[发明专利]一种固体绝缘开关设备的散热装置及其散热方法

说明书

技术领域：

本发明涉及高压开关设备领域，尤其涉及一种固体绝缘开关设备的散热装置及其散热方法。

背景技术：

在高压开关设备领域，固体绝缘是未来的发展方向。本发明所涉及的是固体绝缘设备的散热问题。在高压电器中，最棘手的两个问题，一个是绝缘问题，一个是发热问题。由于固体绝缘减小了整个结构的尺寸，导体之间的连接变得很紧凑，距离也很短，导体封闭在固体绝缘内部，散热困难，严重制约了固体绝缘的载流水平。

在7.2kV～40.5kV高压领域，近几年，国内外著名的大公司都开展了固体绝缘开关设备的研发，最有代表意义的是日本东芝公司最新研制出中压固体绝缘开关设备（SIS)。国内也有数家著名大公司开始智能化环保型固体绝缘开关设备的探索研究。

固体绝缘开关设备的导体封闭在固体绝缘内部，散热困难，严重制约了固体绝缘的载流水平，而现有的固体绝缘散热还是传统的直接空气散热，目前世界领先水平的10kV产品,最大额定电流只能达到1200A，远远的不能满足电力工业的要求。

固体绝缘技术:以多层介电常数不同的绝缘层用于真空灭弧室（见附图1）为例，露出真空灭弧室16两端的主电路导体端部，首先用环氧树脂之类的绝缘材料模制设置第一绝缘层17，然后在第一绝缘层17的表面上进行如喷砂处理，提高了接合性后，用环氧树脂之类的绝缘材料模制设置第二绝缘层18。在第二绝缘层18的外壳上设置例如喷涂碳涂料之类的导电性涂料而形成的接地层19。

可见开关设备的导体封闭在固体绝缘内部，散热困难，严重制约了固体绝缘的载流水平，而现有的固体绝缘散热还是传统的直接空气散热。

发明内容：

为了弥补现有技术问题，本发明的目的是提供一种固体绝缘开关设备的散热装置及其散热方法，通过合理新颖的散热结构，配合固体绝缘技术，通过热传导、热辐射、热对流技术，把热量散发出去，降低固体绝缘设备的温升，提高设备的额定电流，满足电力工业大电流设备的要求。

本发明的技术方案如下：

固体绝缘开关设备的散热装置，其特征在于：包括一次导体，所述的一次导体外包覆有固体绝缘层，固体绝缘层外包覆有正六边形蜂窝散热器，正六边形蜂窝散热器上下端的固体绝缘层外紧密套装有均压环，均压环与正六边形蜂窝散热器紧密接触。

所述的固体绝缘开关设备的散热装置，其特征在于：所述的均压环采用金属导热材料制成的金属环，六边形蜂窝散热器也采用金属导热材料制成，金属环与六边形蜂窝散热器接触面为平面，其外壁及中心孔两端均圆弧过渡。

所述的固体绝缘开关设备的散热装置，其特征在于：所述的正六边形蜂窝散热器由若干个正六边形蜂窝单元组合构成筒体形，正六边形蜂窝单元截面为正六边形的柱状筒体，正六边形蜂窝单元轴线方向朝向整流板型蜂窝散热器轴线方向垂直。

所述的固体绝缘开关设备的散热装置，其特征在于：所述的正六边形蜂窝散热单元的高度和其截面的正六边形外接圆直径比值一般为0.5~1。

所述的固体绝缘开关设备的散热装置，其特征在于：所述的正六边形蜂窝散热器在大电流设备中应用时，外壁上还可设有倾斜且间隔分布的导流风槽。

一种固体绝缘开关设备的散热装置的散热方法，其特征在于，包括如下步骤：在固体绝缘设备中的一次导体工作时产生的热量将热传导传递到固体绝缘层，固体绝缘层中的热量经热传导、热辐射、热对流从正六边形蜂窝散热器及均压环把热量散发出去，降低固体绝缘设备温升，提高固体绝缘设备的额定电流。

本发明的优点是：

本发明通过六边空柱窝状结构的散热结构，配合固体绝缘技术，通过热传导、热辐射、热对流技术，把热量散发出去，降低固体绝缘设备的温升，提高设备的额定电流，满足电力工业大电流设备的要求。

附图说明：

图1为真空灭弧室的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的大电流结构示意图。

图4为本发明正六边形蜂窝单元的外接圆直径d对散热和电场分布影响曲线图。

图5为本发明正六边形蜂窝单元高径比η=h/d对蜂窝当量导热系数的影响曲线图。

具体实施方式：

参见附图：

固体绝缘开关设备的散热装置，包括一次导体1，一次导体1外包覆有固体绝缘层2，固体绝缘层2外包覆有正六边形蜂窝散热器4，正六边形蜂窝散热器4上下端的固体绝缘层2外紧密套装有均压环3，均压环3与正六边形蜂窝散热器4紧密接触。