CN1710680A - 冷却电开关设备的被动冷却装置及带该装置的电开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被动冷却装置，用于电开关设备，特别是发电机断路器(2)，还涉及一种包括此装置的开关设备。所述被动冷却装置具有壳体(14)，壳体限定出容纳介电气体的内部空间，所述被动冷却装置通过一个开口(28)从所述保护罩(4)中突伸出，从而装置的一个表面暴露于保护罩(4)上部的外面，所述装置包括至少一个循环管(30)，管具有供断路器内部空间中的介电气体进行自然对流的入口端(32)和出口端(34)，其特征在于，所述循环管(30)的所述入口端(32)和出口端(34)与暴露于保护罩(4)上部外面的电开关设备的所述表面相连。

Description

冷却电开关设备的被动冷却装置及带该装置的电开关设备

技术领域

本发明涉及一种电开关设备，特别涉及一种发电机断路器、接触器以及开关。

更具体而言，本发明涉及一种被动冷却装置，其用于电开关设备，特别是发电机断路器，该断路器垂直放在保护罩内且具有限定出可容纳介电气体的内部空间的壳体，所述被动冷却装置穿过一个开口从保护罩突伸出来，从而装置的一个表面暴露于保护罩上部的外面，所述装置包括至少一个具有入口端和出口端的循环管，用于断路器内部空间中的介电气体的自然对流。

背景技术

通常，发电机断路器，也称为“动力站断路器”，位于交流发电机和变压器之间的一组汇流排中。其位于金属保护罩内以保护它不与外界空气接触。在由断路器极点构成的带电箱(live boxes)和处于地电位的保护罩之间设有足够电绝缘的空隙。保护罩填充有气体，通常为干燥空气，气体处于大气压或稍高一些的压力下。断路器具有一个填充有处于几巴压力下的绝缘气体的断开腔，绝缘气体可以在断开腔和断路器的各箱之间流动。断路器相对于保护罩的空气是完全气密的。通过引入导体和引出导体分别与电站或网络相连，导体以介电防漏方式穿过保护罩。

在FR 2 800 905中公开了一种发电机断路器，其具有一个被动冷却装置，该冷却装置包括位于保护罩内且具有与断路器顶箱相连的第一端的中空绝缘体。所述绝缘体大体垂直放置，以使绝缘气体通过对流在断路器的断开腔和绝缘体的中空部分之间流动。绝缘体的第二端以密封方式连接到一个设在金属罩顶部中的开口中。该冷却装置还包括在罩外面的冷却回路，该回路使断路器的绝缘气体通过自然对流流动，以形成从断路器顶箱到底箱的循环。断路器在保护罩中处于垂直位置，且由立在接地金属支撑箱上的另一中空的绝缘体支撑。该支撑箱具有一个通道，从而使冷却流路与断路器连通，从而绝缘气体可以绕着闭环回路流动。

该冷却装置在断开腔的冷却效率方面是很令人满意的，可以实质上增加断路器在操作中可以经受的名义电流。但是，该装置相对较贵且体积庞大。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能克服这些问题的被动冷却装置，该装置必须制造成本低，结构更紧凑，但还能提供足够有效的冷却，以使名义电流大大增加。

这些目的是通过以下特征来达到的，所述循环管的所述入口端和所述出口端与暴露于保护罩上部外面的电开关设备的所述表面相连。

通过这些特征，介电气体和外部空气间的热交换面积增大，而不会显著增加开关装置的整体尺寸，特别是在高度方向上的尺寸。地面上的尺寸也减少了。整个装置位于保护罩的一侧从而该装置容易拆卸。

