CN219677134U - 一种真空断路器的主导电回路及真空断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空断路器的主导电回路及真空断路器。真空断路器的主导电回路包括动触头、静触头、动导电杆、静导电杆、第一导电支持件和第二导电支持件；动导电杆分别连接动触头和第一导电支持件，静导电杆分别连接静触头和第二导电支持件；第一导线支持件和/或第二导电支持件包括散热支持构件；散热支持构件包括：第一法兰、筒形结构、第二法兰和至少两个散热片；第一法兰、筒形结构和第二法兰依次连接；至少两个散热片在筒形结构的外表面间隔排布。本实用新型提供的真空断路器的主导电回路通过在散热支持构件中设置散热片，有效提高了真空断路器的散热能力，为提高真空断路器的额定通流能力提供条件。

Description

一种真空断路器的主导电回路及真空断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器技术领域，尤其涉及一种真空断路器的主导电回路及真空断路器。

背景技术

真空断路器因其绿色环保特性而广泛应用于中压配电领域，近年来输电等级高压真空断路器也成为替代SF₆高压断路器的主要技术路线之一。真空断路器由于真空灭弧室及触头结构特点，额定通流能力的提高一直是限制其发展的关键技术。

在真空断路器导电主回路中，一方面由于触头采用对接触头，接触电阻较大，且主导电回路中每个电接触和导电部件均有电阻存在，在电流通过时，会产生大量的热量，产生的热量通过热传导、热辐射和热对流等形式向外散发。另一方面，主导电回路中的对接触头作为主要发热源位于高真空环境中，由于热量在真空中传递效率很低，所以对接触头接触部位产生的热量几乎全部都需要通过导电杆等导体以热传导的形式传递到与空气接触的零部件处，再通过与空气的对流和辐射达到热稳定和平衡状态。因此，真空断路器在真空灭弧室外部的结构和零件的导热和散热能力在一定程度上决定着真空断路器额定通流能力的大小。当真空断路器的散热量小于主导电回路的发热量时，其内部零部件的温度就会随着通流时间的增加而不断的升高，造成很多不利的影响，甚至威胁到真空断路器的安全运行。因此，如何增加真空断路器的散热能力成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种真空断路器的主导电回路及真空断路器，以提高真空断路器的散热能力，为提高真空断路器的额定通流能力提供条件。

根据本实用新型的一方面，提供了一种真空断路器的主导电回路，包括动触头、静触头、动导电杆、静导电杆、第一导电支持件和第二导电支持件；所述动导电杆分别连接所述动触头和所述第一导电支持件，所述静导电杆分别连接所述静触头和所述第二导电支持件；

所述第一导电支持件和/或第二导电支持件包括散热支持构件；所述散热支持构件包括：第一法兰、筒形结构、第二法兰和至少两个散热片；所述第一法兰、所述筒形结构和所述第二法兰依次连接；所述至少两个散热片在所述筒形结构的外表面间隔排布。

可选的，各所述散热片均垂直于所述筒形结构的外表面设置，且均沿所述筒形结构的轴向延伸，各所述散热片围绕所述筒形结构的外表面形成齿形散热结构。

可选的，各所述散热片在所述筒形结构的外表面均匀排布。

可选的，所述散热片的一端与所述第一法兰抵接，所述散热片的另一端与所述第二法兰抵接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种真空断路器，包括绝缘外壳、真空灭弧室和所述主导电回路，所述真空灭弧室和所述主导电回路均设置于所述绝缘外壳内；

