[发明专利]用于具有带有集成母线管的热管结构的开关设备的冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关设备断路器，并且更具体地说，涉及冷却装置，其中母线包括在热管结构中以便其冷却。

背景技术

开关设备构造具有根据超过周围环境室温的热升高的电流限制。通常期望的是将开关设备主要母线上的最热点的最大温度限制到105℃(升高超过40℃的假设的周围环境温度65℃)，如通过标准IEEE37.20.2所指示的。由于产生热量，通常的中压与高电压金属包覆开关设备装置具有约3000A的最大连续电流等级。期望的是将此电流等级增加到约4000A。

热管可以以改装方式附接到主触头，所述主触头是实际开关设备组件中的主要热点并且可以通过具有冷凝器的蒸发性冷却系统将额外热量从主触头移除。尽管触头被非常有效地冷却，更远离热管(例如，母线接头)的其它部分趋于过度加热并且需要额外的冷却加强(例如，翅片表面、散热器)。此外，在开关设备隔室内部的空间非常紧并且针对母线电间隙距离而优化。此改装的热管系统需要与此边界条件匹配。从主触头达到定位在开关设备封装的顶部上的冷凝器的管子布置在电源系统旁边。特别地，绝缘管部分被主触头后面的狭窄空间约束。

因此，需要提供一种用于开关设备的冷却装置，所述冷却装置在不干扰开关设备的电安全性的情况下不仅冷却主触头而且还冷却母线。

发明内容

本发明的一个目的是实现上述需要。根据本发明的原理，通过提供用于开关设备的冷却装置实现了此目的。所述开关设备具有构造并且布置为连接到断路器的端子的一个或多个主触头。冷却装置包括构造并且布置为与各主触头相关的蒸发器。冷凝器定位在比蒸发器更高的高度处。流体导管结构使蒸发器与冷凝器流体地连接。流体导管结构的一部分限定母线管，所述母线管与相关主触头电连接并且限定开关设备的母线。工作流体在蒸发器中以便加热到蒸汽状态，流体导管结构构造并且布置为将蒸汽传送到冷凝器并且使冷凝的工作流体被动地返回到蒸发器以便冷却至少一个主触头与相关的母线管。

根据本发明的另一个方面，提供了冷却开关设备的方法。此开关设备具有构造并且布置为连接到断路器的端子的至少一个主触头。此方法使蒸发器与主触头相关。冷凝器定位在比蒸发器更高的高度处。流体导管结构使蒸发器与冷凝器流体地连接，并且工作流体设置在蒸发器中。此方法将流体导管结构的母线管与主触头电连接以限定开关设备的母线。热量从主触头与母线管传送到工作流体以致使工作流体在蒸发器中蒸发，蒸发的蒸汽经由流体导管结构传送到冷凝器。在冷凝器中冷凝的工作流体经由流体导管结构被动地返回到蒸发器。

当参照附图考虑下面的详细描述与所附权利要求时，本发明的其它目的、特征与特点、以及操作的方法以及结构的相关元件的功能、部件的组合和制造经济性将变得显而易见，其全部形成此说明书的一部分。

附图说明

通过本发明的优选实施方式的下面的详细描述，结合其中相同附图标记指示相同部件的附图，将会更好地理解本发明。

图1是示出安装在开关设备中的根据实施方式的以热管结构形式的蒸发性冷却装置的视图。

图2A是固定在支撑套管中的主触头的实施方式的横截面视图，示出了在主触头中的蒸发器室并且示出了母线管的一部分内的液体返回的一部分。

图2B是从支撑套管可移除的主触头的实施方式的横截面视图，示出了在主触头中的蒸发器室并且示出了母线管的一部分内的液体返回的一部分。

图3是根据实施方式的附接到相关主触头的母线管的视图。

图4是示出以60Hz大部分电流(集肤效应)在材料的最外部10mm中流动的图表。

图5A示出了限定具有根据图4图表的壁厚的母线管的母线管结构的实施方式的横截面，示出为液体返回管在其中。

图5B示出了具有将液相工作流体与气相工作流体分开的至少两个独立通道的挤出型材的另选母线管结构。

图6是示出冷凝器管结构、绝缘管结构与母线管结构之间的连接的放大图。

具体实施方式