CN113747763A - 一种变电站交换机柜散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变电站交换机柜散热系统，属于变电站技术领域。包括柜顶散热风扇组件、后柜门进气组件、柜内交换机层间正面封板和柜内导流风扇组件。其中交换机柜内部通过柜顶散热风扇组件和柜内导流风扇组件的作用，使柜内的空气由下至上通过柜顶散热风扇组件排出，柜外的空气通过后柜门进气组件进入柜内，并且由于柜内交换机层间正面封板对于层间空气流动性的影响，使得柜外的空气很快充满交换机柜。本发明利用柜顶散热风扇组件和柜内导流风扇组件的导流散热作用，使得空气在交换机柜内较为狭长的区域沿固定方向流动，便于柜内外空气实现快速交换，在保证交换机柜散热效果的同时提高了交换机柜的散热效率。

Description

一种变电站交换机柜散热系统

技术领域

本发明属于变电站技术领域，具体涉及一种变电站交换机柜散热系统。

背景技术

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。智能化变电站是未来变电站建设和改造的必然趋势。

交换机作为智能变电站内的重要设备，智能终端、合并单元、保护装置、测控装置的数据和信号都需要通过交换机来传输，因此交换机的安全稳定运行尤为重要。随着智能化建设的推进，变电站内使用的交换机数量不断增加，为节约空间、便于维护，通常将4～8个交换机放置在同一交换机柜内，致使交换机工作时散热困难、发热严重、柜内温度极高，而高温易导致交换机线路、接口等老化、失效，进而导致交换机故障。智能变电站的交换机一旦发生故障，电流、电压等重要信息传输出现断链或延时，严重者甚至引起保护装置拒动或误动，进而导致大面积停电等事故。

根据南网《智能变电站过程层以太网交换机技术规范》规定，交换机在室内的工作场所环境温度为-25～+55摄氏度，但目前智能变电站交换机柜内集中安装了多台交换机，柜内通风散热能力不足。经现场红外测温试验，某智能变电站正常运行时其交换机平均工作环境温度为58摄氏度左右，部分交换机柜达到70摄氏度以上的高温，远高于《规范》规定的工作环境温度，严重影响了电网安全稳定运行。

现有的交换机柜散热系统包括柜顶风扇、柜顶通风散热孔和后柜门通风散热孔，但该系统存在以下几个问题：

1、交换机柜内仅在柜顶安装有散热风扇，散热风扇的功率仅够将柜内顶部热空气吸走，由于交换机柜柜顶较高，无法从下到上形成强空气对流，柜内中下部交换机无法及时散热；同时散热风扇安装在交换机柜内顶部增加了消缺时的拆装难度。

2、交换机柜内顶部散热风扇距离柜顶散热通风孔位置较远且柜顶散热通风孔面积小、防尘盖离柜顶散热通风孔距离过近，导致柜内热气不能有效排出，降低了散热风扇的排气散热效果。

3、交换机后柜门下方通风散热孔过少且有效通风面积小，无法使足够的外部冷空气进入柜内，冷却效果差。

4、交换机柜内交换机层间正面封板为封闭平面，不利于空气在各层交换机之间流通，影响空气对流散热效果。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有的交换机柜散热系统存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种变电站交换机柜散热系统，包括：

柜顶散热风扇组件、后柜门进气组件、柜内交换机层间正面封板和柜内导流风扇组件；

柜顶散热风扇组件安装在交换机柜的顶部，用于将交换机柜内的空气排出；

后柜门进气组件安装在交换机柜的后柜门上，用于将交换机柜外的空气流入；

柜内交换机层间正面封板安装在交换机柜内，用于交换机柜内层间空气的流通；

柜内导流风扇组件安装在交换机柜内底部和中部的支柱上，用于交换机柜内的空气由下向上流动；

当柜顶散热风扇组件和柜内导流风扇组件运行时，交换机柜内的空气由下网上流动并通过柜顶散热风扇组件排出；交换机柜外的空气通过后柜门进气组件流入，并通过柜内交换机层间正面封板从正面流入交换机柜内各个层间。

