[发明专利]用于冷却高压设备中的热气体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及操作高压金属封闭开关设备和控制设备或预装式高压/低压站的人的安全设备，更具体地，涉及用于冷却由内部电弧故障产生的热气体的装置。除了其它事项以外，这些冷却装置可用于通过IEC 62271-200和IEC 62271-202标准的测试，特别是当高压开关设备或控制设备安装在减小的空间中时。它们还可用于将这些标准未涵盖的风险，例如电气室中的压力升高或发生火灾的风险最小化。

在说明书的剩余部分中，术语高压对应于大于1000伏特的交流电压。然而，这种装置也可用于低压开关设备和控制设备。

背景技术

已知的高压金属封闭开关设备和控制设备中的故障模式之一是内部电弧，其是空气中或SF₆(六氟化硫)中导体之间或导体与地之间的短路循环。电弧是电离气体的等离子体，其平衡温度非常高。因为发生在金属外壳内，因此它被称为“内部”。除了短路的经典效应(导体的加热、电磁效应)之外，内部电弧的特征在于传导到流体(气体)的大量能量。能量消耗，在一秒钟内达到几十兆焦耳，产生热效应和压力效应，导致热气体大量排出。在这些气体在不够大的有限容积内膨胀期间或当这些气体通过操作区域时，这给操作人员带来风险。有限容积应被理解为与当气体的膨胀和排出直接发生在变压站(例如局部变压器)外部或通风良好的隔室中而不经过开关设备或控制设备的操作区域时的无限容积相对。

应当注意，在某些情况下，气体通过与烟囱类似的导管从电气室排出到建筑物外部的户外空气中。在其它情况下，气体通过位于金属外壳的面上的孔直接排出到电气室内部，操作人员不能接近该面，其通常是外壳的顶部或后表面。当在金属外壳中发生内部电弧时，故障室中的压力突然增大。从外壳排出的气体的速度非常高，使得热气体的流动可以触碰电气室的顶部和侧壁反弹，从而对身处其中的任何操作人员构成危险。为了限制这些热气体的流动速度并控制其方向，现有技术中的解决方案使用安装在隔室上方的由垂直或水平翅片、重叠格栅类型的金属过滤器构成的缓冲冷却器，或由火山灰型火山岩的组件构成的冷却过滤器。

这些冷却器的缺点在于，一方面，基于火山灰的冷却器具有很少的再现性标准，并且其产生灰尘，这对电介质老化产生影响，另一方面，当金属过滤器由穿孔板或堆叠的金属格栅简单制成时，它们的冷却能力有限。

本发明的目的在于克服如上所述的现有技术的缺点。

发明内容

该目的通过用于冷却由高压金属封闭开关设备或控制设备中的内部电弧产生的热气体的装置来实现。

根据本发明的装置包括具有可变尺寸的肺泡状结构的金属泡沫冷却过滤器，所述肺泡状结构具有叠加和可重复的层，通常称为蜂窝结构。

在第一实施例中，所述金属泡沫过滤器包括连接在一起从而在所有方向上具有开口的球形单元。

在第二实施例中，所述金属泡沫过滤器包括形成六面体网格的单元。

优选地，所述六面体单元的直径在1至4cm范围内。

在第三实施例中，所述金属泡沫过滤器包括形成正方形网格的单元。

在不同的实施例中，所述冷却过滤器由铝或铸铁制成。

铝实际上具有良好的耐腐蚀性，铸铁代表了廉价的解决方案。也可以使用其它金属。

附图说明

参照附图，从以下作为非限制性示例的描述中，本发明的其它特征和优点将变得清楚，其中：

图1示意性示出了根据本发明的优选实施例的冷却过滤器的单元的俯视图；

图2示意性示出了图1的单元的几个侧视图；

图3示意性示出了图1的若干单元的组件的三维视图；

图4示出了冷却过滤器的实施例的示例的局部视图，所述冷却过滤器配备有由图3的组件构成的冷却装置；

图5至图7表示在高压金属封闭开关设备和控制设备或预装式高压/低压站中安装冷却过滤器的三种可能性。

具体实施方式

图1和图2分别示意性地示出了用于制造金属泡沫冷却过滤器的六面体单元2的俯视图和侧视图，所述六面体单元例如由铝或铸铁制成，旨在装备包含HV开关设备或控制设备的金属外壳。金属泡沫冷却过滤器还可安装在预装式高压/低压站或预装式电气室中的两个膨胀容积之间。

图3表示由六个单元2组装获得的3D网格状蜂窝结构。从图3中可以看出，单元2被组装成使得它们中的每一个在所有空间方向上均具有开口。这种结构有利于增加单元内的湍流，增加在内部电弧条件下的热传递。它同时确保高的总孔隙率，基本上限制了过滤器上游的内部压力的增加。因此在不对开关设备或控制设备产生显著影响的情况下获得流动(速度，温度等)增加。