CN115335940A

CN115335940A - 用于中压开关设备或高压开关设备的冷却装置

Info

Publication number: CN115335940A
Application number: CN202180025601.6A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·凯斯勒; 阿德里安·斯塔德尼基; 亚历山大·索罗古本科; 奥拉夫·弗斯巴恩; 奥利弗·克劳斯
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-11-11
Also published as: WO2021198061A1; US20230018694A1; KR20220159425A; EP3889985A1

Abstract

本发明涉及一种用于中压开关设备的冷却装置，该冷却装置包括：‑蒸发器段；‑流体导管；以及‑冷凝器段。蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体能够接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段被流体连接到流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到流体导管。流体导管被流体连接到冷凝器段。冷却装置被配置为使得在使用时，蒸发器段中的工作流体被加热到蒸气状态，并且其中蒸气通过流体导管被传递到冷凝器段，并且其中冷凝器段中的蒸气被冷凝成工作流体，并且其中经冷凝的工作流体经由流体导管被动返回到蒸发器段。

Description

用于中压开关设备或高压开关设备的冷却装置

技术领域

本发明涉及用于中压开关设备或高压开关设备的冷却装置、具有这种装置的中压开关设备以及使用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一个部分的方法。

背景技术

由于气体绝缘开关设备的隔室被完全密封，所以由于损耗而引起的散热是对面板的热管理的主要任务之一。对于中压开关设备中的高电流额定值，使用无源冷却元件，诸如散热器或气体冷却器。具有非常高效率的更为紧凑的解决方案由热管组成。它们能够将热量从专用热点转移到温度较低的区域。通常，热管由金属管组成，这些金属管为流体和气体提供了极好的密封性，并且还能够在操作期间管理管中的压力增加。

WO2013/139666A1描述了一种开关设备的冷却装置。开关设备具有一个或多个初级触头，该一个或多个初级触头被构造和布置为连接到断路器的端子。冷却装置包括蒸发器，该蒸发器被构造和布置为与每个初级触头相关联。冷凝器位于比蒸发器更高的高度。流体导管结构将蒸发器与冷凝器流体连接。流体导管结构的一部分限定了与所关联的初级触头电连接并且限定开关设备的母线排的母线排管。工作流体位于蒸发器中以便被加热到蒸气状态，其中流体导管结构被构造和布置为将蒸气传递到冷凝器并且将经冷凝的工作流体被动返回到蒸发器用于冷却至少一个初级触头和所关联的母线排管。

US6574094B1描述了一种用于冷却母线排以便在节省空间和重量的同时增加其载流能力的方法。该方法包括以下步骤：提供具有内部壁的外壳；将分配歧管定位在外壳内，该分配歧管包括中空母线排；将蒸发冷却剂的供应输送到歧管；并且在压力下向外递送冷却剂，以使在离开歧管时，冷却剂经历从液体状态到蒸气状态的相变。从歧管中提取热量的速度至少与通过电流流动生成热量的速度一样快。通过冷却剂流动和蒸发提取热量维持或降低母线排的温度，并且使得给定尺寸的母线排能够承载更多电流而不会显着升高温度。

WO2013/139942A1描述了一种开关设备的冷却装置，该开关设备具有至少一个初级触头以连接到断路器的端子，其中母线排接头连接到初级触头。冷却装置包括与初级触头相关联的蒸发器。冷凝器位于比蒸发器更高的高度。热管结构将蒸发器与冷凝器流体连接。传热结构与母线排接头耦合，用于从母线排接头中移除热量。工作流体位于蒸发器中以便被加热到蒸气状态，其中热管结构将蒸气传递到冷凝器并且将经冷凝的工作流体被动返回到蒸发器用于冷却至少一个初级触头。

WO2012/161930A1描述了一种用于冷却开关设备的冷却装置。该开关设备具有一个或多个初级触头，该一个或多个初级触头由套管支撑并且被构造和布置为连接到断路器的端子。冷却装置包括与每个初级触头相关联的至少一个蒸发器、位于比至少一个蒸发器更高的高度的冷凝器装置、将至少一个蒸发器与冷凝器装置连接的流体导管结构、以及位于至少一个蒸发器中以便被加热到蒸气状态的电绝缘工作流体，其中流体导管结构被构造和布置为将蒸气转移到冷凝器装置并且将经冷凝的工作流体被动返回到至少一个蒸发器。

