一种高防护散热增强型综合配电箱的制作方法

本发明涉及电力电网配网领域，具体涉及一种高防护散热增强型综合配电箱。

背景技术：

1、随着社会经济发展，城乡用电负荷持续增长，传统农网、城镇老旧小区所用综合配电箱功能单一。传统 jp 配电箱箱体多采用单层钢板结构，散热设计简单粗放，普遍存在箱内热量聚集、高温工况下元器件温升超标问题；户外使用时通风孔防护能力不足，昆虫、飞絮、雨水易侵入箱体内部，威胁设备运行安全。

2、现有配电箱内部隔室缺少系统化均热设计，大功率元器件排布紧凑，元器件之间热耦合效应明显，进一步加剧局部温升。同时传统产品智能化程度不足，无功补偿模式单一，缺少应急保电接口，无法实现远程状态监测、故障研判及遥控运维，难以适配现代配网台区智能化建设需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的散热效果差、户外防护能力不足、热耦合严重、智能化程度低、缺少应急保电能力等缺陷，本发明提供一种高防护散热增强型综合配电箱，兼顾高防护等级、高效散热、智能无功补偿、应急保电、远程运维能力，降低设备温升，提升户外环境运行可靠性，同时实现模块化生产，压缩制造成本。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种高防护散热增强型综合配电箱，包括箱体，所述箱体内部分隔为计量隔室、智能化终端隔室、进线隔室、出线隔室以及无功补偿隔室；

4、所述计量隔室、智能化终端隔室设置标准三相四线电能表挂架及接线盒；

5、所述进线隔室设置熔断器式隔离开关以及应急电源接口；

6、 所述出线隔室配置两只 400a 剩余电流保护断路器、一只 630a 剩余电流保护断路器；

7、 所述无功补偿隔室配置 250a 塑壳断路器、静止无功发生装置以及四只插拔式全分补智能电容器；

8、箱体包括左侧板、右侧板、底板、顶盖；右侧板内侧设置右侧板内衬板，左侧板内侧设置左侧板内衬板；右侧板和右侧板内衬板、左侧板和左侧板内衬板分别构成两条竖向散热通道；

9、 所述顶盖包含顶盖长檐、顶盖短檐、顶盖内衬板；顶盖内衬板中部向下凸起，凸起倾斜角度为 5°，热空气上升后经顶盖内衬板凸起导流，由顶盖两侧散热孔排出箱体。

10、所述右侧板、左侧板、底板、顶盖长檐开设有方向朝向外侧的散热用鱼鳞孔，鱼鳞孔处在板内侧焊接有40 目316不锈钢网；右侧板内衬板、左侧板内衬板对应外层侧板鱼鳞孔位置开设反向错位鱼鳞孔，内衬板与外侧板的鱼鳞孔设置高度差，内衬板上的鱼鳞孔位置高。

11、所述底板除预留电缆敲落孔，其余区域布满带有40目316不锈钢网的通风孔；外部冷空气从底板通风孔进入箱体，箱内热空气向上流动形成对流循环。

12、箱体内设置有分隔计量隔室、智能化终端隔室与进线隔室、出线隔室的计量隔室隔板、分隔计量隔室、智能化终端隔室与无功补偿隔室的无功补偿隔室隔板；计量隔室隔板、无功补偿隔室隔板除装配穿线孔外，根据流体温升仿真模拟结果开设多组散热通风孔洞，均衡箱体内部热量，具体的计量隔室隔板为直角板，靠近进线室的上端部以及靠近出线室的上端部和下端部设置有通风孔；无功补偿隔室隔板的靠近计量隔室部位设置有通风孔，其靠近出线室上端设置有走线排用的孔洞，同时方便无功补偿隔室热量进入出线室。

13、所述的400a 剩余电流保护断路器和熔断器式隔离开关背对背相邻布置；630a 剩余电流保护断路器远离熔断器式隔离开关布置；出线剩余电流保护断路器底部距离底板不小于 400mm；630a 剩余电流保护断路器与 400a 剩余电流保护断路器左右间距不小于50mm。

14、所述无功补偿隔室底板开设带 40 目 316 不锈钢网的通风孔；无功补偿隔室上部装配温控风机，温控风机安装在，左侧内衬板上，风机启动阈值为隔室内环境温度≥55℃，实现强制风冷；静止无功发生装置内置过热保护，与温控风机构成双重超温防护。

15、所述无功补偿隔室内设置250a塑壳断路器作为无功补偿前端保护及控制用。其安装于无功补偿隔室中部偏上，即可满足温升试验时其操作手柄温升不大于25k，又一定程度节省了其上端口引自汇流排的导线用量。

16、箱体底部设置 4 块高度 100mm正方体木质垫块；箱体外壳防护等级不低于ip44；箱门采用双层钢板中间填充 10mm 岩棉隔热层；箱门铰链、门锁为不锈钢耐腐蚀材质，箱门开启角度≥90°。

