CN114362004A - 一种便于散热的气体绝缘开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于散热的气体绝缘开关柜，包括壳体，所述壳体内部从上往下依次设有相互隔离的母线室、断路器室和电缆室，所述断路器室内设有静触头盒；所述壳体内部设有散热管；所述散热管的一端位于断路器室内；所述散热管的另一端位于壳体顶面上方；所述散热管内注有冷却液；当开关柜处于合闸运行状态时，所述散热管吸收静触头盒搭接桩头处传导出的热量，并由散热管内部的冷却液将热量传导至顶部散热器进行散热；所述散热管内的冷却液在高温时汽化并沿着散热管上升至顶部散热器进行散热，高温气态冷却液被散热器降温后液化成常温液态冷却液，常温的液态冷却液沿着散热管内壁回流至断路器室，从而实现循环散热。

Description

一种便于散热的气体绝缘开关柜

技术领域

本发明属于开关柜设备技术领域，具体涉及一种便于散热的气体绝缘开关柜。

背景技术

SF6气体绝缘金属封闭开关设备具有小型化、全绝缘、全密封、免维护、环境适应性强、高可靠性、使用周期长等众多传统敞开式开关设备无可比拟的优势，为国内外电力用户所青睐，成为国内外输配电行业开关设备中最尖端和最有竞争力的设备。产品广泛应用于铁路、轨道交通系统、新能源产业、高海拔地区等供电要求较高、环境恶劣的重要用电场所，具有巨大的市场空间。

现有的气体绝缘金属封闭开关柜的两段性结构增加了导电体部件的数量及相互连接之间的搭接面数量，耗材多、成本高，并且搭接面接触电阻会导致设备发热量的增大；气体绝缘金属封闭开关柜的柜体内充有一定压力的绝缘气体(SF6、氮气、干燥空气或由其任意组合的混合气体)作为保护气体。当柜体内的热量积聚到一定程度，将影响安装在柜体内的开关设备的电气性能参数的稳定性与可靠性，因而要求柜体必须要有良好的散热性能。

公开号为CN212751576U的中国专利公开了一种用于气体绝缘开关柜的散热装置及气体绝缘开关柜，其中气体绝缘开关柜包括柜体和连接至该柜体的后侧的气箱，该散热装置包括：竖向风道板，其连接至该气箱的后表面，以与该气箱的后表面配合形成进风风道；横向风道板，其连接至该气箱的上表面且其后端连接至该竖向风道板的上端，以与该气箱的上表面配合形成与进风风道连通的横向风道；抽吸装置，其被构造成与该竖向风道板或该横向风道板连通，以形成从该进风风道流入并由该横向风道流出的空气对流。该专利通过设计风道结构使开关柜与外部形成空气对流，从而对气箱进行散热；然而，这种散热方式效率较低，且散热效果差，不能直接对热源部位进行深度降温。

公开号为CN103001138A的中国专利公开了一种便于散热的气体绝缘金属封闭开关柜，包含断路器箱、三工位开关箱；所述三工位开关箱设置在断路器箱上；所述断路器箱、三工位开关箱，分别包含第一封闭式柜体主体、第二封闭式柜体主体；所述第一封闭式柜体主体、第二封闭式柜体主体的一个或多个侧面的外侧设置有覆板；所述覆板与对应的侧面之间设置有多根筋条板；所述第一封闭式柜体主体、第二封闭式柜体主体内填充绝缘气体；本发明所述的便于散热的气体绝缘金属封闭开关柜的第一封闭式柜体主体、第二封闭式柜体主体均采用薄板制成，同时在所述第一、第二封闭式柜体主体的一个或多个侧面的外侧分别设置有覆板以散热，其散热面积大，散热效果佳，而且具有足够的强度、重量也轻。该专利仅通过增加开关柜的散热面积来提高散热效果，散热能力有限，散热效果一般。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种便于散热的气体绝缘开关柜。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种便于散热的气体绝缘开关柜，包括壳体，所述壳体内部从上往下依次设有相互隔离的母线室、断路器室和电缆室，所述断路器室内设有静触头盒；所述壳体内部设有散热管；所述散热管的一端位于断路器室内，且与静触头盒连接；所述散热管的另一端位于壳体顶面上方，且与散热器连接；所述散热管内注有冷却液；

当开关柜处于合闸运行状态时，所述散热管吸收静触头盒搭接桩头处传导出的热量，并由散热管内部的冷却液将热量传导至顶部散热器进行散热；所述散热管内的冷却液在高温时汽化并沿着散热管上升至顶部散热器进行散热，高温气态冷却液被散热器降温后液化成常温液态冷却液，常温的液态冷却液沿着散热管内壁回流至断路器室，从而实现循环散热。

具体地，所述断路器室包括隔断的上腔室和下腔室；所述静触头盒的进线端位于上腔室内，接地端位于下腔室内；所述静触头盒的进线端、接地端分别与散热管连接；当开关柜处于分闸状态时，所述散热管通过静触头盒的接地端接地，提高了安全性。

