智能控制柜溫度調節裝置的制造方法
【專利說明】智能控制柜溫度調節裝直 【技術領域】
[0001] 本實用新型設及變電站技術領域，特別設及一種智能控制柜溫度調節裝置。 【【背景技術】】
[0002] 隨著智能電網的快速發展，近年來越來越多的戶內開發式轉向戶外封閉式安裝。 戶外控制柜在無遮擋的情況下，受到太陽福射W及設備本身耗散的熱量作用使得密封機柜 內部的溫度有可能超出設備允許的范圍，裝置長時間在超負荷高溫下運行，會降低元器件 的性能W及壽命，進而導致裝置故障，降低整個系統的穩定性甚至造成重大安全事故。一般 元器件的環境溫度升高l〇°C，元器件的失效率會增加一個數量級。機柜作為電力系統設備 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部 的溫度，給設備提供良好的運行環境，是戶外控制柜設計及系統穩定運行的關鍵所在。
[0003] 針對智能控制柜溫度調節裝置研發，調研國內外企業研發的散熱裝置的研究情 況，大致可分為風機溫度調節、熱交換器溫度調節、空調溫度調節等幾種形式。
[0004]1、風機溫度調~P
[0005] 風機溫度調節的優點是成本低，安裝簡便，能耗較少。缺點是由于通風，戶外的灰 塵較容易進入柜內，需要定期更換過濾棉。
[0006] 2、熱交換器溫度調節
[0007] 熱交換器在運行過程中，柜內與柜外的空氣在完全隔離狀況下通過換熱器巧體進 行熱交換，避免柜外灰塵對柜內精密通信設備的污染。能耗較低，僅是風機散熱的1. 5~2 倍。缺點是由于柜內溫差通常高于環境溫度l〇°C，當環境溫度較高時，柜內溫度往往會超 過55°C，甚至60°C，即使每年此種情況出現1~2次，仍然可能造成隱患。熱交換器在使用 2~3年后由于連續工作，換熱器表面會結垢，嚴重影響傳熱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柜在暑天最熱的時候出現了許多故障。
[0008] 熱交換器對于平均環境溫度較低，峰值溫度不高于35°C的地區較為適用。
[0009] 3、空調溫度調節
[0010] 由于采用冷媒壓縮的制冷系統，使用機柜空調可獲得比環境更低的溫度，裝有機 柜空調的控制柜可有效將柜內溫度對比戶外氣溫下降10~15°c，散熱效果明顯。但機柜 空調采用壓縮機設計，針對智能變電站保護及智能控制柜溫控應用來說，存在震動大，體積 大、凝水、維護復雜、運行壽命短、冬季無法進行加熱等一系列弊端。其中震動大與凝水的問 題將可能影響到智能控制柜內電子器件的工作狀態，引發身故，是該應用不可接受的，維護 復雜、運行壽命短還將造成運維成本過高的問題。
[0011] 4、現有溫度調節散熱技術缺陷總結與新裝置采用大功率半導體溫度調節技術的 技術瓶頸
[0012]綜上所述，目前應用于現有智能變電站保護及智能控制柜溫度調節的風機溫度調 節技術、熱交換溫度調節技術都存在著無法實現封閉運行，柜內空氣中的熱量及水份無法 有效向柜外轉移，外部環境中的高溫、粉塵、油污、腐蝕性氣體會進入到機柜內部等一系列 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，對元器件、印刷線 路等具有嚴重的腐蝕性，同時也影響其散熱性。積聚的灰塵受潮后還會引發電路板高壓部 分的短路。再者目前現有在智能變電站內可用的溫度調節技術都無法實現大溫差制冷制熱 調節，不能達到國家電網企業標準Q/GDW734-2012《智能高壓設備組件柜技術規范》所要求 的智能控制柜內保護裝置在戶外正常工作的極限溫度范圍為-5°C~45°C的標準要求。如 果采用冷媒壓縮制冷系統，可W實現大溫差制冷，但冷媒壓縮制冷系統不但容易發生制冷 劑泄漏事故，引起空氣污染。還由于冷媒壓縮制冷系統是采用壓縮機作為冷媒循環的主機， 即使可W實現大溫差制冷也會存在震動大，體積大、凝水、維護復雜、運行壽命短、冬季無法 進行加熱等一系列弊端，是智能變電站保護及智能控制柜環境應用要求不可接受的。
