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大电流高压真空断路器的散热问题处理方案发布时间:2017-7-20 | 来源:浙江诚高高压电气有限公司

高压大电流真空断路器散热结构,在不改变真空灭弧室结构的前提下提高高压真空断路器额定电流。下面介绍一种高压大电流真空断路器散热结构,包括安装在静导电杆13端部的散热导杆12,安装在散热导杆12另一端的与散热导杆12一体化铸造的多层辐射式散热器11,所述散热导杆12与真空断路器的上端盖19间通过轴密封件18密封;还包括设置在下法兰5外周圈且伸出下法兰5外缘的翅片散热器15,所述翅片散热器15与下法兰5一体化铸造。

所述散热导杆12与静导电杆13螺纹连接,螺纹连接处设置有高导热硅脂,以减小接触热阻。

所述散热导杆12四周的真空断路器的上端盖19外设置有防雨台17,散热导杆12上位于防雨台17上部处设置有遮雨罩16。

所述多层辐射式散热器11的翅片由内向外分为3层,且翅片数目由内层向外层逐渐增多,相邻层翅片间有筋连接,每一层的翅片根部翅片间隙都不小于10mm。

所述翅片散热器15的翅片呈辐射状分布。

本发明在不改变真空灭弧室的前提下用合理的散热结构来提高高压真空断路器的额定电流。这种方案在世界范围内126kV及以上等级的高压真空断路器中都没有采用过。本发明的优点详细说明如下:

1、通过安装在静导电杆13端部的散热导杆12,安装在散热导杆12另一端的与散热导杆12一体化铸造的多层辐射式散热器11,利用高导热性能的散热导杆将真空断路器灭弧室内的热量传导至多层辐射式散热器11,再散到环境中,降低温升,以提高高压真空断路器的额定电流;一体化铸造以消除接触热阻。

2、通过设置在下法兰5外周圈且伸出下法兰5外缘的翅片散热器15,进一步快速的将真空断路器灭弧室内的热量散到环境中;且翅片散热器15与下法兰5一体化铸造,减少了因接触面带来的接触热阻。延伸翅片结构有效增大了散热面积,同时提高了对流换热系数,强化了散热效果。

附图说明

图1为真空灭弧室极柱图;图中各符号为:1-上接线端子,2-下接线端子,3-陶瓷套管,4-上法兰,5-下法兰,6-上导电触指,7-下导电触指,8-真空灭弧室,9-绝缘油,10-下导电支撑,11-多层辐射式散热器,12-散热导杆,13-静导电杆,14-动导电杆,15-翅片散热器,16-遮雨罩,17-防雨台,18-轴密封件,19-上端盖。

图2为图1的局部放大图。

图3为多层辐射式翅片散热器11的立体图。

图4为翅片散热器15的立体图。

图5为不安装多层辐射式散热器11和翅片散热器15的真空断路器模型一与安装多层辐射式散热器11和翅片散热器15的真空断路器模型二的温度分布对比图。

具体实施方式

以下结合附图给出的具有高额定电流等级的高压真空断路器实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明的高压真空断路器的真空灭弧室极柱结构如图1和图2所示。

上接线端子1与上法兰4通过螺栓连接,上法兰4通过上导电触指6与静导电杆13软连接,静导电杆13伸入真空灭弧室8中与动、静触头对连接,动触头与动导电杆14连接,经过下导电触指7连接到下导电支撑10,再连接到下法兰5,下法兰5上铸有翅片散热器15,与下接线端子2螺栓连接。静导电杆13的上端通过螺栓与散热导杆12连接,散热导杆顶端铸有多层辐射式散热器11.在上端盖19的上端面铸有防雨台17,防雨台17上面的散热导杆铸有遮雨罩16。真空灭弧室8与陶瓷瓷壳之间充满了绝缘油9。

多层辐射式散热器11与散热导杆12铸造成一体,靠螺纹紧固于静导电杆13的顶端,这里温度较高,通常在100℃以上,翅片安装在温度高的部位会取得更好的散热效果。

静导电杆13顶部打Φ18mm的螺孔,散热导杆12与静导电杆13通过螺纹连接,且连接处涂有高导热硅脂,减小了接触面的接触热阻,增强导热效果;散热导杆12与上端盖19之间采用轴密封,实现与外界的隔绝;上端盖19上有防雨台17与遮雨罩16,防止降水飞溅或者虹吸渗入到断路器内部。

下法兰5与其翅片散热器15通过铸造工艺成为一体,减少了因接触面带来的接触热阻。延伸翅片结构有效增大了散热面积,同时提高了对流换热系数,强化了散热效果。

如图3所示,多层辐射式翅片散热器11的翅片由内向外分为3层,且翅片数目由内层向外层逐渐增多。这样的布置可以得到以下效果:

1)在有限的空间内布置更多的翅片散热面,每一层的翅片根部翅片间隙都不小于10mm,从而减小翅片壁面之间换热的干扰,提高自然对流换热系数;

2)翅片围成的小空腔可以产生抽吸的效果,增加了空气流过空腔的速度,强化对流换热效果;

3)翅片的分层布置,两层之间有筋连接,增加了翅片散热器的结构强度。

如图4所示,翅片散热器15在原有的结构基础上,翅片沿径向延伸2倍长度,延伸出下法兰的外缘,该结构的散热面积增大1倍多,且对流换热条件得到改善,强化了散热效果。

温度场分析:针对126kV/2500A真空断路器分别进行两组温度场仿真计算,模型一没有加装多层辐射式散热器11和翅片散热器15;模型二加装了多层辐射式散热器11和翅片散热器15。如图5结果显示,模型一的各个关键测温点的温度都比模型二高,可见,使用本发明可以显著提高高压真空断路器的额定电流性能。


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