所述动触头和所述静触头均设置于所述真空灭弧室内；所述第一导电支持件和所述第二导电支持件分别设置于所述真空灭弧室两端。

可选的，所述真空断路器还包括上法兰和下法兰；所述上法兰与所述第二导电支持件连接，所述下法兰与所述第一导电支持件连接。

可选的，所述上法兰和/或所述下法兰上设置有散热器。

可选的，所述真空断路器还包括：绝缘拉杆，所述动导电杆的一端与所述动触头固定连接，所述动导电杆的另一端在所述第一导电支持件的内部与所述绝缘拉杆连接。

本实用新型实施例的技术方案，提供了一种真空断路器的主导电回路，通过将第一导电支持件和/或第二导电支持件设置为散热支持构件来提高真空断路器的散热能力。具体而言，散热支持构件的第一法兰和第二法兰主要用于实现散热支持构件与其他零部件的连接。筒形结构主要起导电和支撑作用。本实用新型实施例通过在散热支持构件中设置至少两个在筒形结构的外表面间隔排布的散热片，可有效增加主导电回路与气体介质的接触面积，从而增加通过散热支持构件-气体介质-绝缘外壳-外界空气这一散热路径上的散热量，进而有效提高真空断路器的主导电回路的散热能力。因此，相比于现有技术，本实用新型实施例可以提高真空断路器的散热能力，为提高真空断路器的额定通流能力提供条件。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种真空断路器的主导电回路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供一种散热支持构件的立体结构图；

图3是本实用新型实施例提供一种散热支持构件的正视图；

图4是本实用新型实施例提供一种散热支持构件的左视图；

图5是本实用新型实施例提供的一种真空断路器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供了一种真空断路器的主导电回路，图1是本实用新型实施例提供的一种真空断路器的主导电回路的结构示意图，如图1所示，真空断路器的主导电回路100包括动触头110、静触头120、动导电杆130、静导电杆140、第一导电支持件150和第二导电支持件160。动导电杆130分别连接动触头110和第一导电支持件150，静导电杆140分别连接静触头120和第二导电支持件160；第一导电支持件150和/或第二导电支持件160包括散热支持构件170。图1中以第一导电支持件150和第二导电支持件160均采用散热支持构件170为例进行展示。

具体地，散热支持构件170的结构可参见图2-图4，其中，图2-图4分别为散热支持构件170的立体结构图、正视图和左视图；并且，为直观体现散热支持构件170的结构，图3中给出了正视图的剖面视图，图4中在右上角的部分位置做了剖视图。参见图2-图4，散热支持构件170包括：第一法兰210、筒形结构220、第二法兰230和至少两个散热片240；第一法兰210、筒形结构220和第二法兰230依次连接；至少两个散热片240在筒形结构220的外表面间隔排布。

示例性地，真空断路器可包括绝缘外壳、真空灭弧室、主导电回路100和上下法兰。真空灭弧室和主导电回路100均设置于绝缘外壳内，绝缘外壳与真空灭弧室之前的空隙可采用气体介质填充。动触头110和静触头120均设置于真空灭弧室内；第一导电支持件150和第二导电支持件160分别设置于真空灭弧室两端。上法兰和下法兰分别与第一导电支持件150和第二导电支持件160对应连接。动导电杆130和静导电杆140可以分别延伸至第一导电支持件150和第二导电支持件160的筒形结构内部，或与导电支持件靠近真空灭弧室一侧的法兰接触。

本实施例中，真空断路器是指触头在真空中关合、开断的断路器，真空断路器的灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空。真空断路器的主导电回路100是包含在传送电能的开关回路中的所有导电部分。触头是指两个或两个以上导体以其接触使导电回路连续，其相对运动使得导电回路导通或断开。其中，动触头110是操作中作运动的触头，静触头120是操作中位置基本不变的触头。动导电杆130是操作中运动的导电杆，并驱动动触头110运动，在动触头110与静触头120接触后，动导电杆130进行电能传输。静导电杆140是操作中位置基本不变的导电杆，静导电杆140与静触头120连接，并在动触头110与静触头120接触后传输电能。第一导电支持件150和第二导电支持件160是导电的部件，例如，包括金属等导电材料。散热支持构件170是能够散热的构件，例如，动导电杆130和静导电杆140均与散热支持构件170连接，在动触头110与静触头120接触产生热量时，产生的热量分别通过动导电杆130和静导电杆140传递到散热支持构件170。散热支持构件170将热量传递至真空断路器的上下法兰以及气体介质中，部分热量通过上下法兰与周围空气的热交换扩散至周围空气中，部分热量通过气体介质传输至绝缘外壳，并进一步通过绝缘外壳与周围空气的热交换扩散至周围空气中，以实现高效快速的散热。