WO2015/018443A1描述了一种用于冷却电气设备或电子设备的冷却装置，包括至少部分中空的本体，该本体包含制冷剂并且具有多个导电段。每个导电段具有相应耦合部分，该耦合部分适合于与电气设备或电子设备的对应导电部件可操作地关联，其中至少部分中空的本体还包括一个或多个电绝缘段。每个电绝缘段位于两个相邻的导电段之间并且与其彼此电绝缘。

由于介电原因，所以通常热管的金属管不能直接连接到电流路径上的热点。要求所有部件都留在气体隔室内部的解决方案通常无法提供良好的冷却效率，因为气体流动被限制在完全密封的小隔室内部，如同中压(MV)气体绝缘开关设备(GIS)中的情况一样。如果热管的热端直接连接到电流引导路径的金属部分而热管的冷端放置在隔室外侧，则可以获得最高效率。然而，在这种情况下，必须把电绝缘部件集成到管中。然后，因为金属芯必须在绝缘部分处被中断，所以这就排除了使用具有毛细驱动的液体回路的传统热管。取而代之的是，必须使用重力驱动的热管(通常被称为热虹吸管)，如图1所示意性地示出的。因此，热管不是由一个片组成，而是由几个部分组成，这些部分必须经过气密连接。另外，还需要穿过开关设备的侧壁的气密套管，这会增加成本和组装时间。

必需解决这些问题。

发明内容

因此，具有一种用于冷却由于电流流动而变热的中压开关设备或高压开关设备的内部部分的改进技术可能会是有利的。这种部分例如是断路器的部分。

本发明的目的通过独立权利要求的主题而得以解决，其中其他实施例并入从属权利要求。

在第一方面中，提供了一种中压开关设备的冷却装置，该冷却装置包括：

-蒸发器段；

-流体导管；以及

-冷凝器段。

蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到流体导管。流体导管流体连接到冷凝器段。冷却装置被配置为使得在使用时，蒸发器段中的工作流体被加热到蒸气状态，蒸气通过流体导管传递到冷凝器段，冷凝器段中的蒸气被冷凝成工作流体，并且经冷凝的工作流体经由流体导管被动返回到蒸发器段。

这样，冷却装置可以冷却中压开关设备或高压开关设备的载流触头。

因此，提供了一种热管或热虹吸管，其中冷凝段可以位于开关设备封壳外侧，或具有位于封壳外侧的部分，或是封壳的另一表面的一部分，并且无需将特定额外绝缘部分集成到流体导管中。这是因为尽管载流部分处于高电压，但是因为其中它连接到流体导管的蒸发段在冷却装置的蒸发器段本身处是电绝缘的，所以不会使流体导管升高到高电位，并且可以维持冷凝器段处于开关设备的封壳的电位，例如，接地电位。

在一个示例中，连接到蒸发器段的流体导管的部分是电绝缘的。

因此，因为不仅冷却装置的与高压部分接触的部分是电绝缘的，而且连接到该电绝缘部分的流体导管的第一部分也是电绝缘的，所以电绝缘性得以提高。

在一个示例中，蒸发器段被配置为被附着到中压开关设备的断路器的固定触头或可移动触头。

这样，提供了一种有效手段来冷却中压开关设备中的关键部件，否则该关键部件可能会变得过热。

在一个示例中，蒸发器段被配置为在固定触头的端部上滑动或在活动触头的端部上滑动。

以这种方式，冷却装置可以改装成现有断路器，其中在定位蒸发器段之后，它可以例如使用环氧树脂固定在适当位置。

在一个示例中，流体导管的一部分包括金属波纹管，使得流体导管的包括金属波纹管的部分可以纵向弯曲和/或延伸。

这样，冷却装置可以应对振动和/或适配到诸如断路器的可移动触头之类的运动部分上。因此，冷却装置的冷凝器段可以安装在中压开关设备的隔室的外部，其中蒸发器段被安装为固定到载流部分。然后，流体导管穿过隔室的壁并且可以安装到壁。然而，位于壁的内侧的流体导管的波纹管段提供振动隔离，使得防止振动从隔室内部的冷却装置的部分传递到外侧的冷凝器段。

