CN211829934U - 气体绝缘开关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气体绝缘开关设备，包括封闭外壳以及容纳于封闭外壳内的多个电气装置，其中，多个电气装置中的至少一个电气装置包括封闭腔室以及布置于封闭腔室内且彼此耦接的多个导电元件，多个导电元件中的至少一个导电元件包括限定中空腔体的壁，所述壁上开设有开口以提供连通导电元件内外的散热通道，其中，所述开口被设置为至少两个且沿导电元件的横向截面对称布置或均匀间隔布置。本实用新型通过提供散热通道加速热量对流，对导电元件的结构改变较小，不会产生机械强度或导电性能等方面的不良影响，且无需更改导电元件的整体尺寸。本实用新型的气体绝缘开关设备结构设计简单，成本较低，具有高效率的热量传递和热量耗散性能，应用广泛。

Description

气体绝缘开关设备

技术领域

本实用新型涉及高压开关设备技术领域。更具体地，涉及一种气体绝缘开关设备。

背景技术

气体绝缘开关设备(GIS)是一种紧凑的金属封装开关设备，由装入密封金属容器内的断路器、隔离开关和母线等元件组成，其内充以绝缘气体，可在密闭空间内进行安全操作。GIS占地需求小，可靠性高，能够为错综复杂的开关应用需求提供巧妙的解决方案，适用于人口稠密地区、城镇规划，以及恶劣环境等场景。

由于气体绝缘开关设备完全密封，其内温升严重，热量只能经由气体腔室外部的空气来耗散，在强电流负载下的长时间运行期间，热量逐渐累积并使得气体腔室内部温度快速上升。根据国际电工委员会或国家标准对高压开关产品的要求，导体或其它通电部件在测试电流下的温升值不应超过65K或75K，因而在产品设计阶段就应充分考虑产品的散热性能，主要集中于减少产生的热量以及增加热量耗散。目前，用于降低GIS温升的解决方案可以归纳如下：扩大部件的尺寸、增加电接触面积、改变部件的材料、优化连接结构或者加装散热器等。然而，已意识到上述大多数解决方案都会导致材料成本或设计成本的增加，有必要提供一种高效可靠和低成本的热量耗散方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种气体绝缘开关设备，其具有改进的散热结构，从而以经济的成本效益有效降低产品温升。

为此，根据本实用新型，提供一种气体绝缘开关设备，包括封闭外壳以及容纳于所述封闭外壳内的多个电气装置，其中，所述多个电气装置中的至少一个电气装置包括封闭腔室以及布置于所述封闭腔室内且彼此耦接的多个导电元件，所述多个导电元件中的至少一个导电元件包括限定中空腔体的壁，所述壁上开设有开口以提供连通所述导电元件内外的散热通道，其中，所述开口被设置为至少两个且沿所述导电元件的横向截面对称布置或均匀间隔布置。

根据上述技术构思，本实用新型可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。

在某些可选形式中，所述开口布置在所述导电元件的连接部位或邻近所述连接部位的横向截面上；或者布置在所述导电元件的电场分布均匀区域的横向截面上。

在某些可选形式中，所述开口沿所述导电元件的多个横向截面布置，所述多个横向截面沿所述导电元件的纵向分布。

在某些可选形式中，所述开口被设置为具有圆形、矩形或长圆形形状。

在某些可选形式中，所述电气装置包括断路器，所述断路器包括断路器壳体以及封闭于所述断路器壳体内的屏蔽罩，其中，所述开口为布置于所述屏蔽罩上的第一散热口。

在某些可选形式中，所述第一散热口为在电场分布均匀区域沿所述屏蔽罩的横向截面布置的圆形孔。

在某些可选形式中，所述电气装置包括隔离开关，所述隔离开关包括隔离开关壳体以及封闭于所述隔离开关壳体内的移动导体，其中，所述开口为布置于所述移动导体上的第二散热口。

在某些可选形式中，所述第二散热口为在连接部位或邻近所述连接部位沿所述移动导体的横向截面布置的矩形槽或长圆槽；所述矩形槽或长圆槽沿所述移动导体的横向方向或纵向方向延伸，或者倾斜于所述移动导体的横向方向或纵向方向延伸。

在某些可选形式中，所述电气装置包括母线，所述母线包括彼此耦接并在耦接端罩设于屏蔽壳体内的触头座和导电杆，其中，所述开口为布置于所述触头座和/或导电杆上的第三散热口。

在某些可选形式中，所述第三散热口为在连接部位或邻近所述连接部位沿所述触头座和/或导电杆的横向截面布置的圆形孔。

本实用新型通过将气体绝缘开关设备中的至少一个导电元件的壁上开设有开口以提供散热通道加速热量对流，对导电元件的结构改变较小，不会产生机械强度或导电性能等方面的不良影响，且无需更改导电元件的整体尺寸。本实用新型的气体绝缘开关设备结构设计简单，成本较低，具有高效率的热量传递和热量耗散性能，应用广泛。