进一步的，柜顶散热风扇组件具体包括：

框架、散热风扇和柜顶防尘防小动物隔网；

框架以可拆卸的方式固定在交换机柜的顶部；

散热风扇以可拆卸的方式固定在框架中，并且散热风扇的排风面面向交换机柜的外部；

柜顶防尘防小动物隔网以可拆卸的方式固定在框架上。

进一步的，柜内导流风扇组件包括多个导流风扇，多个导流风扇以可拆卸的方式固定在交换机柜内底部和中部支柱上，并且多个导流风扇的排风面向上。

进一步的，交换机柜上设置有快速插拔接口，快速插拔接口用于散热风扇和导流风扇的电源线在交换机柜上进行插拔。

进一步的，散热风扇和导流风扇的型号和大小均相同。

进一步的，后柜门进气组件具体包括：

后柜门通风孔和后柜门防尘防小动物隔网；

后柜门通风孔设置在交换机柜的后柜门上；

后柜门防尘防小动物隔网以可拆卸的方式固定在交换机柜的后柜门的表面。

进一步的，后柜门防尘防小动物隔网上孔的分布密度沿隔网由下至上均匀增大。

进一步的，柜内交换机层间正面封板上均匀布设有若干通风孔。

综上，本发明提供了一种变电站交换机柜散热系统，包括柜顶散热风扇组件、后柜门进气组件、柜内交换机层间正面封板和柜内导流风扇组件。其中交换机柜内部通过柜顶散热风扇组件和柜内导流风扇组件的作用，使柜内的空气由下至上通过柜顶散热风扇组件排出，柜外的空气通过后柜门进气组件进入柜内，并且由于柜内交换机层间正面封板对于层间空气流动性的影响，使得柜外的空气很快充满交换机柜。本发明利用柜顶散热风扇组件和柜内导流风扇组件的导流散热作用，使得空气在交换机柜内较为狭长的区域沿固定方向流动，便于柜内外空气实现快速交换，在保证交换机柜散热效果的同时提高了交换机柜的散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的交换机柜的正视图；

图2为本发明实施例提供的交换机柜的侧视图；

图3为本发明实施例提供的后柜门通风孔在后柜门上的分布示意图；

图4为本发明实施例提供的柜顶散热风扇组件中柜顶防尘防小动物隔网示意图；

图5为本发明实施例提供的散热风扇与框架配合的示意图；

图6为本发明实施例提供的后柜门内侧局部示意图；

图7为本发明实施例提供的柜内导流风扇组件布局示意图；

图8为本发明实施例提供的交换机柜散热时空气流向侧视剖面图。

附图中：101、柜顶散热风扇组件，102、柜内交换机层间正面封板，201、后柜门通风孔，301、框架，302、散热风扇，303、柜顶防尘防小动物隔网，401、后柜门，402、后柜门防尘防小动物隔网，501、柜内导流风扇组件。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。智能化变电站是未来变电站建设和改造的必然趋势。

交换机作为智能变电站内的重要设备，智能终端、合并单元、保护装置、测控装置的数据和信号都需要通过交换机来传输，因此交换机的安全稳定运行尤为重要。随着智能化建设的推进，变电站内使用的交换机数量不断增加，为节约空间、便于维护，通常将4～8个交换机放置在同一交换机柜内，致使交换机工作时散热困难、发热严重、柜内温度极高，而高温易导致交换机线路、接口等老化、失效，进而导致交换机故障。智能变电站的交换机一旦发生故障，电流、电压等重要信息传输出现断链或延时，严重者甚至引起保护装置拒动或误动，进而导致大面积停电等事故。

根据南网《智能变电站过程层以太网交换机技术规范》规定，交换机在室内的工作场所环境温度为-25～+55摄氏度，但目前智能变电站交换机柜内集中安装了多台交换机，柜内通风散热能力不足。经现场红外测温试验，某智能变电站正常运行时其交换机平均工作环境温度为58摄氏度左右，部分交换机柜达到70摄氏度以上的高温，远高于《规范》规定的工作环境温度，严重影响了电网安全稳定运行。

现有的交换机柜散热系统包括柜顶风扇、柜顶通风散热孔和后柜门通风散热孔，但该系统存在以下几个问题：

1、交换机柜内仅在柜顶安装有散热风扇，散热风扇的功率仅够将柜内顶部热空气吸走，由于交换机柜柜顶较高，无法从下到上形成强空气对流，柜内中下部交换机无法及时散热；同时散热风扇安装在交换机柜内顶部增加了消缺时的拆装难度。

2、交换机柜内顶部散热风扇距离柜顶散热通风孔位置较远且柜顶散热通风孔面积小、防尘盖离柜顶散热通风孔距离过近，导致柜内热气不能有效排出，降低了散热风扇的排气散热效果。

