[发明专利]具有气体通道系统的气体绝缘电气设备及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体绝缘电气设备，具体是具有允许绝缘气体的循环的气体通道系统的气体绝缘高压配电或输电组件，例如汇流条、断路器、隔离开关或其它开关设备模块。

背景技术

在诸如高压断路器或断路器组件之类的气体绝缘电气设备中，绝缘气体因其介电性质而在避免电击穿方面以及还可能在熄灭断路操作期间的电弧方面起重要作用。因此，中压或高压金属封装开关设备中的电有效部件设置在气密室中，气密室以数巴的压强来封入绝缘气体，这将设备的该室与电有效部件电分离。换言之，绝缘气体不允许电流从电有效部件传递到该室。 

为了执行其作为电介质以及可能作为灭弧气体的任务，气体需要具有某些操作参数，例如温度和压强。因此，为了保持电气设备的安全性和功能性，应当确保绝缘气体具有适当温度、压强和其它操作参数。

绝缘气体的温度控制的一个常见问题是操作期间生成的热量。这种热量在正常操作期间当断路器必须携带标称电流时生成，并且在高于标称电流的过电流的情况下更可能发生。热量通常不是均匀地生成，而是可在特别高电阻和/或高电流的点、例如在断路器或隔离开关的标称触点的接触点处形成热点。因此，标称电流负载下的温度分布通常及其不均匀。“热点”几乎达到最大容许温度(105℃)，而器皿中的其它区域只是完全适度地加热。  

存在用于冷却高压装置的若干冷却方案。例如，JP 9163530 A描述其中提供冷却风扇的气体绝缘开关设备。该风扇通过流经容器中的导体的AC电流所引起的磁通量来旋转。冷却风扇的旋转允许容器中的温度得到平均。 

常用介电绝缘气体是呈现优良绝缘和灭电弧能力的六氟化硫(SF₆)。但是，SF₆是温室效应的重要因素，并且因而具有高全球变暖潜能。因此，应当找到备选绝缘流体。已经认识到若干备选绝缘气体。这些备选中的一部分包括多组分流体混合物，即，它们包含一种以上分子或原子种类。另外，气体的一部分可具有液体冷凝部分。如本文所使用的术语“气体”并不排除这种液体冷凝部分的存在。 

这类多组分气体混合物的介电击穿强度可比SF₆更为敏感地与操作参数或者与更多操作参数相关。例如，重要操作参数能够是气体的混合物组分的浓度比。另外，操作参数在气体绝缘电气设备内部可能是空间不均匀的，并且具体来说可随时间而改变。因此，期望确保绝缘气体的操作参数特别是在电气设备的操作期间是适当的。

发明内容

鉴于以上所述，提供如独立权利要求所述的气体绝缘电气设备以及电气设备的操作方法。通过从属权利要求、描述和附图，能够与本文所述实施例相结合的其它优点、特征、方面和细节是显而易见的。

按照第一方面，提供一种具体用于高压配电或输电的气体绝缘电气设备。该设备包括：壳体；高压组件，设置在壳体中，并且适合于施加高电压；以及气体通道系统，包括与壳体进行气体流通的气体通道、通道入口和通道出口。壳体和气体通道系统形成其中包含绝缘气体的气体包含容积，并且限定环路、具体是闭环，从而允许绝缘气体通过壳体和气体通道系统沿环路进行循环。

按照第二方面，提供一种操作气体绝缘电气设备、具体是高压配电或输电设备的方法。该电气设备包括：壳体；高压组件，设置在壳体中；气体通道系统，具有气体通道；以及壳体和气体通道系统中包含的绝缘气体。该方法包括将高电压施加到高压组件，并且迫使绝缘气体通过壳体和气体通道系统沿环路、具体是闭环进行循环。该设备可包括本文所述的任何附加元件，并且该方法可包括操作这些附加元件的任一个。 

气体通道系统按照降低不均匀性的方式来允许壳体中的气体循环。因此，能够降低诸如温度、气体组分的混合物的浓度比或均匀性等的气体的操作参数的任何不均匀性。具体来说，能够避免气体混合物的不同气体组分的分层，和/或能够避免温度不均匀性。由于气体的均匀化操作参数，能够实现电气设备的更可靠操作。 

在该设备的实施例中，绝缘气体至少包括第一和第二气体组分，其中第一气体组分形成载气，而第二气体组分包括较重分子，以及该电气设备还包括控制部件，该控制部件用于控制绝缘气体通过环路进行循环，使得在壳体中至少在电气设备的操作期间保持操作参数的预定均匀性、具体是第一气体组分与第二气体组分的预定浓度比。在一个具体实施例中，用于控制预定浓度比的部件可包括用于测量浓度比的部件。