附图说明

本实用新型的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件，其中：

图1是根据本实用新型一种实施方式的具有散热结构的断路器的平面示意图；

图2是图1中断路器去除外壳后的透视示意图；

图3是根据本实用新型一种实施方式的具有散热结构的隔离开关的截面示意图；

图4是图3中隔离开关去除外壳后的透视示意图；

图5是根据本实用新型一种实施方式的具有散热结构的母线的平面示意图。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。

本文中，“横向”指向与元件或部件的长度方向大致垂直的方向，“纵向”指向与元件或部件的长度方向大致平行的方向。

气体绝缘开关设备通常包括封闭外壳以及容纳于封闭外壳内的多个电气装置，多个电气装置中的至少一个电气装置包括封闭腔室以及布置于所述封闭腔室内且彼此耦接的多个导电元件。应理解的是，该导电元件包括但不限于断路器、隔离开关和母线等元件。根据本实用新型的构思，考虑在气体绝缘开关设备的导电元件上设置散热结构，使得导电元件的温升降低。该散热结构没有增加额外的部件，也不影响导电元件的通电性能，并且可设置在各导电元件的连接处，尤其是针对滑动连接部件，或者结构复杂、通流截面小等易于产生热量的部位，或者气体对流情况恶劣位置。

为此，本实用新型的方案中，多个导电元件中的至少一个导电元件包括限定中空腔体的壁，所述壁上开设有开口以提供连通所述导电元件内外的散热通道，其中，所述开口被设置为至少两个且沿所述导电元件的横向截面对称布置或均匀间隔布置。应理解的是，由于在导电元件的壁上形成开口，开口的数量及尺寸需考虑对导电元件整体结构强度的影响，在以下结合附图的描述中，开口的数量、形状及大小仅为示例而非限定。优选方案中，开口成对布置，从而有利于形成气体对流，促进热量迅速耗散。此外，在不影响机械强度的条件下，开口可沿导电元件的多个横向截面布置，所述多个横向截面沿导电元件的纵向分布。

在图1和图2所示的实施方式中，以断路器10作为示例。该断路器10包括断路器壳体11以及封闭于断路器壳体11内的绝缘管12和屏蔽罩13。在某些实施方式中，开口为布置于屏蔽罩13上的多个第一散热口，该第一散热口可选为在电场分布均匀区域沿屏蔽罩13的横向截面布置的圆形孔。应理解的是，电场分布均匀区域意指该区域上设置开口不会对屏蔽罩的电磁屏蔽性能产生不利影响，即使存在开口，屏蔽罩内的电场分布变化较小或可忽略不计。

在图1所示实施方式中，第一散热口可为沿屏蔽罩13的横向截面对称布置的圆形孔14a、14b，圆形孔14a或14b可分别为单个或多个，例如图示的两个。在图2所示实施方式中，第一散热口亦可为沿屏蔽罩13的横向截面均匀间隔布置的多个圆形孔14c，以加速屏蔽罩13内外的气体对流，避免屏蔽罩13的内腔形成高温封闭区域。如上所述，圆形孔14a、14b、14c的数量及大小还取决于对屏蔽罩13机械强度的影响，因而，在加工圆孔时，可考虑选择表面平滑、强度稳定的部位，以降低加工难度。

图3和图4所示实施方式中，以隔离开关20作为示例。隔离开关20包括隔离开关壳体21以及封闭于隔离开关壳体21内的移动导体22，其中，移动导体22由移动侧支架25和固定侧支架26支撑，并分别由移动侧屏蔽罩23和固定侧屏蔽罩24所屏蔽。在该实施方式中，用于散热的开口可为布置于移动导体22上的第二散热口，以降低滑动连接的移动导体22的温升。具体为，该第二散热口为在连接部位或邻近连接部位沿移动导体22的横向截面对称布置的开槽27a、27b。在图4所示实施方式中，开槽27a可为长圆槽，然而将其设置为矩形槽也是可行的，或者亦可设置为圆孔。可选实施方式中，开槽27a、27b可沿移动导体22的横向方向或纵向方向延伸，或者倾斜于移动导体22的横向方向或纵向方向延伸。在某些实施方式中，也可选择在屏蔽罩23上设置散热口，该散热口可与上述第一散热口类似。

