá)到國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW734-2012《智能高壓設(shè)備組件柜技術(shù)規(guī)范》所要求 的智能控制柜內(nèi)保護(hù)裝置在戶外正常工作的極限溫度范圍為-5°C~45°C的標(biāo)準(zhǔn)要求。如 果采用冷媒壓縮制冷系統(tǒng)，可W實(shí)現(xiàn)大溫差制冷，但冷媒壓縮制冷系統(tǒng)不但容易發(fā)生制冷 劑泄漏事故，引起空氣污染。還由于冷媒壓縮制冷系統(tǒng)是采用壓縮機(jī)作為冷媒循環(huán)的主機(jī)， 即使可W實(shí)現(xiàn)大溫差制冷也會(huì)存在震動(dòng)大，體積大、凝水、維護(hù)復(fù)雜、運(yùn)行壽命短、冬季無(wú)法 進(jìn)行加熱等一系列弊端，是智能變電站保護(hù)及智能控制柜環(huán)境應(yīng)用要求不可接受的。
[0013] 半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)技術(shù)的出現(xiàn)，有效的解決了現(xiàn)有智能變電站保護(hù)及智能控制柜溫 控調(diào)節(jié)技術(shù)所面臨的一些列弊端，但新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)材料由于制冷與制熱兩端能效比 的不平衡，導(dǎo)致設(shè)備工作時(shí)聚集了大量潛熱無(wú)法釋放。目前已有的風(fēng)冷散熱技術(shù)僅限于小 功率半導(dǎo)體制冷裝置散熱的應(yīng)用。而要完成智能變電站保護(hù)及智能控制柜溫控調(diào)節(jié)的大溫 差溫度調(diào)節(jié)技術(shù)要求，就必須使用密集型大功率的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置。密集型大功率半 導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置要解決散熱問(wèn)題有效的方案就是采用的是水冷散熱方案，使用水冷散熱 方案必然會(huì)使溫度調(diào)節(jié)裝置體積碩大，且笨重，無(wú)法應(yīng)用于智能變電站保護(hù)及智能控制柜。 且水冷散熱方案需要使用水累進(jìn)行循環(huán)，水累屬于震動(dòng)裝置，容易發(fā)生故障，也不適于在該 應(yīng)用領(lǐng)域的使用。所W，如何在密集型大功率的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置上實(shí)現(xiàn)高效散熱成為 新型應(yīng)用技術(shù)的主要瓶頸。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0014] 有鑒于此，為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝 置，該裝置在柜內(nèi)循環(huán)中能實(shí)現(xiàn)大溫差調(diào)節(jié)，且能夠準(zhǔn)確的控制柜內(nèi)的溫度范圍。
[0015] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：包括 至少一個(gè)密集型大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)塊模組、內(nèi)循環(huán)散溫片、內(nèi)散溫風(fēng)機(jī)、至少一個(gè)相變 換熱均溫板、多個(gè)密封后內(nèi)部抽為負(fù)壓狀態(tài)的熱導(dǎo)管、至少一個(gè)外循環(huán)微型化翅片格柵管 群相變散熱器、設(shè)置在外循環(huán)微型化翅片格柵管群相變散熱器上的外循環(huán)散熱器風(fēng)機(jī)和智 能管理電路；
[0016] 所述密集型大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)塊模組、內(nèi)循環(huán)散溫片、內(nèi)循環(huán)散溫風(fēng)機(jī)和相 變換熱均溫板位于控制柜柜體內(nèi)；所述外循環(huán)微型化翅片格柵管群相變散熱器、外循環(huán)散 熱器風(fēng)機(jī)位于控制柜柜體外；所述控制柜柜體內(nèi)和控制柜柜體外之間設(shè)有內(nèi)外循環(huán)密封隔 熱層；所述每個(gè)密集型大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)塊模組與每個(gè)外循環(huán)微型化翅片格柵管群相 變散熱器通過(guò)兩根熱導(dǎo)管連接形成封閉內(nèi)循環(huán)回路；