在一个示例中，流体导管的至少一部分包括金属管。

以这种方式，提供了装置的鲁棒性。

在一个示例中，金属芯被包括在流体导管内。

因此，因为没有把流体导管升高到高电位，所以可以在流体导管中放置芯，并且经冷凝的工作流体从冷凝器段被动返回到蒸发器段可以利用毛细作用。因此，不仅流体的被动返回效率得以增加，而且也不需要把冷凝器段放置在蒸发器段上方。

在第二方面中，提供了一种中压开关设备，包括：

-断路器；以及

-根据第一方面的冷却装置。

冷却装置被附着到断路器的触头上。断路器的触头是断路器的固定触头或是断路器的可移动触头。

在一个示例中，冷却装置的蒸发器段围绕断路器的触头的至少一部分，使得蒸发器段内的流体可以接触触头的在触头的至少一部分上延伸的断路器的外表面。环氧树脂在蒸发器段的至少一部分上延伸并且延伸到触头在蒸发器段的第一侧上的外表面上和/或延伸到触头在蒸发器段的第二侧上的外表面上。

在一个示例中，蒸发器段安装在断路器的触头的凸起段上。台阶将凸起段接合到凸起段的第一侧上的触头的下段和/或台阶将凸起段接合到凸起段的第二侧上的触头的下段。环氧树脂在第一侧的台阶上延伸和/或在第二侧的台阶上延伸。

因此，这些台阶用作环氧树脂的键，从而提供了将蒸发器段非常牢固地安装到断路器的触头。

在第三方面中，提供了一种中压开关设备的冷却装置，该冷却装置包括：

-蒸发器段；

-两个流体导管；以及

-冷凝器段。

蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到两个流体导管中的每个流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到两个流体导管中的每个流体导管。两个流体导管中的每个流体导管流体连接到冷凝器段。冷却装置被配置为使得在使用时，蒸发器段中的工作流体被加热到蒸气状态，蒸气通过两个流体导管中的第一流体导管传递到冷凝器段，冷凝器段中的蒸气被冷凝成工作流体，并且经冷凝的工作流体经由两个流体导管中的第二流体导管被动返回到蒸发器段。

这样，冷却装置可以冷却中压开关设备或高压开关设备的载流触头，并且冷却效率得以提高，因为通过具有两个流体导管，能够实现工作流体的液相和气相的循环。

在第四方面中，提供了一种中压开关设备，包括：

-断路器；以及

-根据第三方面的冷却装置。

在一个示例中，冷却装置的蒸发器段围绕断路器的触头的至少一部分，使得蒸发器段内的流体可以接触触头的在断路器的触头的至少一部分上延伸的外表面。环氧树脂在蒸发器段的至少一部分上延伸并且延伸到触头在蒸发器段的第一侧上的外表面上和/或延伸到触头在蒸发器段的第二侧上的外表面上。

在第五方面中，提供了一种使用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一部分的方法，该冷却装置包括：

-蒸发器段；

-流体导管；以及

-冷凝器段。

蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的，并且其中蒸发器段的至少一部分是电绝缘的，并且其中蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到流体导管。流体导管流体连接到冷凝器段。在这方面，该方法包括：

将蒸发器段中的工作流体加热到蒸气状态；

通过流体导管将蒸气传递到冷凝器段；

将冷凝器段中的蒸气冷凝成工作流体；以及

通过流体导管将经冷凝的工作流体被动返回到蒸发器段。

在第六方面中，提供了一种使用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一部分的方法，该冷却装置包括：

-蒸发器段；

-两个流体导管；以及

-冷凝器段。

蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到两个流体导管中的每个流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到两个流体导管中的每个流体导管。两个流体导管中的每个流体导管流体连接到冷凝器段。在这方面，该方法包括：