3、交换机后柜门下方通风散热孔过少且有效通风面积小，无法使足够的外部冷空气进入柜内，冷却效果差。

4、交换机柜内交换机层间正面封板为封闭平面，不利于空气在各层交换机之间流通，影响空气对流散热效果。

基于此，本发明提供一种变电站交换机柜散热系统。

一下将对本发明的一种变电站交换机柜散热系统的一个实施例进行详细的介绍。

请参阅图1-8，本实施例提供一种变电站交换机柜散热系统，包括：

柜顶散热风扇组件101101、后柜门进气组件、柜内交换机层间正面封板102102和柜内导流风扇组件501；

在本实施例中，柜顶散热风扇组件101安装在交换机柜的顶部，用于将交换机柜内的空气排出；

需要说明的是，如图2和4所示，柜顶散热风扇组件101在交换机柜顶将柜内的空气向柜外排出。柜顶散热风扇组件101可以由框架301、散热风扇302和柜顶防尘防小动物隔网组成。

其中柜顶散热风扇组件101的框架301采用金属材料制成，这样可以为散热风扇302提供稳定的支撑。

由于柜顶散热风扇组件101处于交换机柜的顶部，并且为了排出空气，设有较大的开孔。经过较长的时间，会使得灰尘从交换机柜顶部开孔进入，进而使其发生故障。所以框架301上还可以设置一个顶盖，顶盖的大小要保证完全覆盖住框架301中的开孔，并且顶盖与框架301中间要留有一定间隙，一方面是为了放入散热风扇302，另一方面是保证散热风扇302排空气的效果。

如图5所示，散热风扇302可以有多个，其数量满足交换机柜的散热需求。散热风扇302可以采用卡扣插拔的方式互相连接或固定在框架301上，柜顶散热风扇302的形状、大小与框架301相适应，风扇排风面向上。散热风扇302电源线配备快速插拔接口，可快速更换方便消缺，风扇更换过程中无需使用专用工具，提高消缺工作效率。

柜顶防尘防小动物隔网303可以采用卡扣插拔的方式固定在框架301上，柜顶防尘防小动物隔网303的面积与交换机柜顶开孔面积相适应，并应尽量贴合交换机柜顶，具有防尘及防小动物的作用。

在本实施例中，后柜门进气组件安装在交换机柜的后柜门401上，用于将交换机柜外的空气流入；

需要说明的是，后柜门进气组件由后柜门通风孔201和后柜门防尘防小动物隔网402组成。

其中，如图3所示，后柜门通风孔201采用二次成型工艺，由激光机切割成型，后柜门通风孔201的数量和大小应满足交换机柜的通风散热需求。

如图6所示，后柜门防尘防小动物隔网402采用插拔的方式进出，通过螺丝压紧固定在交换机后柜门上，其面积可覆盖后柜门通风孔201，并应紧贴后柜门，以起到防尘、防小动物的作用。后柜门防尘防小动物隔网402采用上密下疏的分布排列，可以有效调节进气量。

另外由于柜顶散热风扇302的作用，从后柜门上部靠近散热风扇302进入的空气可能很快会被散热风扇302排出。因此后柜门上部靠近散热风扇302的区域空气需要流入的慢一些，将靠近该部分区域的隔网的孔径设置的小一些，远离该部分区域的隔网的孔径设置的大一些。这样能够保证柜外的空气大部分是从靠近柜底的部分进入。这与柜内空气由下至上的流动方向相适应，有利于交换机柜内空气较为彻底的进行流通。

在本实施例中，柜内交换机层间正面封板102安装在交换机柜内，用于交换机柜内层间空气的流通；

需要说明的是，如图1所示，柜内交换机层间正面封板102为通风孔设计，通风孔数量和大小满足散热需求，柜内交换机层间正面封板102满足交换机间视觉隔离的需求。

柜内交换机层间正面封板102可通过螺丝固定安装在交换机柜上，交换机层间封板采用网孔设计，在满足视觉隔离需求的同时，可以实现交换机柜内空气前后对流的功能，提高交换机柜的散热效率。

在本实施例中，如图7所示，柜内导流风扇组件501安装在交换机柜内底部和中部的支柱上，用于交换机柜内的空气由下向上流动；

需要说明的是，由于柜顶散热风扇组件101设置在交换机柜的顶部，散热风扇302的功率不能无限增大。所以交换机柜下半部分的空气受散热风扇302的影响相对较小。所以可以在交换机柜内底部和中部的支柱上安装柜内导流风扇组件，以增加柜内空气从下至上的流动性。

柜内导流风扇组件501由多个导流风扇组成，其数量满足交换机柜的散热需求，并有一定冗余。

柜内导流风扇可以通过手拧螺母的方式安装于交换机柜内底部、中部支柱上，排风面向上，强制柜内空气由下至上流通。风扇电源线配备快速插拔接口，可快速更换方便消缺，风扇更换过程中无需使用专用工具，提高消缺工作效率。

