CN101042287A - 一种新型复合热管载流体 - Google Patents
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Abstract
一种新型复合热管载流体，包括内部充满低沸点、无毒、无腐蚀性的液体，并具有压力为0～0.1Mp的金属导电管、散热器、隔热层、导电层及传感器、温度显示器等。通过电流后使管状金属导体发热，致使其底部的液体在负压下迅速蒸发，并将热量定向带到上端低温处经散热器散发。已蒸发的气体冷凝后变成液体并靠重力回流到金属导电管的底部，循环往复，使金属导电管迅速降温。可用于电器设备的套管的载流体，电流互感器一次绕组的载流体，大电流绝缘母线等，可降低载流体的温升，减小载流体的截面，解决电气设备载流体过热的难题并能降低原材料消耗，降低能耗，提高质量，延长寿命。
Description
技术领域：
载流体是电力设备中用来传导电流的主要部件。一种新型复合热管载流体是将热管技术引入并改进后用于电力设备的载流体中，例如，电器设备中套管的载流体，电流互感器一次绕组的载流体，大电流绝缘母线以及其他用于传导电流的载流体。
发明背景
电力设备中的载流体一般都是用铜、铝或其他金属材料的导体制成，当电流流过载流体时，由于电流的热效应使导体发热。如果温度超过导体或导体外绝缘材料的限度，则势必会引起导体或绝缘的损坏，长期运行后将造成电力设备的事故，从而引起电网的停电。因此，必须选择足够大的导体截面控制载流体的温升。由于发热量与电流的平方成正比，所以，当设备的额定电流很大时，发热量大大增加。对于电压很高设备，由于绝缘体的厚度增加，散热不利，导体和绝缘体发热的问题就更加严重。从理论上讲可以选择很大的载流体截面来控制温升，但仅仅依靠增加载流体的截面来控制温升，一方面会造成极大的原材料及能源浪费，另一方面也增加了制造过程中难度，甚至无法实现。例如，对于220kV等级的电力设备，当额定电流超过3000A时，这个问题就显得非常突出。因此在这一领域中，众人一直在寻找截面积相对较小，承载电流相对较大，内部温升不会过高，具有定向散热功能的新型载流体。
发明内容：
本发明目的在于克服现有技术不足，在用于热力学散热方面的重力热管新技术的基础上改进并开发出具有较小截面、散热良好、温升很低的载流体，解决高电压、大电流电气设备载流体过热的难题。
将与地面垂直的或与地面夹角大于45°的管状金属导体内灌注一定量低沸点，无毒、无腐蚀性的液体后，加以密封或抽真空。由于通过电流后使管状金属导体发热，致使管状金属导体底部的液体迅速蒸发，并将热量定向带到上端温度较低的地方经散热器散发到空气中，已蒸发的气体冷凝后变成液体并靠重力回流到管状金属管的底部，循环往复，使管状导体迅速降温。在管状金属导体的外表面固定一层隔热体，在隔热体的表面设置导体或半导体材料的导电层，并与管状导体电连接。
按照本发明提供的一种新型复合热管载流体，包括复合热管1，设备线夹2，其复合热管1最内层是U形或与地面夹角大于45°的1字形的压力为0～0.1Mp的金属导电管3，散热器4与金属导电管3的上端部紧密连接，金属导电管3的下部充有低沸点、无腐蚀、无毒的液体5，并在其两端口设置密封件6，隔热层7设置在金属导电管3的外表面，导电或半导电材料设置在隔热层7的外表面构成导电层8，导电层8的一端与金属导电管3的外表面电连接，温度显示器9设置在金属导电管3的上端部的密封件6的外侧，并由导线10与设置在金属导电管3下部的液体5中的温度传感器11相连。
所述的一种新型复合热管载流体其设置在金属导电管3两端部的密封件6，可以用机械密封方式或直接焊接。
所述的一种新型复合热管载流体，其耐热材料制成的隔热层7的内表面紧密附着在铜制或铝制金属管3上，其外表面的导体或半导体的导电层8紧密固定其上，其一端与金属导电管3电连接。
所述的一种新型复合热管载流体，其温度传感器11设置在液体5中，是热电偶或热电阻或其他测温器件，其温度显示器9是可以在远距离用仪器探测出的温度信号。
与现有技术比较，本发明的新型复合热管载流体具有以下优点：
①由于通过复合热管载流体降低了载流体的温度，解决了大电流、高电压产品的载流体过热这一制造难题。不仅有效定向散热、稳定绝缘结构、有利于电力设备的安全运行，而且可以减小载流体的截面，节约国家的有色金属资源，降低产品的成本。
②由于隔热层的存在，加强了载流体的机械强度。
③由于载流体温度大大降低，使载流体的电阻减小，从而减小了载流体本身的发热，降低了每一台电力设备的耗能，有很大的节能效益。
附图说明
用于电器套管的复合热管载流体的结构示意图见附图1。
用于电流互感器的复合热管载流体的结构示意图见图2。
具有复合热管载流体的有机复合干式高压套管的结构示意图见图3。
实施例
一 大电流电器套管：