进一步地，所述散热管包括竖直安装的散热主管、水平安装的第一散热支管和第二散热支管；所述第一散热支管位于上腔室内，且一端与散热主管中部连通，另一端与静触头盒的进线端连接；所述第二散热支管位于下腔室内，且一端与散热主管底部连通，另一端与静触头盒的接地端连接。

进一步地，所述第一散热支管和第二散热支管的外周均设有吸热绝缘伞群，所述吸热绝缘伞群可以吸收上下腔室内的热量，并由散热管内的冷却液传导至顶部散热器，提高了散热效率。

优选地，所述第一散热支管连通散热主管的一端设有引流板，通过在第一散热支管端部设置引流板，可以对散热主管上端回流下来的常温冷却液进行分流，使一部分冷却液流入第一散热支管，另一部分冷却液流入第二散热支管，使得上下腔室的散热更加均匀、充分。

可选地，所述散热主管的内壁以及第一散热支管的内壁均敷设有吸液芯，且所述散热主管内壁的吸液芯与第一散热支管内壁的吸液芯一体成型；通过在散热主管的内壁以及第一散热支管的内壁敷设吸液芯，可以通过吸液芯吸收冷却液，利用吸液芯对冷却液的毛细作用，将散热主管内回流的冷却液一部分传递至第一散热支管内，另一部分冷却液在其自身重力的作用下流入第二散热支管内；使得上下腔室的散热更加均匀、充分。

具体地，所述散热管为绝缘材质制成，安全性好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明通过在散热管内注入冷却液，利用冷却液在热端(静触头盒)吸热汽化，并在冷端(散热器)放热液化，从而实现循环往复的散热，结构简单，传热效率高；(2)本发明利用绝缘伞群对散热管表面进行增爬设计，提高了散热管绝缘性能的同时，增大了散热面积，提高了柜体内部散热效率。

附图说明

图1为本发明一种便于散热的气体绝缘开关柜的内部结构示意图；

图2为本发明实施例1中散热管的内部结构示意图；

图3为本发明实施例2中散热管的内部结构示意图；

图中：1、壳体；2、母线室；3、电缆室；4、静触头盒；5、散热器；6、上腔室；7、下腔室；8、进线端；9、接地端；10、散热主管；11、第一散热支管；12、第二散热支管；13、吸热绝缘伞群；14、引流板；15、吸液芯；16、穿墙套管；17、固定板。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种便于散热的气体绝缘开关柜，包括壳体1，所述壳体1内部从上往下依次设有相互隔离的母线室2、断路器室和电缆室3，所述断路器室内设有静触头盒4；所述壳体1内部设有散热管；所述散热管的一端位于断路器室内，且与静触头盒4连接；所述散热管的另一端位于壳体1顶面上方，且与散热器5连接；所述散热管内注有冷却液(本实施例中的冷却液采用工业冷却液，可在高温汽化、常温液化)；

当开关柜处于合闸运行状态时，所述散热管吸收静触头盒4搭接桩头处传导出的热量，并由散热管内部的冷却液将热量传导至顶部散热器5进行散热；所述散热管内的冷却液在高温时汽化并沿着散热管上升至顶部散热器5进行散热，高温气态冷却液被散热器5降温后液化成常温液态冷却液，常温的液态冷却液沿着散热管内壁回流至断路器室，从而实现循环散热。

具体地，所述断路器室包括隔断的上腔室6和下腔室7；所述静触头盒4的进线端8位于上腔室6内，接地端9位于下腔室7内；所述静触头盒4的进线端8、接地端9分别与散热管连接；当开关柜处于分闸状态时，所述散热管通过静触头盒4的接地端9接地，提高了安全性；所述上腔室6与下腔室7共用的隔板上设有穿墙套管16，以供散热管通过，从而实现上下腔室7的同步散热，提高了散热效果。

进一步地，所述散热管包括竖直安装的散热主管10、水平安装的第一散热支管11和第二散热支管12(本实施例中，第一散热支管11和第二散热支管12各设有3根，沿与散热支管垂直的水平方向布置，3根散热支管按三相与触头盒三相相连)；所述第一散热支管11位于上腔室6内，且一端与散热主管10中部连通，另一端与静触头盒4的进线端8连接；所述第二散热支管12位于下腔室7内，且一端与散热主管10底部连通，另一端与静触头盒4的接地端9连接；所述第一散热支管11、第二散热支管12分别与静触头盒4的进线端8、接地端9通过固定法兰连接，所述固定法兰采用绝缘导热材料制成。所述散热主管10的顶部设有铝制固定板17，用于将散热主管10固定安装在壳体1内部。

进一步地，所述第一散热支管11和第二散热支管12的外周均设有吸热绝缘伞群13，所述吸热绝缘伞群13可以吸收上下腔室7内的热量，并由散热管内的冷却液传导至顶部散热器5，提高了散热效率；同时，所述吸热绝缘伞群13可以为散热管提供有效安全的爬电距离，提高装置的安全性；所述第一散热支管11上的吸热绝缘伞群13爬电距离大于1000mm，第二散热支管12上的吸热绝缘伞群13爬电距离大于1800mm。