将蒸发器段中的工作流体加热到蒸气状态；

通过两个流体导管中的第一流体导管将蒸气传递到冷凝器段；

将冷凝器段中的蒸气冷凝成工作流体；以及

经由两个流体导管中的第二流体导管将经冷凝的工作流体被动返回到蒸发器段。

在一个示例中，连接到蒸发器段的两个流体导管中的每个流体导管的一部分是电绝缘的。

参照下文所描述的实施例，上述方面和示例将变得显而易见并且得以阐明。

附图说明

下面参考以下附图对示例性实施例进行描述：

图1示出了用于在电位下冷却热源的热虹吸管的示意性图示；

图2示出了围绕载流触头(在该示例中为断路器的触头)的蒸发段的示例；

图3示出了围绕载流触头(在该示例中为断路器的固定触头)的蒸发段的示例；以及

图4示出了围绕载流触头的蒸发段的示例，其中蒸发段已被夹到断路器的固定触头上；

图5示出了围绕载流触头(在该示例中为断路器的触头)的蒸发部分的示例，其中断路器的触头具有台阶，并且其中把蒸发段固定到触头的环氧树脂向上延伸到并且键入任一侧上的台阶；

图6示出了冷却装置的各部分以及中压开关设备的储气罐外侧的连接部件的横截面视图；以及

图7示出了储气罐外侧的流体导管(热管)连接部件的横截面视图，其中补偿部件也以波纹管的形式示出。

具体实施方式

图2至图7涉及中压开关设备的冷却装置、使用冷却装置冷却中压开关设备的至少一部分的方法。该冷却装置针对对开关设备的载流触头的冷却进行描述，特别是针对对断路器的触头的冷却的冷却装置，但可以用于冷却在这种电气设备中形成“热点”的所有形式的部分。

在中压开关设备的冷却装置的一个示例中，该冷却装置包括蒸发器段、流体导管和冷凝器段。蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到流体导管。流体导管流体连接到冷凝器段。冷却装置被配置为使得在使用时，蒸发器段中的工作流体被加热到蒸气状态，并且蒸气通过流体导管传递到冷凝器段，冷凝器段中的蒸气被冷凝成工作流体，并且经冷凝的工作流体经由流体导管被动返回到蒸发器段。

在一个示例中，蒸发器段被配置为完全围绕中压开关设备的载流触头。因此，蒸发器段环绕载流触头。

在一个示例中，载流触头被配置为连接到初级触头，例如，初级触头被配置为连接到开关设备的断路器的端子。

在一个示例中，蒸发器段为环形。

在一个示例中，蒸发器段包括诸如热塑性塑料之类的绝缘材料。

在一个示例中，蒸发器段包括塑料和/或橡胶材料。

在一个示例中，工作流体是电绝缘的。

在一个示例中，工作流体可以是制冷剂，诸如氢氟烃(例如，R134a、R245fa)、氟酮(例如，可从3M商购的NOVEC-649^TM)。

根据一个示例，连接到蒸发器段的流体导管的部分是电绝缘的。

在一个示例中，连接到蒸发器段的流体导管的部分包括绝缘材料，诸如热塑性塑料。

在一个示例中，连接到蒸发器段的流体导管的部分包括电绝缘管。

根据一个示例，蒸发器段被配置为被附着到中压开关设备的断路器的固定触头或可移动触头。

根据一个示例，蒸发器段被配置为在固定触头的端部上滑动或在可移动触头的端部上滑动。

根据一个示例，流体导管的一部分包括金属波纹管，使得流体导管的包括金属波纹管的部分可以纵向弯曲和/或延伸。

在一个示例中，包括金属波纹管的部分的冷凝器段侧上的流体导管的第一部分为金属，并且包括金属波纹管的部分的蒸发器段侧上的流体导管的第二部分为金属，并且第一部分被配置为固定到中压开关设备的隔室的壁上。

根据一个示例，流体导管的至少一部分包括金属管。

根据一个示例，金属芯被包括在流体导管内。

图2至图7还涉及一种中压开关设备，包括断路器和如上所述的冷却装置。冷却装置被附着到断路器的触头，其中该触头是断路器的固定触头或为断路器的可移动触头。实际上，第一冷却装置可以附接到固定触头，而第二冷却装置可以附接到断路器的可移动触头。