示例性地，第一法兰210、筒形结构220、第二法兰230和至少两个散热片240可以构成一体化成型的散热支持构件170。第一法兰210和第二法兰230均为法兰接头，可包括法兰、垫片及螺栓。筒形结构220是导电导热部件，筒形结构220的两端分别连接第一法兰210和第二法兰230。散热片240安装在筒形结构220的外表面，筒形结构220接收的热量通过筒形结构220自身以及安装在筒形结构220外表面的散热片240散发到气体介质中，散发到气体介质中的热量传输至绝缘外壳，并进一步通过绝缘外壳与周围空气的热交换扩散至周围空气中。通过在筒形结构220外表面安装散热片240增大了散热支持构件170与气体介质的接触面积，有效提高了通过散热支持构件170实现的散热效率。

示例性地，散热片240可以呈环状，与第一法兰210和第二法兰230平行设置，并沿筒形结构220的轴向排布；或者，散热片240可以呈条状，垂直于筒形结构220的表面设置，并沿筒形结构220的外表面呈圆周排布；再或者，散热片240还可以是波浪形状或其他不规则形状。各散热片240在筒形结构外表面可以均匀分布或不均匀分布。此处对散热片240的形状和排布方式不做限定，只要散热片240与筒形结构220的外表面连接，可增大散热支持构件170的散热面积即可。

本实施例技术方案提供的真空断路器的主导电回路，通过将第一导电支持件150和/或第二导电支持件160设置为散热支持构件170来提高真空断路器的散热能力。具体而言，散热支持构件170的第一法兰210和第二法兰230主要用于实现散热支持构件170与其他零部件的连接。筒形结构220主要起导电和支撑作用。本实用新型实施例通过在散热支持构件170中设置至少两个在筒形结构220的外表面间隔排布的散热片240，可有效增加主导电回路100与气体介质的接触面积，从而增加通过散热支持构件-气体介质-绝缘外壳-外界空气这一散热路径上的散热量，进而有效提高真空断路器的主导电回路100的散热能力。因此，相比于现有技术，本实用新型实施例可以提高真空断路器的散热能力，为提高真空断路器的额定通流能力提供条件。

上述各实施例方式对真空断路器的主导电回路100的结构进行了描述，其中，散热支持构件170包括多种形式，下面对散热支持构件170的具体结构及相应的工作过程进行示例性说明。

继续参考图2-4，在上述实施例的基础上，可选地，各散热片240均垂直于筒形结构220的外表面设置，且均沿筒形结构220的轴向延伸，各散热片240围绕筒形结构220的外表面圆周呈放射性分布，形成齿形散热结构。示例性地，各散热片240可在筒形结构220的外表面均匀排布，以实现均匀的散热。

示例性地，散热片240的厚度可沿远离筒形结构220的外表面的方向保持厚度不变或逐渐减小，具体地，散热片240的截面形状可呈矩形、梯形或半圆等。或者，散热片240可包括依次连接的第一部分和第二部分，第一部分与筒形结构220连接，沿远离筒形结构220的外表面的方向，第一部分可保持厚度不变，第二部分的厚度可逐渐减小，具体地，散热片240的截面形状可呈矩形和半圆形的组合形状等。此处对散热片240的具体形状不作限定。散热片240的外沿可低于或高于散热支持构件170两侧法兰的外沿，或与两侧法兰的外沿平齐，此处对散热片240的高度不做限定，各散热片240的高度可相同或不同，厚度可相同或不同，具体可根据实际散热需求设置。散热片240的数量可综合考虑散热片的厚度和相邻散热片240之间的间隔来设置，以实现较好的散热效果。示例性地，如图2-4所示，各散热片240结构相同，在筒形结构220的外表面沿外圆周放射式均匀排布，每相邻两个散热片240的几何中心至筒形结构的圆心的连线之间的夹角均相等，使得散热支持构件170呈对称式齿形结构。