[0013] 半導體溫度調節技術的出現，有效的解決了現有智能變電站保護及智能控制柜溫 控調節技術所面臨的一些列弊端，但新型半導體溫度調節材料由于制冷與制熱兩端能效比 的不平衡，導致設備工作時聚集了大量潛熱無法釋放。目前已有的風冷散熱技術僅限于小 功率半導體制冷裝置散熱的應用。而要完成智能變電站保護及智能控制柜溫控調節的大溫 差溫度調節技術要求，就必須使用密集型大功率的半導體溫度調節裝置。密集型大功率半 導體溫度調節裝置要解決散熱問題有效的方案就是采用的是水冷散熱方案，使用水冷散熱 方案必然會使溫度調節裝置體積碩大，且笨重，無法應用于智能變電站保護及智能控制柜。 且水冷散熱方案需要使用水累進行循環，水累屬于震動裝置，容易發生故障，也不適于在該 應用領域的使用。所W，如何在密集型大功率的半導體溫度調節裝置上實現高效散熱成為 新型應用技術的主要瓶頸。 【【實用新型內容】】
[0014] 有鑒于此，為克服現有技術的不足，本實用新型提供一種智能控制柜溫度調節裝 置，該裝置在柜內循環中能實現大溫差調節，且能夠準確的控制柜內的溫度范圍。
[0015] 為實現上述目的，本實用新型提供的智能控制柜溫度調節裝置，其特征在于：包括 至少一個密集型大功率半導體溫度調節塊模組、內循環散溫片、內散溫風機、至少一個相變 換熱均溫板、多個密封后內部抽為負壓狀態的熱導管、至少一個外循環微型化翅片格柵管 群相變散熱器、設置在外循環微型化翅片格柵管群相變散熱器上的外循環散熱器風機和智 能管理電路；
[0016] 所述密集型大功率半導體溫度調節塊模組、內循環散溫片、內循環散溫風機和相 變換熱均溫板位于控制柜柜體內；所述外循環微型化翅片格柵管群相變散熱器、外循環散 熱器風機位于控制柜柜體外；所述控制柜柜體內和控制柜柜體外之間設有內外循環密封隔 熱層；所述每個密集型大功率半導體溫度調節塊模組與每個外循環微型化翅片格柵管群相 變散熱器通過兩根熱導管連接形成封閉內循環回路；
[0017] 所述內循環散溫風機設置在內循環散溫片上，內循環散溫風機通過強制排風模式 來對內循環散溫片進行強制散溫，所述內循環散溫片與密集型大功率半導體溫度調節塊模 組的內循環面無縫隙貼合；所述每個相變換熱均溫板分別與每個密集型大功率半導體溫度 調節塊模組的外循環面無縫隙貼合，每個相變換熱均溫板內部充填由無機水合鹽材料合 成的復合相變工質；
[0018] 所述相變換熱均溫板為銅制直接傳導吸收式的密封箱體式結構，所述密封箱體式 結構內部充填由無機水合鹽材料合成的復合相變工質，用w快速吸收密集型大功率半導體 溫度調節塊模組釋放的高熱流密度熱源；
[0019] 所述外循環微型化翅片格柵管群相變散熱器包括強制空冷翅片群、相變格柵管 群；所述相變格柵管群內部充填由無機水合鹽材料合成的復合相變工質；所述相變格柵管 群橫向穿插在強制空冷翅片群中并與強制空冷翅片群的翅片緊密接觸，形成外循環微型化 翅片格柵管群相變散熱器；
[0020] 所述外循環散熱器風機通過風冷模式對強制空冷翅片群與相變格柵管群進行強 制散熱；
[0021] 所述熱導管內部還充填液汽相變工質；熱導管穿過相變換熱均溫板內部與外循環 微型化翅片格柵管群相變散熱器連接，熱導管橫向穿插于強制空冷翅片群中并與強制空冷 翅片群的翅片形成緊密接觸；形成外循環微型化分布式相變循環高效散熱系統。
[0022] 作為優選方案，所述密集型大功率半導體溫度調節塊模組設有=個。
[0023] 進一步地，所述相變換熱均溫板設有=個。
[0024] 進一步地，所述內循環散溫風機為向內強排式工業級大功率軸流風機。
[00巧]進一步地，所述外循環散熱器風機為向內強排式工業級大功率耐高溫軸流防水風 機。
[0026] 本實用新型的優點在于；本實用新型通過分布式相變循環高效散熱技術來實現對 密集型大功率半導體溫度調節塊模組進行高熱流密度熱源的快速散熱，達到對智能變電站 保護及智能控制柜實現大溫差的溫度調節；智能控制柜溫度調節裝置使用了密集型大功率 半導體溫度調節技術，沒有制冷劑也沒有復雜的管路結構，所W不存在制冷劑泄漏而引起 的空氣污染問題。密集型大功率半導體溫度調節塊模組體積小，沒有滑動部件，并具有無摩 擦、無震動、無噪聲、無凝水，能精確控制和平穩調節溫度工況與制冷量。可根據柜