根据一个示例，冷却装置的蒸发器段围绕断路器的触头的至少一部分，使得蒸发器段内的流体可以接触触头的在断路器的触头的至少一部分上延伸的外表面。环氧树脂在蒸发器段的至少一部分上延伸并且延伸到触头在蒸发器段的第一侧上的外表面上和/或环氧树脂在蒸发器段的至少一部分上延伸到触头在蒸发器段的第二侧上的外表面上。

在一个示例中，环氧树脂包括玻璃纤维增强的热塑性塑料。

在一个示例中，蒸发器段安装在断路器的触头的位置处，该位置具有在触头的至少一部分上延伸的凹槽。因此，蒸发器段可以在触头的端部上滑动，然后“咔哒”一声进入凹槽，并且在正确位置中保持处于适当位置。然后，环氧树脂可以被涂覆在整个蒸发器段上以将其固定就位，并且提供气密密封。

根据一个示例，蒸发器段安装在断路器触头的凸起段上。台阶将凸起段接合到凸起段的第一侧上的触头的下段和/或台阶将凸起段接合到凸起段的第二侧上的触头的下段。环氧树脂在第一侧的台阶上延伸和/或在第二侧的台阶上延伸。

在一个示例中，冷凝器段位于比蒸发器段更高的高度。

因此，冷却装置可以是热虹吸管系统，其中重力用于将经冷凝的工作流体被动返回到蒸发器。然而，如果需要，则可以通过毛细作用增强热虹吸管运转。

在一个示例中，蒸发器段环绕断路器的触头，其中蒸发器段内的流体通道被配置为使得工作流体可以接触触头的围绕触头延伸的外表面，并且其中流体通道流体连接到流体导管。

这样，进一步改善了对载流触头的冷却，因为工作流体可以在环绕载流触头的表面处被加热并且变成蒸气状态。

在一个示例中，流体通道被包括在蒸发器段内。

在一个示例中，冷却装置包括载流触头，并且流体通道被包括在蒸发器段和/或载流触头内。

在一个示例中，流体通道包括围绕载流触头延伸的铜管。

图2至图7还涉及一种中压开关设备的冷却装置，该中压开关设备包括蒸发器段、两个流体导管和冷凝器段。蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到两个流体导管中的每个流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到两个流体导管中的每个流体导管。两个流体导管中的每个流体导管流体连接到冷凝器段。冷却装置被配置为使得在使用时，蒸发器段中的工作流体被加热到蒸气状态，蒸气通过两个流体导管中的第一流体导管传递到冷凝器段，冷凝器段中的蒸气被冷凝成工作流体，并且经冷凝的工作流体经由两个流体导管中的第二流体导管被动返回到蒸发器段。

在一个示例中，连接到蒸发器段的两个流体导管中的每个流体导管的部分是电绝缘的。

在一个示例中，蒸发器段被配置为固定到中压开关设备的断路器的固定触头或可移动触头。

在一个示例中，蒸发器段被配置为在固定触头的端部上滑动或在可移动触头的端部上滑动。

在一个示例中，金属芯被包括在两个流体导管中的第二流体导管内。

图2至图7还涉及一种中压开关设备，包括断路器和具有如上所述的两个流体导管的冷却装置。冷却装置被附着到断路器的触头上，其中该触头是断路器的固定触头或断路器的可移动触头。

根据一个示例，冷却装置的蒸发器段围绕断路器的触头的至少一部分，使得蒸发器段内的流体可以接触触头的在断路器的触头的至少一部分上延伸的外表面。环氧树脂在蒸发器段的至少一部分上延伸并且延伸到触头在蒸发器段的第一侧上的外表面上和/或环氧树脂在蒸发器段的至少一部分上并且延伸到触头在蒸发器段的第二侧上的外表面上。

在一个示例中，环氧树脂包括玻璃纤维增强的环氧树脂。

在一个示例中，蒸发器段安装在断路器的触头的位置处，该位置具有在触头的至少一部分上延伸的凹槽。因此，蒸发器段可以在触头的端部上滑动，然后“咔哒”一声进入凹槽，并且在正确位置中保持处于适当位置。然后，环氧树脂可以被涂覆在整个蒸发器段上以将其固定到位，并且提供气密密封。