在上述各实施方式的基础上，可选地，散热片240在筒形结构220轴向上的长度可根据实际需求设置，例如短于筒形结构220的长度；或者如图2-4所示，散热片240的长度可与筒形结构220的长度相等，散热片240的一端与第一法兰210抵接，散热片240的另一端与第二法兰230抵接。散热片240固定在第一法兰210和第二法兰230之间，使得散热支持构件170的结构更加稳固，并最大化散热面积。

综上所述，真空断路器的主导电回路通过在散热支持构件170的外表面增加散热片240，大大增加主导电回路100与气体介质的接触面积，可以达到有效提高真空断路器的主导电回路100的散热能力，有效降低真空断路器内部及真空灭弧室内部温度，从而提高真空断路器的额定通流能力。

本实用新型实施例还提供了一种真空断路器，图5是本实用新型实施例提供的一种真空断路器的结构示意图，如图5所示，真空断路器包括绝缘外壳310、真空灭弧室320和主导电回路100，真空灭弧室320和主导电回路100均设置于绝缘外壳310内；动触头110和静触头120均设置于真空灭弧室320内；第一导电支持件150和第二导电支持件160分别设置于真空灭弧室320两端。

本实施例中，绝缘外壳310保护真空断路器内部的结构以防外部因素对真空断路器的损坏，绝缘外壳310可以将真空断路器内部的导电设备与外部隔离，保护操作人员的人身安全。真空灭弧室320是放置动触头110和静触头120，使这一对触头处于一个永久封闭的高真空空间的整体元件，是真空断路器的关键部件。真空断路器内部，真空灭弧室320以外的部分可设置气体介质360。

继续参考图5，真空断路器还包括绝缘拉杆350，动导电杆130的一端与动触头110固定连接，动导电杆130的另一端在第一导电支持件150的内部与绝缘拉杆350连接。绝缘拉杆350是断路器的重要部件，通过动导电杆130与动触头传动连接以传递动力，使用时需要在绝缘拉杆350轴向的一端固定连接绝缘拉杆接头，以与相应的装置传动连接，绝缘拉杆接头与绝缘拉杆350之间的连接需要能够承受足够的拉力，具有较高的机械性能要求，以保证真空灭弧室320的可靠动作。示例性地，绝缘拉杆350可以与动导电杆130直接连接，或通过其他部件间接连接，图5中示例性地给出了绝缘拉杆350与动导电杆130直接连接，但不作为对本实用新型的限定。

继续参考图5，真空断路器还包括上法兰330和下法兰340；上法兰330与第二导电支持件160连接，下法兰340与第一导电支持件150连接。上法兰330和/或下法兰340上可设置散热器，以增加通过导电支持构件-法兰-外界空气这一散热路径的散热能力，在整体上进一步提升真空断路器的散热效果。示例性地，上下法兰可连接单独设置的散热器或与散热器一体成型设置，此处对具体设置方式不做限定。

下面对本实用新型实施例中，真空断路器的具体散热过程进行示例性地说明，图5中的箭头表示热量的传导方向。

本实施例中，真空断路器的动触头110和静触头120接触后，电流流过动触头110和静触头120，此时，真空灭弧室320内产生热量，热量通过动导电杆130和静导电杆140分别向真空断路器的两端传导。

在动端方向：动导电杆130通过可动电接触与第一导电支持件150连接，第一导电支持件150通过固定电接触与下法兰340连接。真空灭弧室320内产生热量通过动导电杆130传导至第一导电支持件150，由于第一导电支持件150包括散热片240，第一导电支持件150是带齿形散热片的新型导电结构，热量分为两部分传导、扩散至周围空气中。一部分热量通过第一导电支持件150传导至下法兰340，通过下法兰340上设置的散热器与周围空气的热交换扩散至周围空气中。另一部分热量通过第一导电支持件150附带的齿形散热片传导至真空断路器内部的气体介质360中，再通过气体介质360与绝缘外壳310接触传导至绝缘外壳310中，最终通过绝缘外壳310与周围空气的热交换扩散至周围空气中。

