CN219477393U - 开关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种开关设备，其包括柜体、回路发热元件和至少一个绝缘导热件。柜体构造为包括顶壁、底壁以及至少一个侧壁，所述顶壁、所述底壁和所述侧壁共同围出了内部腔体；回路发热元件被容置于所述柜体围出的内部腔体中；至少一个绝缘导热件被布置在所述顶壁、所述底壁和所述侧壁中的至少一者和所述回路发热元件之间以实现彼此间的固定连接，所述绝缘导热件被设计为以电绝缘的方式在所述顶壁、所述底壁和所述侧壁中的至少一者和所述回路发热元件之间形成热导通。通过具有上述构型的开关设备实现了提高发热元件处的散热效率，避免周围热积聚的技术效果。

Description

开关设备

技术领域

本实用新型涉及电气设备，尤其涉及开关设备。

背景技术

开关设备具有围出内部腔体的柜体，当该内部腔体被设计为不与柜体的外部环境气体连通的密封内部腔体时，通过在该内部腔体中填充入气体能够起到进一步增加绝缘性能的有益效果。在开关设备中通常布置有电器元件，比如大电流回路。已有技术中已提出在开关设备内填充有SF6气体作为绝缘散热介质。出于环保或强制法规的要求，目前存在有利用干燥空气、洁净空气或者氮气等气体替换SF6气体的趋势。由于这类气体的热传导率明显低于SF6气体，散热性能较差，导致带有大电流回路的电器元件运行时，该处很容易出现温升过高的现象，这将影响设备的安全可靠运行，严重时会缩短电器元件的使用寿命。由此，如何对开关设备内、尤其是回路发热元件附近进行有效散热是本领域技术人员一直亟待解决的技术难题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型在柜体内提供了绝缘导热件，其将回路发热元件固体热导通地连接至柜体，从而以较低的成本极大地提高了发热元件处的散热效率。

本实用新型提供了一种开关设备，其包括柜体、回路发热元件和至少一个绝缘导热件。柜体构造为包括顶壁、底壁以及至少一个侧壁，所述顶壁、所述底壁和所述侧壁共同围出了内部腔体；回路发热元件被容置于所述柜体围出的内部腔体中；至少一个绝缘导热件被布置在所述顶壁、所述底壁和所述侧壁中的至少一者和所述回路发热元件之间以实现彼此间的固定连接，所述绝缘导热件被设计为以电绝缘的方式在所述顶壁、所述底壁和所述侧壁中的至少一者和所述回路发热元件之间形成热导通。

通过对上述技术问题的研究，发明人观察发现，密封内腔内部、尤其是回路发热元件附近温升过高的一个原因在于封闭空间内现有散热方式通常为通过柜内气体的流动带走回路发热元件附近的热量，但是由于开关设备中填充的气体无法与开关设备外部的气体接触，柜内气体无法与外部气体形成有效对流。回路发热元件附近气体流动速度缓慢，无法快速地带走热量。为了解决该问题，本文在开关设备内部除利用空气的自然对流的对流换热外，还增设有实现回路发热元件和柜体间直接热传导的固态绝缘导热件，其以固体导热的方式将回路发热元件处生成的热量直接传导至柜体的壁，柜体与外部环境接触，可以快速将热量传导给周围环境。此种方式导热效率快，避免了在发热元件处形成热积聚，提高了发热元件处的散热能力，同时还能确保开关设备始终满足国家强制法规的要求。

