[发明专利]开关组件、包括开关组件的开关设备、包括开关装置的开关设备和冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及可在用于电功率分配的开关装置中使用的开关组件。本发明进一步涉及包括开关装置的电功率分配开关设备。最后还描述了一种用于冷却开关组件的方法。

背景技术

如今对中等电压和/或高电压(例如1-1000 kV，诸如12 kV、24 kV或36 kV)使用的开关设备通常是气体绝缘开关设备(GIS)，其中，所使用的绝缘流体是六氟化硫(SF6)。使用SF6允许开关设备有紧凑设计，因为在介电性能和热性能方面，特别是关于防止和处理不必要的电荷、灭弧和热扩散时，SF6具有良好的属性。

但是，SF6是全球变暖潜力(GWP)高的氟化气体，并且因此寻找备选解决办法。同时，使目前的具有SF6的开关设备保持紧凑是合乎需要的，即使使用介电性能没有那么好的其它绝缘流体。

一般而言，如今针对中等电压/高电压AC功率分配系统使用的现有技术的紧凑3相开关设备包括在密封封装件内部的一到五个模块，而且各个模块包括三个开关设备，每个相有一个开关设备。开关装置通常包括负载切断开关/断路器，其连接到通过电气衬套通到封装件中的第一导电体上。另外，它包括开关连接器，其用于将负载切断开关/断路器连接到第二导电体上，诸如连接到另一个模块上的母线上，或者用于脱开负载切断开关/断路器。开关连接器可包括闸刀开关，闸刀开关可在其中它与母线或地面连接或脱开，或者与它们两者脱开的位置之间移动。然后可提供从第一导体到第二导体，通过负载切断开关/断路器和开关连接器的电流路径。

负载切断开关/断路器通常是真空中断器，而且它布置成在出现某些工作条件时断开电路。在这种中断之后，开关连接器(通常是三位开关)可手动或自动地与母线脱开，并且因而通过移动到中间断开位置或者其连接到地面的位置来与使负载切断开关/断路器与母线脱开。

以前从WO 2012/171570了解到一种开关设备，其包括上面描述的类型的开关装置。真空断路器安装在导电壳体上，导电壳体容纳用于操作真空断路器的导引部件。从真空断路器到导体/母线，通过开关连接器提供的电流路径的一部分也位于壳体中。获得紧凑的开关设备，而且还提到了它很可能可与作为绝缘气体的空气一起使用。

以前还从WO 2011/073452了解到一种类似的开关设备和开关装置。

为了能够使用热性能不如SF6那么好的绝缘介质，必须考虑对整体热性能有影响的开关设备的其它因素。可将开关设备看作由封装件形成的封罩，在其内部具有产生热且朝外部散热的多个元件。在封罩的内部产生热的元件通过传导而在它们或其它元件之间交换热，它们通过对流与封罩内部的绝缘气体交换热，而且通过辐射与封罩本身的壁交换热。开关设备中产生的大部分热积聚在真空断路器的壳体中，壳体通常也称为杆上配线箱。

因此，合乎需要的是获得备选解决办法，以便获得在环境上比使用SF6的目前的开关设备更友好的紧凑的气体绝缘开关设备。

发明内容

本发明的目标是提供一种开关组件，其可在狭窄空间中使用且冷却得到改进，而且适合在用于中等电压和/或高电压开关设备的开关装置中使用。另一个目标是提供一种紧凑的气体绝缘开关设备(GIS)，其使得使用GWP比SF6更低的绝缘流体成为可能，而且优选地还非常紧凑，以至于它在空间要求方面与SF6紧凑气体绝缘开关设备基本相等。

以上目标由本发明实现。

因此限定一种开关组件，其包括安装到至少部分地导电的壳体上的真空开关，以及用于保持真空开关的真空瓶的真空瓶保持器，真空瓶保持器连接到壳体上，其特征在于，壳体包括在壳体的下端处的至少一个气体进入开口和在壳体的上端处的至少一个气体离开开口，并且在壳体的内部，在至少一个气体进入开口和至少一个气体离开开口之间提供第一自由热对流路径，以便提供冷却。通过提供壳体使得可在壳体的内部实现自由热对流路径，可获得以下优点：实现改进真空开关的冷却的烟囱效应。这例如将使得壳体较小且在较狭窄的空间中使用开关组件成为可能，而且还使得在紧凑开关装置中使用呈热属性比常规SF6更低的气体(诸如例如空气)的形式的绝缘流体成为可能。当考虑到环境影响时，这是非常重要的优点。