一种变电站二次设备预制舱及其智能通风降温除湿系统的制作方法

本发明涉及变电站二次设备预制舱的技术领域，具体来说涉及一种易于控制其内部温湿度的变电站二次设备预制舱及其智能通风降温除湿系统。

背景技术：

随着国内电力行业的快速发展，国网公司全面推进智能变电站模块化建设模式。预制式二次设备舱应运而生，该技术是装配式变电站的一个重要组成部分，其主要构件采用工厂预制形式，舱内设备的集成、接线及单体设备调试均在工厂内完成，可最大程度实现工厂内规模生产、集成调试，大大减少现场接线和调试工作量，简化检修维护过程，大大缩短建设周期，提高建设效率。但由于预制舱内的二次设备多由精密的电子装置组成，其对运行环境的要求很高，而受预制舱舱体结构和材料的限制，其内部环境隔绝、抵御外部环境变化的能力相对较弱。为了满足设备运行需要和达到预期的设计使用寿命，如何为预制舱设计、配置一种安装简便灵活、运维智能便捷、高效节资环保的舱内环境控制系统是一个亟需研究的问题。

目前，为使预制舱内部维持恒温（25℃左右），通常配置工业级一体式冷暖空调进行内部环境温湿度控制。要求空调具备远程控制、来电自启动、除湿等功能。考虑到空调的可靠性还难以满足二次设备长期稳定运行的要求，还需采用冗余备份，以保证舱体内始终至少有一台空调正常运行，当一台空调出现故障时，及时切换至另一台空调运行，同时发出故障警报，保障舱内环境的稳定。目前，在预制舱封闭空间使用空调器进行除湿降湿等环境要素控制主要都是采用以上方法。但这种方式具有很大的局限性，有时甚至还产生严重问题。主要表现在以下几个方面：

首先，在预制舱一类的工业场合单纯使用空调进行除湿效率很低，能耗极高，空调制冷则需经两次能源转换，其综合除湿效率＜30%，可谓事倍功半。不符合当前国家节能减排的政策导向。

其次，由于预制舱装有大量密闭型设备柜，设备柜紧密相靠。各柜体内部各腔室间相互隔离，没有空气对流通道，腔室内空气处于静止状态，而静止的空气是一种热绝缘体，其作用将阻碍热量传导。因此，一旦某个电气部件发热量较大时，将会造成局部过热，而缺乏对流传导这一主要散热途径的设备，即便外部空调开得再大，也是隔靴抓痒，作用有限。

第三，空调的使用，有可能造成局部的过度降温，产生过高的温度梯度。使得设备柜与设备柜之间、设备柜内不同腔室之间形成温度差，这种温度差在不同温度区域的交界面（如机箱外壳、设备柜外壁等）的较热一侧形成冷表面，成为凝露的重要条件之一，因此，单纯应用空调，非但不能对柜体内部电子设备的散热发挥良好作用，反而会为设备柜体内的凝露过程推波助澜，促进了柜体内部的凝露过程，使柜内温湿度环境雪上加霜，严重情况下，舱体或设备柜体内甚至还会发生局部积水现象。

从以上分析可知，舱体或设备柜体内散热不良的根本原因是缺乏对流或对流不均衡，结露的根本原因在于内部热场分布不均匀，温度梯度过大，冷热交界面或冷表面过多。因此，要满足二次设备对舱体或设备柜体内部热环境和电气环境的要求，实现良好的散热和有效防止凝露现象的产生，关键因素是要在箱柜体内建立均衡的流场和温度场，使气流均衡地流过所有热源体，并最终携带热量和水汽排出舱体，同时舱体或设备柜体内部各处的温度梯度，消除冷表面，破坏凝露条件。但在舱体内部空间狭窄，设备布置密度高的情况下，要做到这一点，运用已有的常规的方法是极其困难的。必须探索、寻求一种新的通风方式与对流形态。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种变电站二次设备预制舱及其智能通风降温除湿系统，来解决箱柜体内凝露的问题。