在一个示例中，蒸发器段安装在断路器的触头的凸起段上。台阶将凸起段接合到凸起段的第一侧上的触头的下段和/或台阶将凸起段接合到凸起段的第二侧上的触头的下段，并且环氧树脂在第一侧的台阶上延伸和/或在第二侧的台阶上延伸。

在一个示例中，冷凝器段位于比蒸发器段更高的高度。

因此，图2至图7还涉及一种使用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一部分的方法。该冷却装置包括蒸发器段、流体导管和冷凝器段。蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到流体导管。流体导管流体连接到冷凝器段。该方法包括：将蒸发器段中的工作流体加热到蒸气状态；通过流体导管将蒸气传递到冷凝器段；将冷凝器段中的蒸气冷凝成工作流体；并且将经冷凝的工作流体经由流体导管被动返回到蒸发器段。

在一个示例中，蒸发器段为环形。

在一个示例中，蒸发器段包括塑料和/或橡胶材料。

在一个示例中，工作流体是电绝缘的。

在一个示例中，工作流体可以是制冷剂，诸如氢氟烃(例如，R134a、R245fa)、氟酮(例如，可从3M商购的NOVEC-649^TM)，

在一个示例中，流体导管的部分包括金属波纹管，使得流体导管的包括金属波纹管的部分可以纵向弯曲和/或延伸。

在一个示例中，包括金属波纹管的部分的冷凝器段侧上的流体导管的第一部分为金属，并且包括金属波纹管的部分的蒸发器段侧上的流体导管的第二部分为金属。第一部分被配置为固定到中压开关设备的隔室的壁上。

在一个示例中，流体导管的至少一部分包括金属管。

在一个示例中，金属芯被包括在流体导管内。

因此，图2至图7还涉及一种使用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一部分的方法。冷却装置包括蒸发器段、两个流体导管和冷凝器段。蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分。蒸发器段被配置为使得蒸发器段内的流体可以接触载流触头的在载流触头的至少一部分上延伸的外表面。蒸发器段流体连接到两个流体导管中的每个流体导管。蒸发器段的至少一部分是电绝缘的。蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到两个流体导管中的每个流体导管。两个流体导管中的每个流体导管流体连接到冷凝器段。并且该方法包括：将蒸发器段中的工作流体加热到蒸气状态；通过两个流体导管中的第一流体导管将蒸气传递到冷凝器段；将冷凝器段中的蒸气冷凝成工作流体；以及经由两个流体导管中的第二流体导管将经冷凝的工作流体被动返回到蒸发器段。

对中压开关设备或高压开关设备的冷却装置以及使用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一部分的方法进行进一步具体描述，其中再次参考图2至图7。

新冷却技术包括：提供蒸发器(蒸发器段)、热虹吸管的绝缘段(它是蒸发器的一部分，并且可以是一个或多个流体导管的一部分，其中该一个或多个流体导管附接到蒸发器)和放置在气体绝缘开关设备的断路器室内部的一个或多个金属管(流体导管)。然后，一个或多个流体导管将冷却流体引导到隔室外部的冷凝器(冷凝器段)。蒸发器段可以直接放置在真空断续器的极部分的固定触头处，因此放置在电流引导路径内部。众所周知，真空断续器是气体绝缘开关设备中最关键的热点，如此，如果提供，则可以高效冷却该部分。这样，气密性和电绝缘性由蒸发器段本身和附接到蒸发器段的流体导管提供，因为环氧树脂用于将这些部分固定到断路器的触头上，而环氧树脂部分本身提供了气密性以及将蒸发器段稳固到触头。然后，无需附加衬套或密封件。此外，以这种方式，热管的冷却液体与断路器的触头直接接触，从而连接到热点。热量可以从开关设备隔室外侧散发到冷凝器段。