在静端方向：静导电杆140通过固定电接触与第二导电支持件160连接，第二导电支持件160通过固定电接触与上法兰330连接。真空灭弧室320内产生热量通过静导电杆140传导至第二导电支持件160，由于第二导电支持件160包括散热片240，第二导电支持件160是带齿形散热片的新型导电结构，热量分为两部分传导、扩散至周围空气中，一部分热量通过第二导电支持件160传导至上法兰330，通过上法兰330与周围空气的热交换扩散至周围空气中。另一部分热量通过第二导电支持件160附带的齿形散热片传导至气体介质360中，再通过气体介质360与绝缘外壳310接触传导至绝缘外壳310中，最终通过绝缘外壳310与周围空气的热交换扩散至周围空气中。

本实施例中真空断路器的第一导电支持件150和第二导电支持160采用带齿形散热片的新型导电结构，与传统的圆柱形导电支持件相比，一方面，有效通流截面积增加至原来的2倍，另一方面与气体介质360接触面积可增加至原来的3.5～5倍，大大提升了真空断路器中的热量传导效率和速度，以及将热量扩散到真空断路器周围的空气中的速度，有效降低真空断路器内部的温度，降低温升值，提升了真空断路器额定通流能力。

另外，现有技术中真空灭弧室中的热量仅具备通过导电支持件传导至上下法兰，并通过上下法兰散发到空气中的单一散热路径，在真空断路器产生的热量较多时，需要增大上下法兰所连接的散热器的体积以增大散热功率，此举还会增加断路器成本。相比于现有技术，本实用新型实施例提供的真空断路器通过设置由散热支持构件构成的导电支持件，使得真空断路器内部产生的热量可通过触头-导电杆-导电支持件-法兰-散热器，以及触头-导电杆-导电支持件-气体介质-绝缘外壳这两条路径高效、快速的传导并扩散到真空断路器周围的空气中，从而能够在保持真空断路器体积和成本基本不变的前提下，有效提升其额定通流能力。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (8)

1.一种真空断路器的主导电回路，其特征在于，包括动触头、静触头、动导电杆、静导电杆、第一导电支持件和第二导电支持件；所述动导电杆分别连接所述动触头和所述第一导电支持件，所述静导电杆分别连接所述静触头和所述第二导电支持件；

所述第一导电支持件和/或第二导电支持件包括散热支持构件；所述散热支持构件包括：第一法兰、筒形结构、第二法兰和至少两个散热片；所述第一法兰、所述筒形结构和所述第二法兰依次连接；所述至少两个散热片在所述筒形结构的外表面间隔排布。

2.根据权利要求1所述的主导电回路，其特征在于，各所述散热片均垂直于所述筒形结构的外表面设置，且均沿所述筒形结构的轴向延伸，各所述散热片围绕所述筒形结构的外表面形成齿形散热结构。

3.根据权利要求2所述的主导电回路，其特征在于，各所述散热片在所述筒形结构的外表面均匀排布。

4.根据权利要求1所述的主导电回路，其特征在于，所述散热片的一端与所述第一法兰抵接，所述散热片的另一端与所述第二法兰抵接。

5.一种真空断路器，其特征在于，包括绝缘外壳、真空灭弧室和权利要求1-4任一项所述的主导电回路，所述真空灭弧室和所述主导电回路均设置于所述绝缘外壳内；

所述动触头和所述静触头均设置于所述真空灭弧室内；所述第一导电支持件和所述第二导电支持件分别设置于所述真空灭弧室两端。

6.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，还包括上法兰和下法兰；所述上法兰与所述第二导电支持件连接，所述下法兰与所述第一导电支持件连接。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述上法兰和/或所述下法兰上设置有散热器。

8.根据权利要求5所述的断路器，其特征在于，还包括：绝缘拉杆，所述动导电杆的一端与所述动触头固定连接，所述动导电杆的另一端在所述第一导电支持件的内部与所述绝缘拉杆连接。