在一个优选实施例中，循环管的入口端所处的高度高于管出口端所处的高度。

通过这些特征，产生了介电气体的一个优选的循环方向，且自然对流的效率也因此增加了。

在一个特定实施例中，循环管的入口端和出口端通过一个分隔板彼此分隔开。

循环管可以安装在一个将保护罩顶壁上所形成的开口关闭的板上。循环管也可以连接到安装于保护罩外面的冷却箱上。

在一个特定实施例中，断路器包括一个中空绝缘体，其大体垂直设在保护罩内的且具有与断路器的箱相连的底端和以密封方式与形成于保护罩中的开口相连的顶端。

本发明还提供一种带金属罩的电开关设备，如带金属罩的发电机断路器，其包括至少一个本发明的被动冷却装置。

附图说明

通过阅读下面以示例方式给出的说明并参考附图，本发明的其他特征和优点将更明显，附图中：

图1为本发明断路器一个实施例的图；

图2为安装在一个板上的循环管的透视图；

图3和图4为图1的断路器中的循环管的详细轮廓图；

图5为示出安装于一个板上的两个循环管的透视图；

图6为具有外部冷却箱的断路器的一个变化例；

图7为图6中的变化例的详细图，包括一个在一端具有弯曲部分的循环管；

图8为冷却管的变化形状。

具体实施方式

在图1中，发电机单相断路器2垂直置于金属保护罩4内，用于保护其不受外界空气干扰。保护罩4以公知方式，包括构成罩顶的顶部6，该罩顶最好可拆卸。断路器2通过一个包括断路器引入导体8和引出导体10的轴线在内的垂直平面以剖视图示出，这些导体水平布置。断路器具有位于电绝缘壳体14中的断开腔12，其将断路器的顶箱16与底箱18隔开，但仍与所述箱流通。包括在断路器中的绝缘气体如六氟化硫SF₆可以在断开腔12和箱16、18之间自由流动。在每个箱16、18中，断路器2的接触设备电连接到引入导体8或者引出导体10上。

每个箱都是带电的(live)，例如，当断路器2关闭时，有必要使处于地电位的保护罩4处于足以保证电绝缘的一个距离处。为此，位于底箱18下面的支撑绝缘体20可以在保护罩中央夹持住断路器。从现有技术中可以知道，这种支撑绝缘器例如可以由陶瓷如瓷料制成，且为圆柱形。它具有形成翅片或外裙片的外表面以加长绝缘体的漏电距离。该绝缘体还具有纵向凹槽，以穿过一个绝缘控制杆22，该杆用于通过杆的平移或旋转运动来驱动断路器2的触头。

以公知方式，支撑绝缘体20上的凹槽与底箱18的内部相通。这样凹槽就填满有压力的介电气体。支撑绝缘体的基坐通常与保护罩外面的控制箱(未示出)以气密方式相连。按传统方式，这种控制箱罩住浸在带压介电气体中的控制机构的至少一部分。

在断路器顶端，还为纵向凹槽提供一个绝缘体26。顶绝缘体26可以在结构上比支撑绝缘体20轻巧。其垂直置于顶箱16上方。与支撑绝缘体20和绝缘壳体14一样，顶绝缘体最好具有形成翅片的外表面，以延伸绝缘体的漏电距离，但是它几乎没有支撑功能，且相对于保护罩4中的空气而言，其结构可经受包含在其纵向凹槽中的绝缘气体的较高压力。绝缘体26的底端固定到顶箱16上且与其相通，从而绝缘气体可以流动通过绝缘体中的凹槽。绝缘体的顶端以密封方式与板36相连。

在本发明中，冷却装置位于保护罩外面，通过至少一个形成于保护罩中的开口与断路器2的内部空间相通。在参考图1-4所描述的示例中，所述冷却装置由循环管30构成。管30具有入口端32和出口端34，这两端开向顶绝缘体26的纵向凹槽27中。端部32、34穿过闭合板36。可以观察到，循环管30的入口端32所处的高度大于出口端34所处的高度。图2为示出循环管30和闭合板36的透视图。从图3和图4中可以看出，循环管30可以置于垂直平面内(图3)，或者其也可以置于斜面中(图4)，从而使断路器在高度方向上可以更紧凑。

