1、開關(guān)柜結(jié)構(gòu)散熱與通風(fēng)的設(shè)計摘要：金屬封閉式開關(guān)設(shè)備運行時，因柜內(nèi)發(fā)熱元器件比較多，溫升過高會引起電器的機械性能和電氣性能下 降，最后 導(dǎo)致高壓電器的工作故障，甚至造成嚴(yán)重事故。為了保證高壓電器在 工作年限內(nèi)安全運行，必須將柜內(nèi)溫升控 制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許溫度之 內(nèi)，在開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就要考慮散熱與通風(fēng)的設(shè)計。關(guān)健詞：開關(guān)柜；散熱；通風(fēng)1開關(guān)柜結(jié)構(gòu)散熱與通風(fēng)的設(shè)計原則1.1柜進(jìn)風(fēng)口要大于風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口，建議比值為1.5： 1。1.2柜進(jìn)風(fēng)口要低于風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口。1.3在柜進(jìn)風(fēng)口和風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口之間，不應(yīng)有明顯的障礙物和發(fā)熱器件。1.4出風(fēng)口必須和風(fēng)機配合設(shè)計，并盡可能放置于柜體頂部。1.5柜體出風(fēng)口，即風(fēng)道

2、上風(fēng)口應(yīng)距風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口有一定距離，一般應(yīng)為100 200mm，使風(fēng)道中的風(fēng)在截面上盡可能均勻。1.6對柜體內(nèi)無風(fēng)道的強迫風(fēng)冷，特別要注意進(jìn)風(fēng)口位置和大小的設(shè)置，它的設(shè)置對冷卻效果有極大的影響。1.7當(dāng)柜體無防護等級要求，而柜底又沒有進(jìn)線電纜地溝時，柜體可不要底板，也不需要單獨設(shè)計進(jìn)風(fēng)口。1.8當(dāng)柜體的防護等級達(dá)到IP50,在進(jìn)風(fēng)口需加設(shè)進(jìn)風(fēng)網(wǎng)板過濾時，就要加大進(jìn)風(fēng)口的面積，以保證風(fēng)機的需要，不可使柜 內(nèi)造成負(fù)壓狀態(tài)，而不利于散熱。必要時要在進(jìn)風(fēng)口安裝風(fēng)機，強迫 進(jìn)風(fēng)以保證冷卻需要。1.9當(dāng)設(shè)計較大的并聯(lián)風(fēng)道、特殊風(fēng)道時，或當(dāng)設(shè)備內(nèi)無風(fēng)道而又有多處熱源時，柜體設(shè)計要和內(nèi)部設(shè)計一起進(jìn) 行，并有效 地

3、互相配合。2自然風(fēng)冷散熱的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1自然風(fēng)冷散熱的設(shè)備內(nèi)部空間應(yīng)比較寬敞，有較大的散熱空間。2.2設(shè)備應(yīng)有足夠的順暢的空氣通道。1）設(shè)備下部設(shè)進(jìn)風(fēng)口。如設(shè)備無底板及有地溝，可不單獨設(shè)進(jìn)風(fēng)口。 （ 2）設(shè)備上部設(shè)出風(fēng)口。采用不加頂蓋、頂蓋支 起、頂蓋沖各種網(wǎng)孔等，而且進(jìn)出風(fēng)口盡可能要和柜體防護等級一 致，（3）設(shè)備內(nèi)部的發(fā)熱器件盡可能放置在設(shè) 備上部，便于散熱， 并可避免熱量影響其它部件。2.3當(dāng)有很重的發(fā)熱部件（大變壓器）必須放置在下部時，則應(yīng)使其上部有較大的空間或空氣通道，必要時應(yīng)將熱量引開， 另設(shè)出風(fēng)口排氣。3強迫風(fēng)冷散熱與通風(fēng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1結(jié)構(gòu)組成 強迫風(fēng)冷散熱適用于中等功率設(shè)備的

4、散熱，一般設(shè) 備功率在7000kW以下。元器件和聯(lián)接母線由電路已經(jīng)確定，結(jié) 構(gòu)設(shè)計的 任務(wù)是將散熱器、風(fēng)道和風(fēng)機，科學(xué)、合理地組合成強迫風(fēng)冷系統(tǒng)。 由于所選擇的散熱器的材質(zhì)、型式、大小 的不同；風(fēng)道的組成型式不 同；風(fēng)機的型式、風(fēng)量、風(fēng)壓的不同，就使結(jié)構(gòu)組合呈現(xiàn)多樣化，也 使冷卻效果成為系統(tǒng)中多種參數(shù)的函數(shù)。合理的選型、設(shè)計計算、樣機實驗、修改、定型等過程是達(dá)到理想效果的必然途徑。3.2散熱效果計算3.3風(fēng)道設(shè)計風(fēng)道是形成強迫風(fēng)冷散熱的重 要組成部分，在散熱器設(shè)計或選定后，風(fēng)道的基本尺寸也就確定了。風(fēng)道的設(shè)計是和風(fēng)機的選 型配合進(jìn)行的。風(fēng)道的型式和尺寸決定風(fēng)的流向、風(fēng)速的大小，并決 定風(fēng)冷散熱

