CN216980438U - 一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构 - Google Patents

Abstract

一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，包括动侧绝缘支撑等，绝缘拉杆的一端位于动侧绝缘支撑外，另一端穿过动侧绝缘支撑、绝缘拉杆导向法兰和动侧导体与真空灭弧室的动导电杆固定连接，动侧导向法兰***在真空灭弧室的外壳内，与动导电杆通过触头进行导电，同时用于为动导电杆的运动提供支撑和导向作用；在动侧导向法兰上和绝缘拉杆导向法兰上均开设有若干轴向通孔，并与动侧导体和动侧绝缘支撑的内腔，以及真空灭弧室的动侧形成一条气体流动通道，使得动侧导体和动侧绝缘支撑内腔的热量能够向外部传递，进行散热；在静侧导体的侧面设置通孔，使得静侧导体内部和外部的气体能够对流，散发热量。本实用新型能够提高真空灭弧室的散热效率。

Description

一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构

技术领域

本实用新型属于真空灭弧室技术领域，具体涉及一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构。

背景技术

真空灭弧室具有绝缘强度高、电弧开断时无分解物、介质不会老化等优点，因其内部以真空作为绝缘和灭弧介质、外部可采用SF6替代气体作为绝缘介质，在环保气体GIS设备中具有广泛应用前景。由于真空无法导热，真空灭弧室产生的热量仅通过动导电杆和静侧接触面向外传输，导致热量在真空灭弧室外部的动侧和静侧导体累积，使得断路器运行过程中温度过高。

真空灭弧室是由封接在一起的陶瓷或玻璃绝缘外壳和金属部件制成的真空密封容器，内部一对触头处于压力小于10^-2Pa的高真空状态。真空灭弧室自身散热能力极差，其产生的热量通过以下方式散出：真空灭弧室动侧的热量通过导电杆传递给动端导向法兰、进而传递给动侧导体；真空灭弧室静侧的热量通过接触面传递到静侧支撑导体；热量通过动侧、静侧导体与断路器内气体进行热传递，实现散热。上述过程中散热渠道单一、气体流通较差，导致散热效果不好、热量在真空灭弧室外部的动侧、静侧导体大量累积，断路器通流过程中温升较高，难以达到较高额定电流。

因此，提高断路器用真空灭弧室的散热能力，对提高断路器通流能力起到了关键作用。

由于真空灭弧室结构限制，为满足10000次机械寿命，其波纹管处承受的额定压力不高于0.3MPa；真空灭弧室应用于三相共箱断路器内时，为满足断路器绝缘性能，断路器内需充入高压力的气体。因此断路器内设置两个不同的气室，真空灭弧室的动导电杆、波纹管处于低压气室内，真空灭弧室本体处于高压气室内。因此真空灭弧室的散热结构不能改变原有的气室布置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中真空灭弧室的散热结构的不足，提供一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构。

本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，包括自下而上依次连接的静侧固定法兰、静侧绝缘支撑、静侧导体、真空灭弧室、动侧导向法兰、动侧导体、绝缘拉杆导向法兰和动侧绝缘支撑；

绝缘拉杆的一端位于动侧绝缘支撑外，另一端穿过动侧绝缘支撑、绝缘拉杆导向法兰和动侧导体与真空灭弧室的动导电杆固定连接，动侧导向法兰***在真空灭弧室的外壳内，与动导电杆通过触头进行导电，同时用于为动导电杆的运动提供支撑和导向作用；

在动侧导向法兰上和绝缘拉杆导向法兰上均开设有若干轴向通孔，并与动侧导体和动侧绝缘支撑的内腔，以及真空灭弧室的动侧形成一条气体流动通道，使得动侧导体和动侧绝缘支撑内腔的热量能够向外部传递，进行散热；在静侧导体的侧面设置通孔，使得静侧导体内部和外部的气体能够对流，散发热量。

本实用新型进一步的改进在于，在动侧导向法兰外圆柱面设置散热肋板。

本实用新型进一步的改进在于，散热肋板尺寸小于动侧导向法兰的最大外径。

本实用新型进一步的改进在于，在动侧导体内部设置散热肋板。

本实用新型进一步的改进在于，在静侧导体的内部设置有肋板。

本实用新型进一步的改进在于，在静侧固定法兰的底面设置一圈散热通道，内、外部气体能够以通过此散热通道实现对流。

本实用新型进一步的改进在于，静侧固定法兰底面的散热通道为扇形散热通道。

本实用新型进一步的改进在于，在动侧导向法兰上开设的轴向通孔和在绝缘拉杆导向法兰上开设的轴向通孔在位置和数量上相对应。

本实用新型进一步的改进在于，动侧导向法兰与真空灭弧室的外壳处通过密封件进行密封，与动侧导体和动侧绝缘支撑共同构成密封的低压气室。

本实用新型至少具有如下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，通过在动侧导向法兰和绝缘拉杆导向法兰设置轴向通孔，在真空灭弧室的动侧形成气体流动通道，真空灭弧室动侧的热量可以通过气体对流进行散出；通过在静侧导体侧面设置通孔以及静侧固定法兰底面设置散热通道，使得真空灭弧室的静侧形成气体流动通道，真空灭弧室静侧的热量可以通过气体对流散发。