图2示出了断路器的极部分，包括如上所述的热虹吸管的连接。绝缘部分由直接浇铸在触头后面的热固性材料制成的绝缘部分提供(参见图2)。可替代地，蒸发器以类似方式放置在极部分的移动触头上。冷凝器作为冷却装置的冷端放置在断路器隔室外侧，甚至面板(开关设备)外侧。作为补偿元件，金属波纹管可以插入管连接的内部。金属波纹管用作管的补偿元件，以防出现机械负载或振动。

图3示出了蒸发器段的横截面视图，该蒸发器段已经被附着到断路器的固定触头上，图4示出了在已经涂覆了环氧树脂之前已经夹到断路器的固定触头上的嵌入式热塑性结构的更多细节，环氧树脂以微弱细节显示，以指示它将驻留的位置。因此，热虹吸管的电绝缘部分由热塑性环提供，该热塑性环包括嵌入环氧树脂中的通气管以引导绝缘流体的液相和气相。热塑性部分夹到断路器的固定触头的圆柱形段的凹槽上(参见图3和图4)。固定触头可以由诸如铝或铜之类的导电材料制成。通向电缆连接的另一电流路径的铜导体可以拧在圆柱形段的前表面上。为了简化浇注过程，可以在固定触头处添加金属台阶，以在环氧树脂浇注过程期间提供金属密封件(参见图5，该图5示出了在固定触头处通过环氧树脂浇注工艺进行金属密封的步骤)。

图6示出了冷却装置的部件以及通向开关设备的隔室(储气罐)外侧的连接部件的横截面视图。通过隔室侧壁的气密套管由带有金属波纹管的组件组提供(参见图6的顶部)。这在图7中以更详细的方式示出，该图7示出了储气罐外侧的热管的连接部件的横截面视图，其中补偿部件示出了波纹管。在图7中，部件由波纹管组成，该波纹管从一侧连接到衬套，而从另一侧连接到管，在发生热负载循环的情况下或在由断路器操作引起的振动的情况下用作管的补偿元件。然后，作为补偿部件组件的一部分的衬套与储气罐结构连接，以便能够进一步将管与冷凝器连接并且要么借助于密封部件要么借助于气密焊接件而被密封。提供管接合部件以便于安装。

为了进一步提高冷却性能，可以将液体返回线路插入引导流体的液相的管件路径中。液体返回线路可以由诸如聚合物或弹性体之类的电绝缘材料组成。线路应当尽可能靠近热端延伸(参见图5)。因此，可以使用由两个或更多个管组成的闭合环路来允许流体的液相和气相循环，从而提高效率，而非仅使用将蒸发器段链接到冷凝器段的一个流体导管。

虽然本发明已在附图和前述描述中进行了详细说明和描述，但这种说明和描述应当被认为是说明性或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和从属权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。

Claims

1.一种用于中压开关设备的冷却装置，所述冷却装置包括：

-蒸发器段；

-流体导管；以及

-冷凝器段；

其中所述蒸发器段被配置为围绕中压开关设备的载流触头的至少一部分；

其中所述蒸发器段被配置为使得所述蒸发器段内的流体能够接触所述载流触头的在所述载流触头的所述至少一部分上延伸的外表面；

其中所述蒸发器段被流体连接到所述流体导管；

其中所述蒸发器段的至少一部分是电绝缘的，并且其中所述蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到所述流体导管；

其中所述流体导管被流体连接到所述冷凝器段；以及

其中所述冷却装置被配置为使得在使用时，所述蒸发器段中的工作流体被加热到蒸气状态，并且其中所述蒸气通过所述流体导管被传递到所述冷凝器段，并且其中所述冷凝器段中的所述蒸气被冷凝成所述工作流体，并且其中经冷凝的工作流体经由所述流体导管被动返回到所述蒸发器段。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述流体导管的被连接到所述蒸发器段的一部分是电绝缘的。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的冷却装置，其中所述蒸发器段被配置为被附着到所述中压开关设备的断路器的固定触头或可移动触头。

4.根据权利要求3所述的冷却装置，其中所述蒸发器段被配置为在所述固定触头的端部上滑动或在所述可移动触头的端部上滑动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却装置，其中所述流体导管的一部分包括金属波纹管，使得所述流体导管的包括所述金属波纹管的所述部分能够纵向弯曲和/或延伸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却装置，其中所述流体导管的至少一部分包括金属管。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却装置，其中金属芯被包括在所述流体导管内。

