[发明专利]电力开关装置

说明书

本发明的主题是一种电力开关装置、绝缘散热器以及将散热器装配在电力开关装置，且尤其是装配在中等电压或高电压开关装置中的方法。

在高电压设备中，由于高的电流，电流路径的元件会发生过热，过热会对开关装置中的热状态产生负面影响。为了改善开关装置内部的排热并降低温度，在其外壳中制作了特殊的窗口，以迫使空气循环，从而提供开关装置的换气。

从专利描述EP0576457中已经知晓一种用于分离开关装置机壳中的冷却空气的方法和装置。该装置包括串联连接的隔室，它们彼此紧密地定位，并且对于周围空气是密闭的，设备的电流路径和用于分离空气或其它冷却气体的通道定位在该隔室中。冷却气体的流动方向与电流的流动方向是相同或相反的。

安装在开关装置外部以便降低容纳在开关装置机壳中的设备温度的金属散热器是普遍已知的。这些散热器通常由铝制成。例如，在由ABB制成的ZX2型中等电压气体绝缘的开关装置中所实现的一种已知的设计是位于开关装置壳体外部的铝制散热器系统。这种设计容许降低设备内部的气体温度，尤其是母线隔室中的空气温度。这还间接地容许降低电流路径元件的温度，但这种设计的效率是有限的。散热器直接安装在母线或开关装置的电流路径的其它元件上将容许极大地改善排热，并降低这些元件的温度。然而，由于散热器是由电传导材料，例如铝或铜制成的，它们不能直接放置在母线上。它们的存在将导致开关装置中的绝缘间隙的减少，并且将造成电场的干扰和不利的分布，这可能导致开关装置的短路和破坏。

根据本发明的电力开关装置包括放置在壳体中并与母线和支线相连接的工作元件，这种电力开关装置借助从外部以自然方式或强制方式供给的空气进行冷却，该电力开关装置的本质特征是开关装置包含至少一个由具有增加的热导率(λ≥2W/mK)的热塑性材料制成的绝缘散热器，其放置在开关装置的电场中，并且通过非永久的紧固而直接连接在至少一个母线或/和至少一个支线上。

优选地，在开关装置中，绝缘散热器通过弹性的装配卡子而与母线或支线相连接。

优选地，绝缘散热器定位在母线或支线上，靠近“热点”。

优选地，“热点”通过计算机模拟来确定。

备选地，“热点”通过红外测绘来确定。

为创造性的开关装置而设计的绝缘散热器的本质特征是，散热器是一种包含底板的注射模制件，在底板的顶面上附连有相同或不同形状的排热元件的系统，并且在底板的侧表面上附连有弹性的装配卡子。

优选地，弹性的装配卡子适合单独的母线或支线的厚度。

优选地，排热元件具有截头圆锥的形状。作为备选，排热元件具有截头棱锥的形状。

备选地，排热元件具有树枝状形状。

优选地，排热元件具有肋条形状。

将创造性的散热器安装在电力开关装置中的方法是使得通过弹性的装配卡子将散热器直接夹紧在母线或支线上，或者在将绝缘散热器夹紧到母线或支线上之前，将热传导材料制成的弹性垫放置在底板的底面和母线或支线的外表面之间。

优选地，垫是一层具有增加的热导率的膏剂。

备选地，垫是具有增加的热导率的硅树脂带。

备选地，弹性垫与散热器集成一体，并且其在散热器生产的一个生产循环中由热塑性弹性体制成。

本发明的优点是将散热器放置在电流路径元件上的任何地方是可行的，因为它们由电绝缘材料制成，且从而不会干扰开关装置内部电场的分布。由注射模制工艺制成的绝缘散热器可具有复杂的形状，这容许增加用于对流和辐射热交换以及用于相邻元件的高效排热的表面。具有类似复杂几何形状的金属散热器的生产则更加困难得多，并且需要比注射模制工艺更加昂贵得多的技术。热塑性材料的一个额外的优势是其更大的弹性，该更大的弹性有利于这样的材料制成的散热器的安装。由于卡扣配合弹性卡子的使用，散热器的快速装配和拆卸是可行的，而不需要对于金属散热器而言必须的额外的元件，例如螺钉。

本发明作为一个实施例呈现于附图中，其中图1以侧截面形式以等轴测投影显示了在拆下开关装置的外壁之后的、包括母线和支线的布线的开关装置外壳的简图。

图2显示了在拆下开关装置的外壁和母线隔室隔离壁之后的、包括母线和支线的布线的开关装置外壳的示意图，其中绝缘散热器安装在母线上，

图3显示了在拆下开关装置的外壁和母线隔室隔离壁之后的、包括母线的布线的开关装置外壳的示意图，其中绝缘散热器安装在支线上，

图4以等轴测投影显示了本发明的第一实施例中的绝缘散热器的视图，

图5以等轴测投影显示了本发明的第二实施例中的绝缘散热器的视图，