①按图1制造高压电器复合热管载流体，其复合热管1中的金属导电管3为铜制1字形管状导电体，散热器4与金属导电管3的上端部紧密连接，管内抽真空(例如0.01Mpa)，管内底部充有低沸点、无腐蚀、无毒的液体5(例如酒精)，其两端部设置密封件6(例如金属件焊接，其密封件的位置可以如图1所示，也可以在散热器箱体上实现密封)，隔热层7(例如浸环氧树脂玻璃丝带)包裹在金属导电管3的外表面，导电或半导电材料设置在隔热层7的外表面构成导电层8(例如铝箔)，导电层8的一端与金属导电管3的外表面紧密接触构成电连接(例如用铜导电片连接)，温度显示器9(例如热电偶数码显示器)设置在金属导电管3的上端部的密封件6的外侧，并由带绝缘皮的铜导线10与设置在金属导电管3下部的液体5中的温度传感器(例如热电偶)11相连。
②按附图3包绕绝缘体：用有机绝缘薄膜(例如聚四氟乙烯薄膜)或浸环氧树脂纤维(例如浸环氧树脂玻璃纤维)构成的绝缘层12和导电或半导电材料(例如铝箔)制成的电容屏13交替包绕在热管导芯1的外表面形成电容均压绝缘芯体14，有机绝缘外护套15(例如热缩管)紧密地结合在电容均压绝缘芯体14的外表面，有机绝缘伞裙16(例如硅橡胶伞裙)紧密地装配在有机绝缘外护套15外超出接地屏17的部分，与接地屏17相连接的末屏引线18(例如铜导线)牢固连接在接地屏17上并引至外护套15外。
二 大电流复合绝缘干式电流互感器：
①按图2制造高压电器复合热管载流体：其金属导电管为铜制U型管状导电体3，散热器4与金属导电管3的上端部紧密连接，管内抽真空(例如0.01Mpa)，管内底部充有低沸点、无腐蚀、无毒的液体5(例如酒精)，其两端部设置密封件6(例如金属件焊接，其密封件的位置可以如图2所示，也可以在散热器箱体上实现密封)，隔热层7(例如浸环氧树脂玻璃丝带)包裹在金属导电管3的外表面，导电或半导电材料设置在隔热层7的外表面构成导电层8(例如铝箔)，导电层8的一端与金属导电管3的外表面电连接(例如用铜导电片连接)，温度显示器9(例如热电偶数码显示器)设置在金属导电管3的上端部的密封件6的外侧，并由带绝缘皮的导线10与设置在金属导电管3下部的液体5中的温度传感器(例如热电偶)11相连。
②参照附图3包绕绝缘体：用有机绝缘薄膜(例如聚四氟乙烯薄膜)构成的绝缘层12和导电或半导电材料(例如铝箔)制成的电容屏13交替包绕在U形热管导芯1(附图3画出1字形的热管导芯)的外表面形成电容均压绝缘芯体14，有机绝缘外护套15(例如热缩管)紧密地结合在电容均压绝缘芯体14的外表面，有机绝缘伞裙16(例如硅橡胶伞裙)紧密地装配在有机绝缘外护套15外超出接地屏17的部分，与接地屏17相连接的末屏引线18(例如铜导线)牢固连接在接地屏17上并引至外护套15外。
三 大电流充油电容型电流互感器
①按图2制造高压电流互感器的复合热管载流体：其导体为铜制U型管状导电体3，散热器4与金属导电管3的上端部紧密连接，管内抽真空(例如0.01Mpa)，管内底部充有低沸点、无腐蚀、无毒的液体5(例如酒精)，其两端口设置密封件6(例如金属件焊接)，隔热层7(例如浸环氧树脂玻璃丝带)包裹在金属导电管3的外表面，导电或半导电材料设置在隔热层7的外表面构成导电层8(例如铝箔)，导电层8的一端与金属导电管3的外表面紧密接触构成电连接(例如用铜导电片连接)，温度显示器9(例如热电偶数码显示器)设置在金属导电管3的上端部的密封件6的外侧，并由带绝缘皮的导线10与设置在金属导电管3下部的液体5中的温度传感器(例如热电偶)11相连。
②参照附图3包绕绝缘体：用绝缘纸(例如电缆纸)构成的绝缘层3和导电或半导电材料(例如铝箔)制成的电容屏4交替包绕在热管导芯1的外表面形成电容均压绝缘芯体14，包绕好的电容芯子要经真空干燥。
③装配电流互感器：将干燥好的电容芯子底部组装在金属制箱体内，上部组装大瓷套和顶部法兰、膨胀器等附件，然后再进行干燥和真空注油。
Claims (4)
1、一种新型复合热管载流体，包括复合热管(1)，设备线夹(2)，其特征在于：复合热管(1)的最内层是U形或与地面夹角大于45°的1字形的其管内压力为0～0.1Mp的金属导电管(3)，散热器(4)与金属导电管(3)的上端部紧密连接，金属导电管(3)管内的下部充有低沸点、无腐蚀、无毒的液体(5)，并在其两端口设置密封件(6)，隔热层(7)固定在金属导电管(3)的外表面，导电或半导电材料设置在隔热层(7)的外表面构成导电层(8)，导电层(8)的一端与金属导电管(3)的外表面电连接，温度显示器(9)设置在金属导电管(3)的上端部的密封件(6)的外侧，并由绝缘导线(10)与设置在金属导电管(3)腔内下部的液体(5)中的温度传感器(11)相连。
2、权利要求1所述的一种新型复合热管载流体，其特征在于：设置在金属导电管(3)两端部的密封件(6)，可以用机械密封方式或直接焊接。
3、如权利要求1所述的一种新型复合热管载流体，其特征在于：耐热材料制成的隔热层(7)的内表面紧密附着在铜制或铝制金属导电管(3)上，其外表面的导体或半导体的导电层(8)紧密固定在隔热层(7)上，其一端与金属导电管(3)电连接。
4、如权利要求1所述的一种新型复合热管载流体，其特征在于：温度传感器(11)设置在液体(5)中，是热电偶或热电阻或其他测温器件，其温度显示器(9)是可以在远距离用仪器探测出的温度信号。
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