优选地，所述内部腔体关于外部环境流体密封，在密封的所述内部腔体内填充有电绝缘气体。

优选地，所述柜体被设计为长方体，其中所述绝缘导热件的一端连接至柜体的一个侧壁且另一端连接至所述回路发热元件。

优选地，还包括另一绝缘导热件，其中该另一绝缘导热件的一端连接至柜体的底壁且另一端自所述回路发热元件的下方竖向连接至所述回路发热元件的底面。

优选地，所述绝缘导热件被设计为采用绝缘子。

优选地，所述绝缘子被构造为包括芯部和多个伞裙，所述伞裙被构造为从所述芯部的外周面径向向外伸出。

优选地，多个所述伞裙在所述芯部上沿轴向上间隔布置。

优选地，所述开关设备还包括设于柜体外侧的散热片，其中所述散热片布置于所述柜体的顶壁或多个侧壁中的至少一者上。

优选地，所述回路发热元件为固封极柱。

优选地，所述绝缘导热件可拆卸地连接至所述回路发热元件和/或所述柜体。

附图说明

结合附图进一步详细描述本实用新型的装置，其中：

图1是开关设备内部的结构示意图。

图2是绝缘导热件的放大示意图。

图3是当开关设备被设计为横置圆柱体时的结构示意图。

参考标号列表

1.柜体；11.顶壁；12.底壁；13.侧壁；2.内部腔体；3.回路发热元件；4.第一绝缘导热件；5.第二绝缘导热件；6.芯部；7.伞裙；8.散热片。

具体实施方式

现参考附图，详细说明本实用新型所公开的结构的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本实用新型的公开内容。

图1示出了开关设备的一个优选实施例。该开关设备具有呈长方体的柜体1，柜体1包括顶壁11、底壁12和四个侧壁13，该顶壁11、底壁12和侧壁13能够共同围出至少一个密封的内部腔体2，每个密封的内部腔体2均不能与外部环境进行流体交换。本文以只有一个内部腔体的情况为例进行描述。在内部腔体2中填充有具有电绝缘性能的气体。

应注意，虽然本文是以呈长方体的柜体为例进行描述，但是本领域技术人员应理解，柜体的形状并不限于长方体，其还可被例如设计为圆柱体等形状。由此在本文中，顶壁和底壁并非限于指代以图1中的角度观察时位于上方和下方的侧壁，彼此相对布置的两个壁(并不一定要彼此平行)在本文中即可被看作顶壁和底壁，将顶壁和顶壁连接起来的其它壁可被看作侧壁，侧壁并非限于连续光滑的表面。举个例子，图3中示出了当柜体呈圆柱体时的示意图，彼此相对布置的侧壁A和侧壁B中的一个可被看作顶壁，另一个可被看作顶壁，而将侧壁A和侧壁B连接在一起的呈回转圆柱形的侧壁C可被看作侧壁。

通常在柜体1外侧布置散热片8，散热片8可以加速柜体1外部的空气流动速度，从而提高柜体1与外部环境空气的热交换速率。散热片8可布置在柜体1的顶壁11上，也可布置在其中一个或多个侧壁13上。优选地，其中该散热片8与下文中描述出的绝缘导热件4、5处于直接的热导通，以在热量最为集中的部位实现高效地散热。

回路发热元件3，比如固封极柱等电器部件，被容置在开关设备的柜体1中，其可被直接放置在底壁12上，也可如图1所示附接至其中一个侧壁13。举个例子，当回路发热元件3以借助于其右端附接至其中一个侧壁的方式容置在柜体1内时，回路发热元件3的左端、上端和下端都可作为散热位置以供下文所述的绝缘导热件连接其上。

开关设备还包括至少一个绝缘导热件4、5。该绝缘导热件4、5被设计为布置在柜体1的顶壁11、底壁12和侧壁13中的至少一个和回路发热元件3之间，回路发热元件3上的热量经由绝缘导热件4、5传导至柜体1，传导至柜体1上热量可以热传递的方式直接传递到外部环境中。其中绝缘导热件4、5和柜体1的壁之间的连接为固定连接方式，绝缘导热件4、5和回路发热元件3之间的连接也为固定连接方式。

优选地，绝缘导热件4、5的两端分别可拆卸地连接至柜体1和回路发热元件3。由此，可根据所选的回路发热元件3的热量集中区域的位置以及柜体1的具体构型优化绝缘导热件4、5相对于二者的布置位置，使绝缘导热件4、5能够提供最短的导热路径。

鉴于用电安全和国家强制法规的规定，开关设备的柜体1应当始终处于接地状态或者地电位，这使得内含有电气元件或者形成有电气回路的一部分的回路发热元件3与柜体1之间通常存在较高的电位差。这要求根据本实用新型的绝缘导热件4、5应具有良好的绝缘性能，否则回路发热元件3、柜体1和绝缘导热件将连成一个新的电气回路从而使得柜体1难于确保始终处于接地状态或者地电位，这会影响装置的正常运行。由此，绝缘导热件4、5被设计为将以电绝缘的方式在柜体1的顶壁11、底壁12和多个侧壁13中的至少一个和该回路发热元件3之间形成热导通。绝缘导热件的导热系数大于柜体内填充的气体的导热系统。举个例子，当开关设备内填充的气体为二氧化碳(导热系数为0.015W/mk)时，可选取普通环氧树脂材料制备绝缘导热件，该普通环氧树脂材料的导热系数为0.7-0.9W/mk，其能够在保持绝缘性能的前提下实现快速导热功能。绝缘导热件还可采用玻璃纤维。