下面描述操作过程，包含在断路器内部空间的绝缘气体在顶箱16中被加热，其朝循环管30入口端32所处的顶绝缘体26的纵向凹槽27的最上部升高。绝缘气体穿过管30，通过它，气体在箭头38所示的方向上流动。当气体流动穿过管时，介电气体通过与外部空气进行热交换而冷却，冷却的气体从管30中通过出口端34流出，并向下流回到顶箱16中。这样，通过自然对流产生的循环就通过顶箱16、绝缘体26和管30而产生。因而断路器的断开腔12被连续而有效地冷却，从而使名义电流大大增加。

可以理解，管30可以具有翅片(未示出)，从而增加其热交换面积，通过它与外界进行热交换。另一增加性能的解决方案是增加管的数量和/或将管涂成暗色，以增加辐射。另外，可以在保护罩上方安装作用于外界空气的强制通风系统，以加速热交换，以及改善绝缘气体的冷却。

图5为变化例的透视图，两个循环管30安装到闭合板36上，以通过自然对流增加介电气体的流动，因而增加冷却效率。另外，在此实施例中，每个管30的入口端和出口端都位于同一高度。这就是为什么闭合板36设有分隔板40的原因，其功能是用于隔开热气体和冷气体。由于断路器一侧加热的程度比另一侧大从而绝缘气体在所述一侧上增多，这样形成了优选的循环方向。分隔板可以保持所述分隔，因此可以容易地建立自然对流并保持对流稳定。

图6示出了图1-5的断路器的变化例。位于保护罩4顶壁6外面的金属冷却箱42以密封方式连接到绝缘体26上。箱42的内部空间43与顶绝缘体26的纵向凹槽27相通，从而形成一个空间，该空间填充有绝缘气体，且相对于保护罩内外的空气密封。循环管30具有与箱42相连的入口端32和出口端34。从图6中可以看出，入口端32所处的高度大于出口端34所处的高度，从而如上所述，在箭头38所示的方向上，通过自然对流建立断路器内部空间中所含的绝缘气体的循环。在此变化例中，气体通过与箱42的内表面热交换然后通过流经管30而冷却。这可以有效地冷却断开腔12，从而大大增加断路器的名义电流。

图7示出了一个变化实施例的细部，循环管30的出口端34具有向下弯曲的弯曲部，从而得到与入口端32高度上的进一步的高度差。这两种结构可以提高自然对流的效率。

图8示出了另一变化实施例，管30具有不对称的形状，这可以给出优选的介电气体的循环方向(箭头38)。所述管可以安装在如图1所示的板36上，或安装在如图6所示的箱42上。

Claims (8)

1.一种被动冷却装置，用于诸如发电机断路器(2)的电开关设备，该断路器垂直置于保护罩(4)内且具有壳体(14)，壳体限定出容纳介电气体的内部空间，所述被动冷却装置通过一个开口(28)从所述保护罩(4)中突伸出，从而装置的一个表面暴露于保护罩(4)上部的外面，所述装置包括至少一个循环管(30)，所述循环管(30)具有供断路器内部空间中的介电气体进行自然对流的入口端(32)和出口端(34)，其特征在于，所述循环管(30)的所述入口端(32)和出口端(34)与暴露于保护罩(4)上部外面的电开关设备的所述表面相连。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述循环管(30)的入口端(32)所处的高度高于所述循环管(30)的出口端(34)所处的高度。

3.根据要求1或2所述的冷却装置，其特征在于，所述循环管(30)具有不对称的形状，以便于气体的循环。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述循环管的入口端(32)和出口端(34)通过一个分隔板(40)彼此分隔开。

5.根据权利要求1-4中任一项所述冷却装置，其特征在于，所述循环管(30)安装在一块板(36)上，该板将形成于保护罩(4)顶壁(6)中的开口(28)关闭。

6.根据权利要求1-4中任一项所述冷却装置，其特征在于，所述循环管(30)与安装在保护罩(4)外面的冷却箱(42)相连。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述断路器包括一个中空绝缘体(26)，该绝缘体大体垂直置于保护罩(4)中且具有与断路器的箱(16)相连的底端和以密封方式与形成于保护罩(4)中的开口(28)相连的顶端。

8.一种带金属罩的电开关设备(4)，其包括至少一个根据权利要求1-7中任一项所述的被动冷却装置。

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