17、智能化终端隔室安装智能化配变终端，智能化配变终端可实时采集变压器及进出线回路的电流、电压、功率因数、谐波含量、三相不平衡度及剩余电流参数，智能化配变终端通过 rs485 接口通讯连接剩余电流保护断路器、静止无功发生装置、插拔式全分补智能电容器；智能化配变终端内置 5g 通讯模块，与配网调度主站双向数据交互。

18、箱体外壳设有明显的与外设接地系统相连接的接地装置，并设置永久性标志，该接地装置与外设接地系统可采用螺栓连接，螺栓不小于m12，材质为304不锈钢，箱体内部靠近底部安装一条专用接地排，保证装置接地的电气连接线，确保箱体以及内部元器件的可靠接地。各箱门与箱体的接地保护导体之间用6mm2铜编织线牢固连接，箱内任一可能接地的点到主接地点在30a（dc）电流条件下试验，电压降不大于3v。

19、所述计量隔室、智能化终端室集中布置，密闭隔离，单独设门并设观察窗。计量隔室观察窗透视部分采用专用厚4mm无色透明聚碳酸酯材料。计量隔室具备防窃电功能。设置标准三相四线电能表挂架及接线盒，预留计量电度表与智能化配变终端安装位置。

20、所述进线隔室设置熔断器式隔离开关、应急电源接口，进线熔断器式隔离开关上端口与来自电网变压器0.4kv低压侧，通过绝缘线或电缆由箱体侧上部进线孔穿入并连接，接入处空间可满足300mm2截面单芯低压电缆转弯半径及应力要求；应急电源接口设置在熔断器式隔离开关下部，熔断器式隔离开关开端口通过铜排连接至汇流排，应急电源接口安装于熔断器式隔离开关下端口。

21、优选的，应急电源接口采用单极分体式结构，插头和插座之间采用卡栓锁紧结构，防止连接器的意外断开连接。插头在无负载的情况下进行插入或拔出。插头和插座间的导体接触部分采用触指结构，确保导体的稳定可靠连接。插座上配备微动开关，检测插件的连接状态，防止连接器正确结合前送电，或者在触头带电情况下拔出。微动开关为转换触点，切换容量为6a，250vac。插头和插座的绝缘配合要保证在未插合状态下具备触摸保护（iec,din en 60529, vde 0470-1）。每个插座装设防护盖，防护盖用带铰链的弹簧压紧，防灰尘和飞溅的水进入。防护盖按所在相的不同分别选用黄、绿、红、蓝四种颜色，以防止插头插座的误插。防护盖与插座为分体式安装。插座为通用型，允许不同电流等级的插头与插座的互插应用，当需要通过应急电源接口紧急保电时，首先需断开熔断器式隔离开关取出熔芯后再将发电机或发电车连接至应急电源接口，防止设备返送电。

22、优选的，所述出线隔室设置剩余电流保护断路器，其漏电动作电流为30ma～500ma可调，其核心功能是所有相线与中性线同时穿过内置的零序电流互感器，当正常工作时，流入与流出电流矢量和为零，铁芯无磁通，二次侧无输出；当发生漏电或触电时，产生剩余电流从而导致矢量和不为零，铁芯中产生交变磁通，二次绕组感应出电压信号；感应信号经放大电路处理后驱动脱扣线圈，脱扣机构释放，机械触头迅速分离，可在0.1s内断开电路，有效的防止了人身触电及线路漏电。

23、剩余电流保护断路器上端口电源引自汇流排，下端口预留引出搭接排，便于施工现场电缆挂接。

24、优选的，剩余电流保护断路器上端口搭接排按照a、b、c、n自上而下排列，相间距高度差保持在55-60mm，且630a剩余电流保护断路器上端口采用6*40双排、双排之间设置6mm厚40*40矩形垫块；630a剩余电流保护断路器安装位置距进线熔断器式隔离开关最远，尽可能减小二者在温升试验过程中的相互影响；630a剩余电流保护断路器与400a剩余电流保护断路器左右间距不少于50mm，在节省汇流排用量的前提下尽最大可能为其预留充足的散热空间；保证施工现场电缆挂接方便的前提下，将三只剩余电流保护断路器安装位置放低，温升试验过程中热空气上升，安装位置靠下有利于温升。

25、所述无功补偿隔室设置保护用断路器、避雷器及静止无功发生装置和智能电容器：无功补偿装置满足 gb/t 15576 的规定，选用小容量、低功耗智能电容器组配，实现精细补偿，防止过补偿。补偿方式可选多组电容器编码投切补偿方案或循环投切精细补偿方案。电容器采用模组化结构，每只模组化电容器均可单独插拔和更换。

