配电箱防火报警、散热冷却和过滤除湿功能的设计及控制

配电箱防火报警、散热冷却和过滤除湿功能的设计及控制

郑木创

（广东创源电气有限公司，广东汕头515041）

Design and control of fire alarm, cooling, filtering and dehumidifying function of distribution box

摘要：本文针对现有配电箱在防火方面技术的欠缺，通过分析研究，提出技术方案及构思，设计具备防火报警功能的配电箱，且能同时具备散热冷却和过滤除湿功能，而实现3种功能是采用外置的控制系统装置进行控制，更为安全可靠。通过在不同环境下使用，结果表明：其在防火、散热、除湿方面效果佳，为供电系统提供安全、稳定、长效的电气设备。

Abstract：In view of the lack of fire protection technology in the existing distribution box, through analysis and research, the technical scheme and conception are put forward, and the distribution box with fire alarm function is designed, the utility model has the functions of cooling, filtering and dehumidification, and the three functions are controlled by an external control system device, which is more safe and reliable. The results show that it has good effect in fire prevention, heat dissipation and dehumidification, and provides safe, stable and long-term electrical equipment for power supply system.

关键词：防火报警装置、检测机构、散热冷却装置、半导体制冷器、过滤除湿装置、干燥包、控制系统装置

Key Words:  Fire alarm device, testing device, cooling device, semiconductor cooler, filter dehumidification device, drying bag, control system device

0引言

随着时代的进步，科技的发展，当今社会对电气设备的要求越来越高，特别是对电气设备配电箱的要求需具备防火报警、散热冷却和过滤除湿等功能，避免配电箱在工作时由于其内部线路复杂和电气元件较多而产生热量堆积或短路过载等现象发生火灾1，影响人们的正常生活或生产。

根据目前社会上所使用的配电箱，结构较为简单、功能较为单一2，而要同时具备防火报警、散热冷却和过滤除湿等功能比较少见。通常是在带有通风口的箱体内设置烟雾感应器及喇叭作为报警装置3，虽能在第一时间发生火灾时感应到烟雾而发出报警，但因设置有通风口作为散热的作用使其防火效果不明显，通风口会导致湿气或灰尘进入，且在发生火灾时为明火提供源源不断的空气助燃火情；为防止湿气或灰尘进入将箱体设计得较封闭，却影响箱体内空气的流通性，散热效果差4，时常会因箱体内的电路元件及电气设备高负荷工作时自身发热导致温度过高而损坏5。为此，通过分析研究，设计具备防火报警功能的配电箱，且能同时具备散热冷却和过滤除湿功能，解决以上所欠缺的技术问题。

1技术方案

针对目前配电箱在技术上的欠缺进行分析，为实现防火报警的目的且解决既能通风散热又能消除湿气的技术问题，同时能较好控制防火报警、散热冷却和过滤除湿等功能的电气开关，经综合实践及参考相关资料，设计能同时具备防火报警、散热冷却和过滤除湿功能的配电箱，避免配电箱内的线路容易老化或短路，当火灾发生时难以控制火势。其采用的技术方案主要是通过设置防火报警装置第一时间报警并启动风机散热冷却及过滤除湿，散热冷却装置取代通风口散热，过滤除湿装置将配电箱内部湿气过滤，并设计成密闭的箱体防止火势蔓延，设置控制系统装置控制风机及各个电气的开关等。

2结构构思

该配电箱为实现防火报警、散热冷却和过滤除湿等功能，在结构上必须同时设计以下装置：

（1）、为能检测到配电箱发生火灾时自动报警，需要设置检测机构和防火报警装置，且要使配电箱也具备散热冷却和过滤除湿功能，检测机构应包含烟雾检测传感器、温度检测传感器和湿度检测传感器等3种传感器。检测机构安装在配电箱内部，报警器安装在配电箱外，且报警器的开关与烟雾检测传感器的信号关联等。

（2）、为保持配电箱内部空气的流通性及防火功能，需要配备散热冷却装置，即该装置中设置有温度检测传感器、风机和冷却系统等，风机的开关与检测机构三种检测传感器都有关联，冷却系统则包含冷却液箱及半导体制冷器等。

（3）、为减少湿气进入配电箱内，需将配电箱设计成较密闭结构，且配置过滤除湿装置，其安装在散热冷却装置后端，确保能将冷却后的湿气过滤，过滤除湿装置包含除湿箱、网状隔板及干燥包等。

（4）、为实现在不同的环境下，将自动检测的异常信号发出并启动各种功能，需配备控制系统装置，该装置包含控制箱及控制器等，控制防火报警及启动风机进行散热冷却和过滤除湿等，也可控制各种电气开关配合实现所需功能。

3结构分析及设计

该同时具备防火报警、散热冷却和过滤除湿功能的配电箱结构主要由配电箱本体1、散热冷却装置2、防火报警装置3、过滤除湿装置4、控制系统装置5和检测机构6等组成。如图1所示：