优选地，如图2所示，所述第一散热支管11连通散热主管10的一端设有引流板14，通过在第一散热支管11端部设置引流板14，可以对散热主管10上端回流下来的常温冷却液进行分流，使一部分冷却液流入第一散热支管11，另一部分冷却液流入第二散热支管12，使得上下腔室7的散热更加均匀、充分。

本实施例开关柜的散热工作原理如下：

当断路器处于合闸状态时，第一散热支管11和第二散热支管12内的常温冷却液分别吸收静触头盒4进线端8和接地端9的热量后汽化，形成高温气态工质，第一散热支管11和第二散热支管12内的高温气态工质沿着各自管道扩散并在散热主管10内汇合，并一起扩散至散热主管10顶部，在冷端(散热器5)冷凝，形成常温液态工质；散热主管10顶部的散热器5将高温气态工质液化产生的大量热量散发到大气中，从而实现对静触头盒4的降温效果；位于散热主管10顶端的常温液态工质受到自身重力的作用，沿着散热主管10往下流，到达第一散热支管11与散热主管10的连通口时，一部分冷却液在自身重力影响下顺着散热主管10内壁继续往下流，最后回流至第二散热支管12内；另一部分顺着引流板14回流至第一散热支管11内部；从而实现了冷却液在散热管内的循环散热。

实施例2

如图3所示，本实施例提供了一种便于散热的气体绝缘开关柜，与上述实施例的区别点在于，所述散热主管10的内壁以及第一散热支管11的内壁均敷设有吸液芯15(本实施例中，所述吸液芯15的材质主要是由金属网、泡沫材料、毛毡、纤维等多孔物质组成)，且所述散热主管10内壁的吸液芯15与第一散热支管11内壁的吸液芯15一体成型；通过在散热主管10的内壁以及第一散热支管11的内壁敷设吸液芯15，可以通过吸液芯15吸收冷却液，利用吸液芯15对冷却液的毛细作用，将散热主管10内回流的冷却液一部分传递至第一散热支管11内，另一部分冷却液在其自身重力的作用下流入第二散热支管12内；使得上下腔室7的散热更加均匀、充分。

本实施例开关柜的散热工作原理如下：

当断路器处于合闸状态时，第一散热支管11内的常温冷却液吸收静触头盒4进线端8的热量后汽化，形成高温气态工质，并沿着第一散热支管11、散热主管10扩散到冷端(散热器5)冷凝为常温液态工质；同时第二支管内的常温冷却液吸收静触头盒4接地端9的热量后汽化，形成高温气态工质，并沿着第二散热支管12、散热主管10扩散到冷端(散热器5)冷凝为常温液态工质；散热主管10顶部的散热器5将高温气态工质液化产生的大量热量散发到大气中，从而实现对静触头盒4的降温效果；位于散热主管10顶端的常温液态工质受到自身重力和管壁吸液芯15的毛细作用下，沿着散热主管10往下流，到达第一散热支管11与散热主管10的连通口时，一部分冷却液在自身重力影响下顺着散热主管10内壁继续往下流，最后回流至第二散热支管12内；另一部分在吸液芯15的毛细作用下，沿着第一散热支管11内壁回流至第一散热支管11内部；从而实现了冷却液在散热管内的循环散热。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种便于散热的气体绝缘开关柜，包括壳体，所述壳体内部从上往下依次设有相互隔离的母线室、断路器室和电缆室，所述断路器室内设有静触头盒；其特征在于，所述壳体内部设有散热管；所述散热管的一端位于断路器室内，且与静触头盒连接；所述散热管的另一端位于壳体顶面上方，且与散热器连接；所述散热管内注有冷却液。

2.根据权利要求1所述的一种便于散热的气体绝缘开关柜，其特征在于，所述断路器室包括隔断的上腔室和下腔室；所述静触头盒的进线端位于上腔室内，接地端位于下腔室内；所述静触头盒的进线端、接地端分别与散热管连接。

3.根据权利要求2所述的一种便于散热的气体绝缘开关柜，其特征在于，所述散热管包括竖直安装的散热主管、水平安装的第一散热支管和第二散热支管；所述第一散热支管位于上腔室内，且一端与散热主管中部连通，另一端与静触头盒的进线端连接；所述第二散热支管位于下腔室内，且一端与散热主管底部连通，另一端与静触头盒的接地端连接。

4.根据权利要求3所述的一种便于散热的气体绝缘开关柜，其特征在于，所述第一散热支管和第二散热支管的外周均设有吸热绝缘伞群。

5.根据权利要求3所述的一种便于散热的气体绝缘开关柜，其特征在于，所述第一散热支管连通散热主管的一端设有引流板。

6.根据权利要求3所述的一种便于散热的气体绝缘开关柜，其特征在于，所述散热主管的内壁以及第一散热支管的内壁均敷设有吸液芯，且所述散热主管内壁的吸液芯与第一散热支管内壁的吸液芯一体成型。

7.根据权利要求1所述的一种便于散热的气体绝缘开关柜，其特征在于，所述散热管为绝缘材质制成。

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