8.一种中压开关设备，包括：

-断路器；以及

-根据权利要求1至7中任一项所述的冷却装置；

其中所述冷却装置被附着到所述断路器的触头上，其中所述触头是所述断路器的固定触头或所述断路器的可移动触头。

9.根据权利要求8所述的中压开关设备，其中所述冷却装置的所述蒸发器段围绕所述断路器的所述触头的至少一部分，使得所述蒸发器段内的流体能够接触所述断路器的所述触头的在所述触头的所述至少一部分上延伸的外表面，并且其中环氧树脂在所述蒸发器段的至少一部分上延伸，并且延伸到所述触头的在所述蒸发器段的第一侧上的外表面上，和/或延伸到所述触头的在所述蒸发器段的第二侧的外表面上。

10.根据权利要求9所述的中压开关设备，其中所述蒸发器段被安装在所述断路器的所述触头的凸起段上，其中台阶将所述凸起段接合到所述触头的在所述凸起段的第一侧上的下段，和/或其中台阶将所述凸起段接合到所述触头的在所述凸起段的第二侧上的下段，并且其中所述环氧树脂在所述第一侧上的所述台阶上延伸，和/或在所述第二侧上的所述台阶上延伸。

11.一种中压开关设备的冷却装置，所述冷却装置包括：

-蒸发器段；

-两个流体导管；以及

-冷凝器段；

其中所述蒸发器段被流体连接到所述两个流体导管中的每个流体导管；

其中所述蒸发器段的至少一部分是电绝缘的，并且其中所述蒸发器段的电绝缘的至少一部分被连接到所述两个流体导管中的每个流体导管；

其中所述两个流体导管中的每个流体导管被流体连接到所述冷凝器段；以及

其中所述冷却装置被配置为使得在使用时，所述蒸发器段中的工作流体被加热到蒸气状态，并且其中所述蒸气通过所述两个流体导管中的第一流体导管被传递到所述冷凝器段，并且其中所述冷凝器段中的所述蒸气被冷凝成所述工作流体，并且其中经冷凝的工作流体经由所述两个流体导管中的第二流体导管被动返回到所述蒸发器段。

12.一种中压开关设备，包括：

-断路器；以及

-根据权利要求11所述的冷却装置；

13.根据权利要求12所述的中压开关设备，其中所述冷却装置的所述蒸发器段围绕所述断路器的所述触头的至少一部分，使得所述蒸发器段内的流体能够接触所述断路器的所述触头的在所述触头的所述至少一部分上延伸的外表面，并且其中环氧树脂在所述蒸发器段的至少一部分上延伸，并且延伸到所述触头的在所述蒸发器段的第一侧上的外表面上，和/或延伸到所述触头的在所述蒸发器段的第二侧上的外表面上。

14.一种利用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一部分的方法，所述冷却装置包括：

-蒸发器段；

-流体导管；以及

-冷凝器段；

其中所述蒸发器段被流体连接到所述流体导管；

其中所述流体导管被流体连接到所述冷凝器段；并且

其中所述方法包括：

将所述蒸发器段中的工作流体加热到蒸气状态；

通过所述流体导管将所述蒸气传递到所述冷凝器段；

将所述冷凝器段中的所述蒸气冷凝成所述工作流体；以及

经由所述流体导管将经冷凝的工作流体被动返回到所述蒸发器段。

15.一种利用冷却装置冷却中压开关设备或高压开关设备的至少一部分的方法，所述冷却装置包括：

-蒸发器段；

-两个流体导管；以及

-冷凝器段；

其中所述两个流体导管中的每个流体导管被流体连接到所述冷凝器段；并且

其中所述方法包括：

将所述蒸发器段中的工作流体加热到蒸气状态；

通过所述两个流体导管中的第一流体导管将所述蒸气传递到所述冷凝器段；

将所述冷凝器段中的所述蒸气冷凝成所述工作流体；以及

经由所述两个流体导管中的第二流体导管将经冷凝的工作流体被动返回到所述蒸发器段。