图1

3.1防火报警装置的设计

为减少灰尘、热气和湿气进入到配电箱内部，将其设计成较为密闭的配电箱，但为方便日常检修，需要设置箱门，即配电箱本体101及开关门102，且开关门四周安装有密封条。为能自动检测到发生烟雾或火灾，需要在配电箱内部顶端安装检测机构6，在检测机构中设置有烟雾检测传感器、高温检测传感器和湿度检测传感器，当发生火灾时烟雾检测传感器自动检测并将信号发出启动报警，通过安装在配电箱上方支座301的报警器302发出报警声通知人员抢修。在检测到发生火灾时报警后，为达到防火的目的，设置散热冷却装置和除湿装置可对其内部进行散热降温和消除湿气等，且能取代通风口散热，密闭的箱体可防止火势蔓延，起到较好的防火效果。如图2所示：

图2

3.2散热冷却装置的设计

该散热冷却装置主要是由检测机构、排风系统和冷却系统组成，是采用冷却液冷却热气及制冷器进行散热。即散热冷却装置安装在配电箱本体外上方，排风系统的排气管203一端接通配电箱内部，另一端接入安装在配电箱上方的风机204，当检测机构中的烟雾检测传感器或高温检测传感器检测到烟雾或配电箱内部温度超过预先设定的温度时，将信号传送到控制系统，并启动风机进行散热，如图2所示。启动风机能将配电箱内的热气或烟雾排出，排出的气体进入冷却系统冷却液箱201中的冷却管207，冷却管中的冷却液可对气体进行散热降温，冷却管是由固定架206固定安装在冷却液箱内，气体由导气管202排出进入除湿装置，而冷却液箱内底部还配备半导体制冷器208和排热管205，其不仅能制冷降温，还能将热气向箱外排出。该冷却液箱内腔如图3（冷却液箱剖视放大结构示意图）所示：

图3

3.3过滤除湿装置的设计

过滤除湿装置是采用干燥包过滤湿气的方式，其安装在配电箱外的右则，与散热冷却装置的导气管连接。当检测机构中任1个传感器检测到异常时，都将会启动风机，将气体从配电箱内部抽出经散热冷却装置排出后进入除湿箱，除湿箱包含箱体401与箱门404，如图2所示。箱体内设置有干燥包405及网状隔板406，干燥包放在网状隔板上方，打开箱门可更换干燥包确保过滤除湿的质量效果，气体经干燥包进行过滤除湿，再经循环管402向配电箱本体输入冷气，管卡403通过固定支架将循环管安装在配电箱本体外右侧。除湿箱剖视放大结构示意图如图4所示：

图4

3.4 控制系统装置的设计

为安全考虑，将控制系统装置安装在配电箱本体外左侧，该装置主要由控制箱和控制器组成。该配电箱是通过控制器控制防火报警及控制启动风机进行散热冷却、过滤除湿等功能；控制器还可设计控制配电箱中各个电气的开关，实现所需配电功能。

4功能控制及工作原理

当检测机构中烟雾检测传感器检测到有烟雾或发生火灾时，将烟雾信号反馈给控制系统，控制系统控制报警器发出警报通知人员抢修，且同时控制启动风机的开关进行抽风散热冷却及通过半导体制冷器进行降温排热气，气体再通过过滤除湿装置的干燥包进行过滤除湿，经散热冷却、过滤除湿后的冷气循环返回配电箱内部；当检测机构中温度检测传感器检测到超过预先设定的温度时，将高温信号反馈给控制系统，由控制系统控制启动风机进行散热降温；当检测机构中湿度检测传感器检测到超过预先设定的湿度时，将湿气信号反馈给控制系统，通过控制系统控制启动风机进行过滤除湿。

无论检测机构检测到的是烟雾、高温还是湿气，都会将异常信号发出，使控制系统启动风机将气体进行散热冷却、过滤除湿后输出冷气循环返回到配电箱内腔，其能同时达到防火报警、散热冷却和过滤除湿的效果。

5结论

针对目前社会上使用的配电箱技术，通过分析研究，提出技术方案及构思，设计具备防火报警功能的配电箱，且能同时具备散热冷却和过滤除湿功能，而实现3种功能是采用外置的控制系统装置进行控制，更为安全可靠。该配电箱通过在不同环境下使用，结果表明：其在防火、散热、除湿方面达到预期设想效果，且能更好地保护配电箱内部的电路元件及电气配件，避免配电箱内的线路容易老化或短路，当火灾发生时难以控制火势，为供电系统提供安全、稳定、长效的配电箱。

参与文献：

[1] 郑木创. 一种具备防火报警功能的配电箱：中国，ZL 2022 2 3426371.5[P].2023-08-01.

[2] 胡育鹏，方伟泉. 一种新型防潮配电柜装置：中国，ZL 2021 2 3034419.3[P].2022-07-12.

[3] 郦革命. 一种防火报警配电箱：中国，ZL 2019 2 0501926.7[P].2020-02-14.

[4] 古正法. 片式散热配电柜：中国，ZL 2021 2 2928828.1[P].2022-05-10.

[5] 翁本杰. 一种改进型散热式配电柜：中国，ZL 2021 2 2866100.0[P].2022-05-10.

作者简介：郑木创，男，1982年生，广东汕头，本科，工程师。

研究领域：高低压柜设备，电气。