[发明专利]具有热虹吸热管冷却套管的抽出式开关设备

说明书

提供了一种用于冷却开关设备的冷却装置。开关设备具有由套管支撑并且被构建和布置为连接到断路器的端子的一个或多个主触头。冷却装置包括与每个主触头相关联的至少一个蒸发器、位于比至少一个蒸发器更高的高度处的冷凝器装置、将至少一个蒸发室连接到冷凝器装置的流体导管结构以及在至少一个蒸发器中以便于被加热成蒸汽状态的电绝缘工作的流体，其中流体导管结构被构建和布置为将蒸汽传送到冷凝器装置并且将冷凝的工作流体被动地返回到至少一个蒸发器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月23日提交的美国临时申请号61/488,919的较早提交日期的优先权权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明针对具有冷却装置的中压和高压开关设备。具体地，针对具有整体蒸发室的包括主触头的蒸发冷却装置。

背景技术

通常，以合理成本实现用于中压和高压开关设备的高连续电流额定值存在设计上的挑战。连续电流额定值通过开关设备导体内的发热来决定。开关设备导体中的高电流流动产生热。在电流路径中的例如主套管触头的特定点处，由于局部高电阻而导致产生过热点。

通常期望将开关设备母线系统上的最热的点的最高温度限制为105℃(在40℃的假定环境温度上升高65℃)，如标准IEEE 37.20.2所指示的。典型的中高压金属包层的开关设备布置由于生热而具有大约3000A的最大连续电流额定值。期望提高该电流额定值。如可以实践的，还可以期望在不考虑提高最大电流额定值的情况下使用冷却来操纵不同的开关设备参数，诸如导体横截面或开关设备尺寸。

能够通过很多手段，例如通过增加电流承载母线的横截面、通过增加开关设备隔间的尺寸等，来处理过热点并且由此达到更高的连续电流额定值。一个常见的解决方案是使用安装在每第三或第四开关设备框架中的具有风扇的强制空气冷却。前一种解决方案通常导致的不能接受的成本和/或开关设备外壳的尺寸。因为电弧故障的副作用必然包含在开关设备内，所以后一种解决方案在很多情况下并不实用，包括在耐电弧的开关设备的情况下也不实用。

因此，需要提供一种用于开关设备的有效的被动冷却布置。

发明内容

本发明的目的在于满足上述需要。根据本发明的实施例，通过提供用于开关设备的冷却装置来实现该目的。开关设备包括通过套管支撑并且被构建和布置为连接到电路断路器的端子的一个或多个主触头。冷却装置包括与每个主触头相关联的至少一个蒸发器、位于比至少一个蒸发器更高的高度处的冷凝器装置、将至少一个蒸发器连接到冷凝器装置的流体导管结构以及在至少一个蒸发器中以便于加热成蒸汽状态的电绝缘工作流体，其中流体导管结构被构建和布置为将蒸汽传送到冷凝器装置并且将冷凝的工作流体被动地返回到至少一个蒸发器。

根据本发明的一个方面，提供一种用于开关设备的冷却装置，所述开关设备具有多个静止导电主触头，所述多个静止导电主触头由套管板支撑并且被构建和布置为连接到断路器的端子，所述冷却装置包括：

至少一个蒸发器，所述至少一个蒸发器被构建和布置为与每个静止导电主触头连接；

冷凝器装置，所述冷凝器装置位于比所述至少一个蒸发器更高的高度处；

流体导管结构，所述流体导管结构将所述至少一个蒸发器与所述冷凝器装置连接；以及

电绝缘工作流体，所述电绝缘工作流体在所述至少一个蒸发器中以便于被加热成蒸汽状态，其中所述流体导管结构被构建和布置为将所述蒸汽传送到所述冷凝器装置，并且将冷凝的工作流体被动地返回到所述至少一个蒸发器，

其中每个蒸发器包括与经连接的静止导电主触头集成并且在所述经连接的静止导电主触头内形成的蒸发室，

其中所述流体导管结构包括：