进一步，通过在动侧导体、静侧导体内部设置肋板、在动侧导向法兰外部设置肋板，增加了导体与断路器内气体接触面积，增大了散热面积，提高了散热效率。

综上，本实用新型通过同时设置散热通道和增加散热面积，提高真空灭弧室的散热效率，减少真空灭弧室运行过程的温升，提高了断路器运行的额定电流。上述方案在真空灭弧室动侧的散热通道设置在轴向，未改变原有结构的气室状态，真空灭弧室动导电杆部分可处在低压密闭气室内，不会对原有断路器布置产生影响；上述方案的散热肋板设置在动、静侧导体的内部以及动端导向法兰的最大圆周面直径以内，不改变原有结构电场状态。

附图说明

图1为本实用新型大电流断路器用真空灭弧室的散热结构的示意图。

图2为图1的剖面图。

图3为动端导向法兰的结构示意图，其中图3(a)为轴测图，图3(b)为剖面图。

图4为动侧导体的结构示意图。

图5为绝缘拉杆导向法兰的结构示意图，其中图5(a)为正视图，图3(b)为轴测图。

图6为真空灭弧室动侧散热途径示意图。

图7为静侧导体的结构示意图。

图8为静侧固定法兰的结构示意图，其中图8(a)为轴测图，图8(b)为正视图。

图9为真空灭弧室静侧散热途径示意图。

图中各标记：

1.绝缘拉杆；2.动侧绝缘支撑；3.绝缘拉杆导向法兰；4.动侧导体；5.动导电杆；6.动侧导向法兰；7.真空灭弧室；8.静侧导体；9.静侧绝缘支撑；10.静侧固定法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做出进一步的说明。

本实用新型提供的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，包括绝缘拉杆1、动侧绝缘支撑2、绝缘拉杆导向法兰3、动侧导体4、动导电杆5、动侧导向法兰6、真空灭弧室7、静侧导体8、静侧绝缘支撑9和静侧固定法兰10。

工作时，真空灭弧室7在合闸状态下，电流依次通过动侧导体4、动侧导向法兰6、真空灭弧室的动导电杆5，到达静侧导体8。动侧导向法兰6与真空灭弧室7的外壳处通过密封件进行密封，与动侧导体4、动侧绝缘支撑2共同构成密封的低压气室，使得绝缘拉杆1、动导电杆5及与动导电杆5相连的真空灭弧室波纹管处于低压气室内，满足真空灭弧室波纹管的压力要求。断路器内充入高压环保气体，灭弧室整体安装于高压气室内，满足断路器绝缘要求。

本实用新型提供的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构为：

方案1：绝缘拉杆1与动导电杆5固定连接，通过绝缘拉杆1的运动带动动导电杆5运动，进而实现真空灭弧室7的分、合闸状态。动侧导向法兰6***在真空灭弧室7的外壳内，与动导电杆5通过触头进行导电，同时为动导电杆5的运动提供支撑和导向作用。真空灭弧室7产生的热量一部分通过动导电杆5传递到动侧导向法兰6。本实用新型在动侧导向法兰6设置3个轴向通孔，使得气体得以流通，提高散热效率；同时在动侧导向法兰6外圆柱面设置散热肋板，增加动侧导向法兰6的散热面积，进一步提高散热效率，且散热肋板尺寸小于动侧导向法兰6的最大外径，避免对电场产生影响。动端导向法兰6的结构如图3所示。

方案2：动侧导体4与动侧导向法兰6之间采用螺栓紧固连接，真空灭弧室7通过动导电杆5传递到动侧导向法兰6的热量，通过接触面传递到动侧导体4。本实用新型在动侧导体4内部设置散热肋板，增加动侧导体4与内腔气体的热传递面积，提高散热效率。动侧导体4的结构如图4所示。

方案3：绝缘拉杆导向法兰3与动侧导体4螺栓紧固连接，为绝缘拉杆1的运动提供导向和支撑。本实用新型在绝缘拉杆导向法兰3设置3个轴向通孔，形成气体流动通道，使动侧导体4和动侧绝缘支撑2内腔的热量可以向外部传递，进行散热。绝缘拉杆导向法兰3的结构如图5所示。