柜顶散热风扇组件101中的风扇与柜内导流风扇组件中的风扇型号、大小一致，无需再增加一种型号的备品。

在本实施例中，如图8所示，当柜顶散热风扇组件101和柜内导流风扇组件运行时，交换机柜内的空气由下网上流动并通过柜顶散热风扇组件101排出；交换机柜外的空气通过后柜门进气组件流入，并通过柜内交换机层间正面封板102从正面流入交换机柜内各个层间；

可以理解的是，交换机柜上柜顶散热风扇组件101、柜内导流风扇组件、后柜门进气组件和柜内交换机层间正面封板102的位置排布以及柜顶散热风扇组件101和柜内导流风扇组件运行时对空气流通的导向作用，使得柜内空气可以在机柜内较为狭长的区域内按照从下至上的流动方向排出机柜，从而使得机柜内的热量被迅速带出，交换机柜实现快速散热降温。

本实施例提供了一种变电站交换机柜散热系统，包括柜顶散热风扇组件、后柜门进气组件、柜内交换机层间正面封板和柜内导流风扇组件。其中交换机柜内部通过柜顶散热风扇组件和柜内导流风扇组件的作用，使柜内的空气由下至上通过柜顶散热风扇组件排出，柜外的空气通过后柜门进气组件进入柜内，并且由于柜内交换机层间正面封板对于层间空气流动性的影响，使得柜外的空气很快充满交换机柜，可实现交换机柜内热空气强制排出、柜内空气强制对流、柜外冷空气强制吸入的功能，有效解决柜内热量聚集、柜内上下前后空气对流不畅的问题，将柜内交换机环境温度控制在安全范围内，确保柜内交换机可靠运行。本发明利用柜顶散热风扇组件和柜内导流风扇组件的导流散热作用，使得空气在交换机柜内较为狭长的区域沿固定方向流动，便于柜内外空气实现快速交换，在保证交换机柜散热效果的同时提高了交换机柜的散热效率。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，包括：

柜顶散热风扇组件、后柜门进气组件、柜内交换机层间正面封板和柜内导流风扇组件；

所述柜顶散热风扇组件安装在交换机柜的顶部，用于将所述交换机柜内的空气排出；

所述后柜门进气组件安装在交换机柜的后柜门上，用于将所述交换机柜外的空气流入；

所述柜内交换机层间正面封板安装在交换机柜内，用于所述交换机柜内层间空气的流通；

所述柜内导流风扇组件安装在交换机柜内底部和中部的支柱上，用于所述交换机柜内的空气由下向上流动；

当所述柜顶散热风扇组件和所述柜内导流风扇组件运行时，所述交换机柜内的空气由下网上流动并通过所述柜顶散热风扇组件排出；所述交换机柜外的空气通过所述后柜门进气组件流入，并通过所述柜内交换机层间正面封板从正面流入交换机柜内各个层间。

2.根据权利要求1所述的一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，所述柜顶散热风扇组件具体包括：

框架、散热风扇和柜顶防尘防小动物隔网；

所述框架以可拆卸的方式固定在交换机柜的顶部；

所述散热风扇以可拆卸的方式固定在所述框架中，并且所述散热风扇的排风面面向交换机柜的外部；

所述柜顶防尘防小动物隔网以可拆卸的方式固定在所述框架上。

3.根据权利要求2所述的一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，所述柜内导流风扇组件包括多个导流风扇，所述多个导流风扇以可拆卸的方式固定在所述交换机柜内底部和中部支柱上，并且所述多个导流风扇的排风面向上。

4.根据权利要求3所述的一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，所述交换机柜上设置有快速插拔接口，所述快速插拔接口用于所述散热风扇和所述导流风扇的电源线在所述交换机柜上进行插拔。

5.根据权利要求3所述的一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，所述散热风扇和所述导流风扇的型号和大小均相同。

6.根据权利要求1所述的一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，所述后柜门进气组件具体包括：

后柜门通风孔和后柜门防尘防小动物隔网；

所述后柜门通风孔设置在交换机柜的后柜门上；

所述后柜门防尘防小动物隔网以可拆卸的方式固定在交换机柜的后柜门的表面。

7.根据权利要求3所述的一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，所述后柜门防尘防小动物隔网上孔的分布密度沿隔网由下至上均匀增大。

8.根据权利要求1所述的一种变电站交换机柜散热系统，其特征在于，所述柜内交换机层间正面封板上均匀布设有若干通风孔。

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