以图1中所示情况为例，提供了第一绝缘导热件4和第二绝缘导热件5。第一绝缘导热件4的一端连接至柜体1的其中一个侧壁13(左侧侧壁)，且另一端连接至回路发热元件3，具体是回路发热元件3的左端。第一绝缘导热件4起到了将热量从回路发热元件3的左端传递至左侧侧壁的作用。第二绝缘导热件5的一端连接至柜体1的底壁12，且另一端从回路发热元件3的下方竖向连接至回路发热元件3的底面。在此情况下，第二绝缘导热件5不仅起到了将热量从回路发热元件3的下表面传递至底壁12的作用，还能够对回路发热元件3起到一定的支撑作用。

当然本领域技术人员应理解，本文并不限于仅设置以上两个绝缘导热件，可根据实际散热需求设置更多或更少的绝缘导热件，多个绝缘导热件可同时连接至柜体1的同一个壁，多个绝缘导热件也可分别连接至柜体1的不同壁。绝缘导热件与回路发热元件可附接至柜体的同一个壁。

绝缘导热件优选选用绝缘子。图2示出了为绝缘子形式的绝缘导热件的放大示意图。该绝缘子被构造为包括芯部6和从芯部6的外周面起径向向外伸出的多个伞裙7。伞裙7在芯部6上沿着芯部6的纵向间隔布置。伞裙7可增大爬电距离，提高绝缘效果。

通过在开关设备内部提供绝缘导热件，回路发热元件处生成的热量可经由绝缘导热件以固体导热的方式直接传递至柜体1，回路发热元件处的散热不再受限于装置内部空气流动情况，这极大地提高了回路发热元件处的散热效率，解决了封闭箱体内器件散热的技术难题。

虽然绝缘导热件的布置对于提高密封箱体内的器件散热能力有明显的改进效果，但是本领域技术人员应理解，该绝缘导热件并不限于仅布置在密封的内部腔体中，其也可布置在与外部环境流体连通的内部腔体中，该腔体中填充有空气。

Claims (10)

1.一种开关设备，其特征是，包括：

柜体，其被构造为包括顶壁、底壁以及至少一个侧壁，所述顶壁、所述底壁和所述侧壁共同围出了内部腔体；

回路发热元件，其被容置于所述柜体围出的内部腔体中；

至少一个绝缘导热件，其被布置在所述顶壁、所述底壁和所述侧壁中的至少一者和所述回路发热元件之间以实现彼此间的固定连接，所述绝缘导热件被设计为以电绝缘的方式在所述顶壁、所述底壁和所述侧壁中的至少一者和所述回路发热元件之间形成热导通。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其特征是，所述内部腔体关于外部环境流体密封，在密封的所述内部腔体内填充有电绝缘气体。

3.根据权利要求2所述的开关设备，其特征是，所述柜体被设计为长方体，其中所述绝缘导热件的一端连接至柜体的一个侧壁且另一端连接至所述回路发热元件。

4.根据权利要求3所述的开关设备，其特征是，还包括另一绝缘导热件，其中该另一绝缘导热件的一端连接至柜体的底壁且另一端自所述回路发热元件的下方竖向连接至所述回路发热元件的底面。

5.根据前述权利要求中任一项所述的开关设备，其特征是，所述绝缘导热件被设计为采用绝缘子。

6.根据权利要求5所述的开关设备，其特征是，所述绝缘子被构造为包括芯部和多个伞裙，所述伞裙被构造为从所述芯部的外周面径向向外伸出。

7.根据权利要求6所述的开关设备，其特征是，多个所述伞裙在所述芯部上沿轴向上间隔布置。

8.根据权利要求1所述的开关设备，其特征是，所述开关设备还包括设于柜体外侧的散热片，其中所述散热片布置于所述柜体的顶壁或多个侧壁中的至少一者上。

9.根据权利要求1所述的开关设备，其特征是，所述回路发热元件为固封极柱。

10.根据权利要求1所述的开关设备，其特征是，所述绝缘导热件可拆卸地连接至所述回路发热元件和/或所述柜体。