[0017] 所述內(nèi)循環(huán)散溫風(fēng)機(jī)設(shè)置在內(nèi)循環(huán)散溫片上，內(nèi)循環(huán)散溫風(fēng)機(jī)通過(guò)強(qiáng)制排風(fēng)模式 來(lái)對(duì)內(nèi)循環(huán)散溫片進(jìn)行強(qiáng)制散溫，所述內(nèi)循環(huán)散溫片與密集型大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)塊模 組的內(nèi)循環(huán)面無(wú)縫隙貼合；所述每個(gè)相變換熱均溫板分別與每個(gè)密集型大功率半導(dǎo)體溫度 調(diào)節(jié)塊模組的外循環(huán)面無(wú)縫隙貼合，每個(gè)相變換熱均溫板內(nèi)部充填由無(wú)機(jī)水合鹽材料合 成的復(fù)合相變工質(zhì)；
[0018] 所述相變換熱均溫板為銅制直接傳導(dǎo)吸收式的密封箱體式結(jié)構(gòu)，所述密封箱體式 結(jié)構(gòu)內(nèi)部充填由無(wú)機(jī)水合鹽材料合成的復(fù)合相變工質(zhì)，用w快速吸收密集型大功率半導(dǎo)體 溫度調(diào)節(jié)塊模組釋放的高熱流密度熱源；
[0019] 所述外循環(huán)微型化翅片格柵管群相變散熱器包括強(qiáng)制空冷翅片群、相變格柵管 群；所述相變格柵管群內(nèi)部充填由無(wú)機(jī)水合鹽材料合成的復(fù)合相變工質(zhì)；所述相變格柵管 群橫向穿插在強(qiáng)制空冷翅片群中并與強(qiáng)制空冷翅片群的翅片緊密接觸，形成外循環(huán)微型化 翅片格柵管群相變散熱器；
[0020] 所述外循環(huán)散熱器風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)冷模式對(duì)強(qiáng)制空冷翅片群與相變格柵管群進(jìn)行強(qiáng) 制散熱；
[0021] 所述熱導(dǎo)管內(nèi)部還充填液汽相變工質(zhì)；熱導(dǎo)管穿過(guò)相變換熱均溫板內(nèi)部與外循環(huán) 微型化翅片格柵管群相變散熱器連接，熱導(dǎo)管橫向穿插于強(qiáng)制空冷翅片群中并與強(qiáng)制空冷 翅片群的翅片形成緊密接觸；形成外循環(huán)微型化分布式相變循環(huán)高效散熱系統(tǒng)。
[0022] 作為優(yōu)選方案，所述密集型大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)塊模組設(shè)有=個(gè)。
[0023] 進(jìn)一步地，所述相變換熱均溫板設(shè)有=個(gè)。
[0024] 進(jìn)一步地，所述內(nèi)循環(huán)散溫風(fēng)機(jī)為向內(nèi)強(qiáng)排式工業(yè)級(jí)大功率軸流風(fēng)機(jī)。
[00巧]進(jìn)一步地，所述外循環(huán)散熱器風(fēng)機(jī)為向內(nèi)強(qiáng)排式工業(yè)級(jí)大功率耐高溫軸流防水風(fēng) 機(jī)。
[0026] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于；本實(shí)用新型通過(guò)分布式相變循環(huán)高效散熱技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 密集型大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)塊模組進(jìn)行高熱流密度熱源的快速散熱，達(dá)到對(duì)智能變電站 保護(hù)及智能控制柜實(shí)現(xiàn)大溫差的溫度調(diào)節(jié)；智能控制柜溫度調(diào)節(jié)裝置使用了密集型大功率 半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)技術(shù)，沒(méi)有制冷劑也沒(méi)有復(fù)雜的管路結(jié)構(gòu)，所W不存在制冷劑泄漏而引起 的空氣污染問(wèn)題。密集型大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)塊模組體積小，沒(méi)有滑動(dòng)部件，并具有無(wú)摩 擦、無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪聲、無(wú)凝水，能精確控制和平穩(wěn)調(diào)節(jié)溫度工況與制冷量?？筛鶕?jù)柜