方案4：通过采用上述方案1动侧导向法兰6和方案3绝缘拉杆导向法兰3上的轴向通孔、动侧导体4和动侧绝缘支撑2的内腔，以及真空灭弧室7的动侧形成一条气体流动通道，实现气体对流，通过气体对流，提高散热效率。同时动侧绝缘支撑2紧固在断路器法兰上，可保证绝缘拉杆1、动导电杆5以及与动导电杆5相连的真空灭弧室波纹管处在动侧绝缘支撑2、动侧导体4和动侧导向法兰6组成的低压密闭气室内的安装要求。真空灭弧室动侧散热途径示意如图6所示。

方案5：静侧导体8与真空灭弧室7的静侧接触，真空灭弧室7产生的热量一部分通过接触面传递到静侧导体8，在静侧导体8上累积。本实用新型在静侧导体8的侧面设置通孔，使静侧导体8内部和外部的气体可以对流，散发热量；在静侧导体8的内部设置肋板，增加静侧导体8与气体的接触面积，提高散热效率。静侧导体8的结构如图7所示。

方案6：静侧固定法兰10与静侧绝缘支撑9粘接在一起，静侧绝缘支撑9与静侧导体8螺栓紧固连接在一起，静侧固定法兰10通过螺栓连接固定在断路器底盖板上，实现对真空灭弧室7的支撑和固定作用。本实用新型在静侧固定法兰10的底面设置一圈散热通道，内、外部气体可以通过此散热通道实现对流，避免热量在静侧固定法兰10内部聚集。静侧固定法兰10的结构如图8所示。

方案7：通过上述方案4所述静侧导体8侧面的通孔和方案5所述的静侧固定法兰10底部的扇形散热通道，真空灭弧室的静侧形成一条气体流动通道，腔体内部高温气体和外部低温气体形成对流，使得热量散发，避免了高温气体在静侧支撑导体6和静侧绝缘支撑9的内腔聚集，提高了散热效率。真空灭弧室静侧散热途径示意如图9所示。

方案8：上述方案2在动侧导体4和静侧导体8设置的散热肋板，均设置在导体内部，方案1在动侧导向法兰6外圆周面设置的散热肋板小于动侧导向法兰6的最大外外径，均不会对断路器内电场产生干扰。

综上，本实用新型提供的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，包括动侧导向法兰设置散热孔和外部散热肋板、动侧导体设置内部散热肋板导热、静侧支撑导体设置内部散热肋板导热、静侧支撑导体侧面设置散热孔、静侧固定法兰设置散热孔。通过散热肋板提高动、静侧支撑导体的热传导效率，通过散热孔提高支撑导体内部和外部的气体流通，提高灭弧室的散热效率。且有，本实用新型所有设置不改变灭弧室及断路器原有结构和布局，不改变电场和气室状态。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，包括自下而上依次连接的静侧固定法兰、静侧绝缘支撑、静侧导体、真空灭弧室、动侧导向法兰、动侧导体、绝缘拉杆导向法兰和动侧绝缘支撑；

绝缘拉杆的一端位于动侧绝缘支撑外，另一端穿过动侧绝缘支撑、绝缘拉杆导向法兰和动侧导体与真空灭弧室的动导电杆固定连接，动侧导向法兰***在真空灭弧室的外壳内，与动导电杆通过触头进行导电，同时用于为动导电杆的运动提供支撑和导向作用；

在动侧导向法兰上和绝缘拉杆导向法兰上均开设有若干轴向通孔，并与动侧导体和动侧绝缘支撑的内腔，以及真空灭弧室的动侧形成一条气体流动通道，使得动侧导体和动侧绝缘支撑内腔的热量能够向外部传递，进行散热；在静侧导体的侧面设置通孔，使得静侧导体内部和外部的气体能够对流，散发热量。

2.根据权利要求1所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，在动侧导向法兰外圆柱面设置散热肋板。

3.根据权利要求2所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，散热肋板尺寸小于动侧导向法兰的最大外径。

4.根据权利要求1所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，在动侧导体内部设置散热肋板。

5.根据权利要求1所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，在静侧导体的内部设置有肋板。

6.根据权利要求1所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，在静侧固定法兰的底面设置一圈散热通道，内、外部气体能够以通过此散热通道实现对流。

7.根据权利要求6所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，静侧固定法兰底面的散热通道为扇形散热通道。

8.根据权利要求1所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，在动侧导向法兰上开设的轴向通孔和在绝缘拉杆导向法兰上开设的轴向通孔在位置和数量上相对应。

9.根据权利要求1所述的一种大电流断路器用真空灭弧室的散热结构，其特征在于，动侧导向法兰与真空灭弧室的外壳处通过密封件进行密封，与动侧导体和动侧绝缘支撑共同构成密封的低压气室。

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