炎炎夏日，箱式变电站怎么设计解决散热问题的

文章来源：https://www.cnboda.cn 发布时间：2025-07-04 浏览次数：1

在高温环境下（如35℃以上），箱式变电站的散热设计需综合考虑设备可靠性、能效比和维护成本。以下从结构设计、散热技术、智能控制及辅助措施四个维度，提供系统性解决方案：

 

一、箱体结构优化：从被动散热到主动导热

箱体是散热的第一道防线，需通过材料、布局和流场设计降低热阻：

 

高导热材料

箱体采用铝合金（导热系数约237W/(m·K)）或镀锌钢板（约58W/(m·K)），替代传统玻璃钢（导热系数约0.4W/(m·K)），显著提升热传导效率。箱顶可设计成斜面或波浪形，增加与空气接触面积，促进对流。

通风流场设计

进风口与出风口分离：低压侧（发热较小）设进风口，高压侧（变压器等发热集中）设出风口，形成“下进上出”或“侧进顶出”的强制对流路径，避免热空气短路。

防尘与防雨兼顾：进风口安装可清洗的防尘网（孔隙率≥70%），出风口加装百叶窗或防雨罩，确保IP54防护等级。

隔热与反射设计

箱体外部喷涂高反射率涂料（如太阳能反射指数SRI≥80的白色涂料），减少太阳辐射吸热。

箱体夹层填充气凝胶毡（导热系数约0.015W/(m·K)）或岩棉，降低外部高温向内部的传导。

二、主动散热技术：分级匹配负载需求

根据设备发热量（变压器损耗约1%-2%额定容量）和环境温度，分级采用不同散热方式：

 

自然对流+辅助通风（基础级）

变压器室顶部安装轴流风机（风量按10-15m³/min·kW计算），当温度≥40℃时启动，利用“烟囱效应”加速热空气排出。

低压室采用穿孔板隔断，促进冷热空气混合，避免局部过热。

热管/相变冷却（高效级）

变压器绕组内嵌入重力热管（蒸发段贴合绕组，冷凝段延伸至箱顶），利用相变潜热（约2257kJ/kg）高效导热，无需动力设备。

箱顶设置相变材料（PCM）层（如石蜡基复合材料），在温度≥50℃时吸热熔化，延缓内部温升。

空调/热交换器（极端级）

高温高湿地区（如南方夏季）采用分体式空调（制冷量按设备总发热量+环境传热量的1.3倍选型），设置独立空调室避免冷热混合。

干燥地区可采用空气-空气热交换器（效率约70%-80%），利用外部空气冷却内部，能耗仅为空调的30%-50%。

三、智能监控与自适应控制

通过传感器网络和算法优化散热效率：

 

多参数监测

部署温度传感器（变压器绕组、母排连接点）、湿度传感器和电流互感器，实时采集设备温度、环境温湿度及负载率。

动态控制策略

基于负载的预测控制：根据历史负载数据预测未来温升，提前启动散热设备。

基于温度的分级响应：设定三级阈值（如45℃启动风扇，50℃启动空调，55℃报警并降容），平衡散热与能耗。

边缘计算优化

采用单片机或PLC实现本地控制，减少云端依赖。例如，当检测到某相母排温度异常升高时，优先调整该区域通风量。

四、辅助措施：细节决定可靠性

设备布局优化

变压器与低压开关柜保持≥1m间距，避免热量叠加。

高压电缆进线采用顶部穿墙套管，减少电缆沟热空气上升影响。

维护便利性设计

风机、空调等可更换部件设置检修门，滤网采用快拆结构。

箱体底部预留排水孔，防止冷凝水积聚。

冗余设计

关键散热设备（如风机、空调）采用N+1备份，避免单点故障。

设置手动/自动切换开关，便于故障时人工干预。

经济型方案：自然对流+辅助通风+智能控制，适用于温升≤15℃的地区（如北方夏季）。

标准型方案：热管冷却+空调备份，适用于温升≤25℃的地区（如华中、华东）。

高端型方案：全封闭空调+相变材料，适用于沙漠或热带地区（如华南、西南）。

通过结构优化降低基础热阻，主动散热匹配负载需求，智能控制提升效率，可确保箱式变电站即使在35℃以上高温中，核心设备（如变压器）温升不超过65K（GB 20052-2020要求），保障长期可靠运行。