在图5所示实施方式中，以母线30为例。母线30包括彼此耦接并在耦接端罩设于屏蔽壳体31内的触头座33和导电杆32，其中，触头座33位于导电杆32的一端设有缓冲垫35，以防止触头座33与导电杆32连接时碰撞损伤，触头座33相对的另一端则设有支撑绝缘子34。在某些实施方式中，用于散热的开口为布置于触头座33和/或导电杆32上的第三散热口。可选地，第三散热口为沿触头座33和/或导电杆32的横向截面布置在连接部位或邻近连接部位的圆形孔。举例来说，如图5所示，第三散热口可为沿触头座33的横向截面均匀布置的圆形孔36a、36b、36c，并且这些圆形孔邻近导电杆32布置。在某些实施方式中，可沿导电杆32的横向截面布置类似圆形孔，且圆形孔邻近触头座33布置。在某些实施方式中，也可同时在触头座33和导电杆32的连接部位设置类似散热口。在可选实施方式中，如同第一散热口的方式，还可将圆形孔形式的散热口布置于屏蔽壳体31上。

采用上述本实用新型的各种实施方式，即在导电元件(例如移动导体或屏蔽罩)上增加对流开口，均可加速导电元件腔室内气体的对流，使得导电元件的温升降低，从而气体绝缘开关设备内部温度分布更加均匀。以图5所示母线30为例，相比于现有母线，本实用新型设有圆形孔36a、36b、36c的母线30至少可获得5～15％的温升下降比率，有效降低了电连接结构处的温升，从而该电连接结构能够承担更大的电流流量，提高了母线的通流能力。

应注意的是，虽然各种实施方式中单独以气体绝缘开关设备中的某种电气装置进行描述，这些具有散热结构的电气装置能够相互结合，以获得更优良的散热效果。此外，上述各种实施方式中，在导电元件上形成例如圆形、矩形或长圆形开口可采用已知的任意可选加工方式，工艺简单，额外成本低，开口的存在几乎不影响电场及电磁屏蔽效果，部件机械强度能够得到保障且重量轻，具有良好应用前景。

这里应当理解的是，图中所示实施方式仅显示了根据本实用新型的气体绝缘开关设备的各个可选部件的可选形状、尺寸和布置方式，然而其仅为示意而非限制，在不背离本实用新型的思想和范围的情况下，亦可采取其他形状、尺寸和布置方式。

以上已揭示本实用新型的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本实用新型的保护范围由权利要求所确定。

Claims (10)

1.一种气体绝缘开关设备，包括封闭外壳以及容纳于所述封闭外壳内的多个电气装置，其特征在于，所述多个电气装置中的至少一个电气装置包括封闭腔室以及布置于所述封闭腔室内且彼此耦接的多个导电元件，所述多个导电元件中的至少一个导电元件包括限定中空腔体的壁，所述壁上开设有开口以提供连通所述导电元件内外的散热通道，其中，所述开口被设置为至少两个且沿所述导电元件的横向截面对称布置或均匀间隔布置。

2.根据权利要求1所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述开口布置在所述导电元件的连接部位或邻近所述连接部位的横向截面上；或者布置在所述导电元件的电场分布均匀区域的横向截面上。

3.根据权利要求2所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述开口沿所述导电元件的多个横向截面布置，所述多个横向截面沿所述导电元件的纵向分布。

4.根据权利要求2所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述开口被设置为具有圆形、矩形或长圆形形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述电气装置包括断路器(10)，所述断路器(10)包括断路器壳体(11)以及封闭于所述断路器壳体(11)内的屏蔽罩(13)，其中，所述开口为布置于所述屏蔽罩(13)上的第一散热口。

6.根据权利要求5所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述第一散热口为在电场分布均匀区域沿所述屏蔽罩(13)的横向截面布置的圆形孔(14a，14b，14c)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述电气装置包括隔离开关(20)，所述隔离开关(20)包括隔离开关壳体(21)以及封闭于所述隔离开关壳体(21)内的移动导体(22)，其中，所述开口为布置于所述移动导体(22)上的第二散热口。

8.根据权利要求7所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述第二散热口为在连接部位或邻近所述连接部位沿所述移动导体(22)的横向截面布置的矩形槽或长圆槽(27a，27b)；所述矩形槽或长圆槽沿所述移动导体(22)的横向方向或纵向方向延伸，或者倾斜于所述移动导体(22)的横向方向或纵向方向延伸。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述电气装置包括母线(30)，所述母线(30)包括彼此耦接并在耦接端罩设于屏蔽壳体(31)内的触头座(33)和导电杆(32)，其中，所述开口为布置于所述触头座(33)和/或导电杆(32)上的第三散热口。

10.根据权利要求9所述的气体绝缘开关设备，其特征在于，所述第三散热口为在连接部位或邻近所述连接部位沿所述触头座(33)和/或导电杆(32)的横向截面布置的圆形孔(36a，36b，36c)。

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