为了实现本发明的目的，通过采用以下技术方案实现：

一种变电站二次设备预制舱，下部设有铺设电缆的电缆层，电缆层与上部舱室之间通过隔层进行封闭隔离，隔层上设有连通设备柜和电缆层的下通风口；还包括向电缆层内送风的送风口，送风口与送风装置密封连接，舱室上部有排风口。

特别地，所述的设备柜上有连通舱室的上通风口。

特别地，所述的下通风口上有通风量调节装置。

一种变电站二次设备预制舱的智能通风降温除湿系统，所述的智能通风降温除湿系统安装在上述的变电站二次设备预制舱内；所述的智能通风降温除湿系统包括智能控制单元、连接舱外的进风口，进风口和电缆层送风口之间有风道，风道内装有风机，风机的送风流量受控于智能控制单元，智能控制单元的控制信号来源于温湿度传感器。

特别地，所述的温湿度传感器包括安装在舱室内的舱室温湿度传感器、安装在电缆层内的电缆层温湿度传感器、安装在进风口的进风口温湿度传感器； 舱室温湿度传感器、电缆层温湿度传感器、进风口温湿度传感器均与智能控制单元相连。

特别地，所述的风道上还有回风窗口，所述的回风窗口连接风机、进风口之间的风道和舱室；回风窗口开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元。

特别地，所述的进风口的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元；所述的排风口的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元。

特别地，还包括用于对风机向电缆层所送气流进行升温或降温的温度调节装置，所述的温度调节装置受控于智能控制单元。

本发明的效果是：1、在预制舱内部为设备柜提供了可靠的空气流动通道；2、能够通过控制气流达到有效防止凝露现象的目的；3、相比现有技术中大量使用空调的情况，大幅减少了能耗。

附图说明

图1是本发明的变电站二次设备预制舱及其带有智能通风降温除湿系统的结构图；

图2是本发明的变电站二次设备预制舱的结构图；

图3是本发明的变电站二次设备预制舱的平面图；

图4是本发明在外循环下的空气流动状态图；

图5是本发明在内循环下的空气流动状态图；

图6是本发明的控制端连接图。

对图1至图6的符号说明如下：

11、电缆层；12、舱室；13、排风口；14、送风口；15、设备柜；151、上通风口；152、下通风口；2、智能控制单元；3、进风口；4、回风窗口；5、风机；61、进风口温湿度传感器；62、舱室温湿度传感器；63、电缆层温湿度传感器；7、温度调节装置；71、蒸发器；72、空调外机；8、智能通风降温除湿系统。

具体实施方式

下面结合图1至图6对本发明的实施方式进行说明。

如图2所示，为了实现对变电站二次设备预制舱进行通风除湿，首先需要对其内部的结构进行改造。

变电站二次设备预制舱的通常结构是包括四壁、舱顶、舱底组成的舱室，舱室里装有设备柜15。下部设有铺设电缆的电缆层，电缆层与上部舱室之间通过隔层进行封闭隔离。现有技术中，电缆层与舱室之间会可以留下很多的间隙用于通风。在本发明中，为了使预制舱内通风顺畅，需要将电缆层与舱室之间通过隔层相互封闭隔离，在隔层上设有连通设备柜15和电缆层的下通风口152，并向电缆层内送风的送风口14，送风口14与送风装置密封连接，舱室上部有排风口。

在此结构下，预制舱内即可形成稳定的气流通道：送风装置将气流从送风口14进入，经过电缆层，从下通风口152进入设备柜15，再从设备柜15内进入舱室，再从排风口流出变电站二次设备预制舱。

然而，并非所有的设备柜15都是能够实现气流从设备柜15内穿行通过的，因此在一些需要进行通风降温的设备柜15中需要开设上通风口151来连通设备柜15的内部空间和舱室。

变电站内存在很多不同的设备柜15，不同的设备柜15对通风散热的要求都是不相同的，在下通风口152上设有通风量调节装置后，可以针对设备柜15内安装的具体设备和使用状态对其通风状态进行调整，无需通风除湿的可以封闭下通风口152，容易产生高温的设备柜15则增大下通风口152。

在变电站二次设备预制舱设置智能通风降温除湿系统8用来进行通风除湿；所述的智能通风降温除湿系统8包括智能控制单元2、连接舱外的进风口3，进风口3和电缆层送风口14之间有风道，风道内装有风机5，风机5的送风流量受控于智能控制单元2，智能控制单元2的控制信号来源于温湿度传感器。