5、的效果。風(fēng)道的形式多種多樣，我們一般常用的有兩種：串聯(lián)風(fēng)道和并聯(lián)風(fēng)道。3.3.1串聯(lián)風(fēng)道串聯(lián)風(fēng)道是指將發(fā)熱器件的結(jié)構(gòu)單元重疊封閉放 置時一般取上下重疊），只形成一個進(jìn)風(fēng)口，一個出風(fēng)口，風(fēng) 流依次冷 卻器件的風(fēng)道。主要特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，可用標(biāo)準(zhǔn)單元構(gòu)件組成風(fēng)道，也可設(shè)計整體式風(fēng)道。（2）占用空間小。（3）效果良好。3.3.2并聯(lián)風(fēng)道 并聯(lián)風(fēng)道是指將發(fā)熱器件的結(jié)構(gòu)單元并列放置 時，風(fēng)流同時經(jīng)過每個單元的風(fēng)道。主要特點：（1）冷卻均勻。風(fēng)流由進(jìn)口進(jìn)入后，流經(jīng)每個單元到達(dá)出口時，各單元流經(jīng)的風(fēng)量、風(fēng)速、溫度都是相等的，故 冷卻均勻。（2）風(fēng)阻小，只有單層單元的風(fēng)阻。散熱效果好。3.3.3選用方法

6、兩種風(fēng)道目前使用的都很普遍。1）發(fā)熱器件功率損耗較大時，如單只元件實際電流大于1000A時，選用并聯(lián)風(fēng)道較多。效率高，并且均勻。（2）并 聯(lián)風(fēng)道占用空間較大。整體并聯(lián)風(fēng)道要用較大的軸流風(fēng)機，體積、噪音都較大，同時往往要和柜體一起設(shè)計，由柜 聯(lián)風(fēng)道較 多。結(jié)構(gòu)緊湊，并且簡單。體組成風(fēng)道。（3）中等功率的設(shè)備（7000kW以下）使用串3.3.4設(shè)計注意事項1）風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓要和風(fēng)道的設(shè)計相適應(yīng)。串聯(lián)風(fēng)道中，每層散熱器的風(fēng)阻（散熱器進(jìn)出風(fēng)口的壓差）都使 風(fēng)速降低，影響散熱效果，所以，在串聯(lián)層數(shù)較多時（6層），應(yīng)考慮 使用風(fēng)壓較大的離心式風(fēng)機。在完全封閉的串聯(lián)風(fēng)道 中，在總風(fēng)量不 變時，各層的風(fēng)速應(yīng)

7、相等。此時，進(jìn)口處的空氣溫度低，而出口處的溫度高，即對下層的散熱效果好，而對上層 的散熱效果差，同時，空氣隨溫度的升高而膨脹，更不利于上層的散 熱。并聯(lián)風(fēng)道本身的進(jìn)風(fēng)口面積較大，風(fēng) 阻較小，要使每個單元都流 經(jīng)同樣風(fēng)速，風(fēng)溫的風(fēng)量就要采 用大風(fēng)量的軸流風(fēng)機。（2）散熱器 散熱片的方向要和風(fēng)道中風(fēng)流的方向一致。（3）無論何種風(fēng)道，為 提高風(fēng)速，增強散 熱效果，都可以在抽風(fēng)式的進(jìn)風(fēng)口或吹風(fēng)式的出風(fēng) 口設(shè)置檔 風(fēng)板，迫使風(fēng)量集中于散熱器。（4）要注意柜體進(jìn)出風(fēng)口 的 大小、位置的設(shè)計。進(jìn)風(fēng)口面積要大于風(fēng)道進(jìn)風(fēng)口；進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)阻應(yīng)盡量小，必要時，進(jìn)風(fēng)口可加小風(fēng)機；進(jìn)風(fēng)口的位 入風(fēng)道后 首先要冷卻散熱器，不可被其它發(fā)熱器件阻攔。此 類器件必須放于從 屬冷卻的位置。（6）風(fēng)道可以設(shè)計成整體 式也可以設(shè)計成單元組合 式。設(shè)計要有利于風(fēng)速的流暢和有 效，風(fēng)道內(nèi)部盡可能光滑，在保證 電氣間隙和爬電距離的要 求下，盡可能避免風(fēng)短路。（7）要處理好 進(jìn)出風(fēng)道的帶電母 線的絕緣設(shè)計。過線孔隙可