26、电容器选用具有自放电功能的智能型低压自愈式电容器，其电压参数大于 1.1倍系统运行额定有效值电压。电容器在额定电压中切除后，能满足 3min 之内将残压控制在50v 以下。电容器的投切元件采用复合开关或同步开关，可实现电压过零时投入，电流过零时切除。动态补偿方式的保护动作电压至少在 1.1 倍～1.2 倍无功补偿装置额定电压间可调，当无功补偿装置的过电压达到设定值时电容应全部立即切除并拒绝投入。动态补偿组合元件，合闸涌流不大于 3 倍的额定电流，避免合闸涌流对系统的冲击。无功补偿装置的动态响应时间满足系统的要求，采用复合开关或同步开关投切的无功补偿装置，其动态响应时间不大于 300ms。

27、优选的，无功补偿装置安装位置靠近底板位置，不影响侧下方出线电缆孔、不影响其本体自抽屉座插拔即可。

28、一种高防护散热增强型配电箱的控制方法，当功率因数低于设定值时，自动投切插拔式全分补智能电容器或静止无功发生装置，采用循环投切方式，响应时间可低至≤5～20ms，防止过补偿或欠补偿；检测到三相不平衡、谐波超标或n线电流过大时，静止无功发生装置也可启动其补偿功能，在一定程度上实现一机多能治理；

29、进线隔室内安装熔断器式隔离开关，当线路中出现短路、过载等故障时可快速切断电路；

30、出线隔室内安装剩余电流保护断路器，针对农网系统，当漏电电流超过设定阈值时毫秒级跳闸；

31、静止无功发生装置模块内部具备过热保护、无功补偿隔室设置风机，可实现强制风冷，双重超温保护，确保配电箱内电器元件安全运行；

32、控制逻辑支持本地与远程双向交互：

33、出线隔室内配置的剩余电流保护断路器，无功补偿隔室内配置的静止无功发生装置、插拔式全分补智能电容器通过rs485接口依照特定的通讯规约与智能化配变终端进行数据交换，实现本体通讯；

34、智能化配变终端内置5g通讯卡，可将运行参数上传至调配主站，支持远程批量程序升级、运行状况检测、远程投切、参数设置、故障记录查询，实现智能化运维。

35、响应迅速：静止无功发生装置模式下，投切时间≤5ms，插拔式全分补智能电容器模式下，投切时间≤20ms，更好的保障了电网的动态稳定性；

36、投切方式：支持无触点、无涌流的可控硅投切与复合开关投切，结合智能算法实现精细化补偿；

37、模块化设计及生产：将整个配电箱设计划分为箱体模块、计量模块、进线模块、出线模块、无功补偿模块及浪涌保护回路；其核心优势在于通过标准化接口分接系统，实现并行制造，缩短生产周期、批量复用降低成本、灵活组合满足不同客户群体需求；

38、应急保电功能：当主电网因自然灾害、线路检修或人为事故导致停电时，应急电源接口可作为“快速通道”，将发电机或发电车通过应急电源接口迅速与配电系统对接。重点保障交通信号灯、电梯等核心设备的持续供电，避免因停电导致生命财产损失或公共服务瘫痪；

39、环境适应性强：控制逻辑内置温度检测与环境温度检测，在-25℃～85℃范围内可正常运行，当温度再度升高时，静止无功发生装置可降容运行，极大的降低了温度对配电箱正常运行造成的影响；配电箱整体防护等级不低于ip44，可适应户外恶劣环境。

40、本发明相对现有技术的有益效果：

41、 (1)复合散热体系，显著降低设备温升:本发明构建底部进风-两侧散热通道-顶部导流出风的完整对流散热路径，底板全域进风、双层侧板形成竖向散热通道，顶盖 5°凸起内衬板导流排出热空气；隔室隔板开设仿真优化散热孔，大功率元器件错位排布减少热耦合。温升试验验证：双侧散热通道可使接线端子平均温升降低约 2.6k；顶盖导流散热结构可使箱体整体温升降低至少 5k；元器件错位排布可再降低温升约 3k，有效解决户外高温下设备过热难题。

42、(2)高防护户外适配能力:全部通风散热孔内侧焊接 40 目 316 不锈钢网，阻挡蚊虫、杨絮异物进入；内外侧板反向错位鱼鳞孔，兼顾通风与防水，雨水沿内衬板滑落排出；箱体防护等级≥ip44；双层箱门夹岩棉隔热，适配-25℃~85℃宽温域户外工作环境。

43、(3)模块化设计，降本增效:箱体划分为箱体模块、计量模块、进线模块、出线模块、无功补偿模块，并行模块化装配；物料成本降低 5%，整体生产装配效率提升15%，可灵活组合适配不同台区需求。

44、(4)功能高度集成，智能化运维:集成计量采集、漏电保护、svg + 智能电容组合式无功补偿、三相不平衡治理、谐波抑制；支持本地/远程双向交互，实现远程参数设置、故障记录、程序升级、设备遥控；无功补偿动态响应快，避免过补偿、欠补偿。

45、(5)应急保电安全功能:配置带状态检测微动开关的应急电源接口，停电时快速接入发电车/发电机，保障关键负荷供电；强制要求断开熔断器隔离开关才可接入应急电源，从结构逻辑上杜绝反送电安全隐患。