所述的温湿度传感器包括安装在舱室内的舱室温湿度传感器62、安装在电缆层内的电缆层温湿度传感器63、安装在进风口3的进风口温湿度传感器61； 舱室温湿度传感器62、电缆层温湿度传感器63、进风口温湿度传感器61均与智能控制单元2相连。

满足上述结构的情况下即可实现本发明的第一个实施例。由于很多电气设备都会发热，因此最常见的情况就是舱外的温度低于低于预制舱温度时适用本模式。此时进风口3和排风口均打开；如有回风窗口4则需要关闭；如预制舱内温度在设定的范围内，温度调节装置7也不启动。此状态下，外部较冷空气由进风口3送入，经净化过滤和风机5驱动后从下部输出，压入电缆层，在电缆层中形成微正压，再经二次设备柜15下部的下通风口152进入设备柜15内部，与设备柜15内部的热源体相互作用后形成包覆热源体并在热压差作用下上升的热羽流，最后热空气从设备柜15上部的上通风口151孔溢出并从排风口排出。

所述的风道上还有回风窗口4，所述的回风窗口4连接风机5、进风口3之间的风道和舱室；回风窗口4开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元2。

所述的风道上还有回风窗口4，所述的回风窗口4连接风机5、进风口3之间的风道和排风舱室；回风窗口4开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元2。

所述的进风口3的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元2；所述的电缆层送风口14的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元2；所述的排风口的开启、关闭以及开启的大小受控于智能控制单元2。

还包括用于对风机5向电缆层所送气流进行升温或降温的温度调节装置7，所述的温度调节装置7受控于智能控制单元2。温度调节装置7可使用多种技术手段达成目的，下面以使用蒸发器71和空调外机72的组合的方式进行说明。蒸发器71放置在风机5和电缆层进风口3之间，当温度调节装置7启动时，即蒸发器71本身发热或变冷，流经蒸发器71的气流会升温或降温，即达到控制向电缆层所送气流的温度的目的。

满足上述结构的情况下即可实现本发明的第二个和第三个实施例。

第二个实施例为舱内完全内循环的状态。当舱外温、湿度高于舱内，或舱外温度过低、舱内温度低于设定范围时适用本模式。此时进风口3和排风口均关闭，回风窗口4打开，如预制舱内温度能维持在设定的范围内，温度调节装置7不启动。此时在风机5的作用下，气流送入电缆层后从下通风口152进入设备柜15，从上通风口151流出，后又在风机5的作用下通过回风窗口4送入电缆层，形成预制舱内部空间的内循环。如舱内温度升高达到设定值，温度调节装置7启动，用于适当送入温度较低的气流以降温。

第三个实施例为舱内完全内循环的状态。当舱内外温度均较低而湿度较高时适用本模式。此时进风口3和排风口均部分打开，回风窗口4打开，如预制舱内温度能维持在设定的范围内，温度调节装置7不启动。此时，舱内湿度较高，如果通过启动空调的除湿功能来降低空气的含湿量从而降低相对湿度，这种方式效率很低，不仅要消耗能源，还存在除湿的同时会降低空气温度，在降低相对湿度的效能上产生部分抵消作用的问题。因此，本发明将采用通过调节空气温度来改变相对湿度的方法。此时，舱内外气流交换较少，通过舱内的部分内循环，由于设备柜15内各类电气设备的发热效应，舱内温度将会升高，同时相对湿度会降低，舱内空气的湿容量会提高。同时，进风口3和排风口未完全关闭，在舱内上部的排风口将排出吸附有大量水汽的较热空气，从而达到除湿的目的。

本发明对预制舱的改造使预制舱内部为设备柜15提供了可靠的空气流动通道。主要通过以上实施例的三种通风除湿的模式，能够通过控制气流达到有效防止凝露现象的目的；由于只对需要通风除湿的区域内进行通风，且风机5只需要很小的风速就能达到目的，而温度调节装置7只是作为极端状况下的配合，因此相比现有技术中大量使用空调的情况，大幅减少了能耗。