[发明专利]带有热平衡器具的开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及特别用于气体绝缘开关设备(gas insulated switch gears)的开关装置(switching device)、中压或高压分站(substation)和热平衡方法。

背景技术

例如由文件EP 1863052A1得知用于高强度电流的通断的开关装置。在共同的壳体内布置了两个导体部件。所述导体部件彼此是可电连接的。两个导体布置在填充有绝缘气体的共同的壳体中。已知这种开关装置借助于可动导体在两个导体部件之间进行电连接。问题是由于不同的截面积、电阻和电流密度的分布，会出现不平衡的温度分布。特别是在断路器的所谓的额定电流触点附近的区域中，将出现温度升高。由于特别是这个区具有距热沉(如，举例而言，壳体)的更大的距离，所以散热可能是成问题的。

发明内容

因此，本发明的目标是改善在这种开关装置或采用这种装置的分站的内部所产生的热量的耗散，从而扩大该开关装置的使用温度范围。

该问题由包括在权利要求1中所陈述的特征的开关装置、根据权利要求14所述的分站和根据权利要求15所述的热平衡方法来解决。

根据本发明，开关装置包括可电连接的第一导体部件和第二导体部件。第一导体部件和第二导体部件布置在壳体的容积中，壳体填充有绝缘气体作为绝缘介质。用语导体部件在下文中将宽泛地理解为暴露于高电压或高强度电流中的至少一个的电有源部件(active part)。所述第一导体部件的第一区借助于热管组件连接到所述第一导体部件的第二区上，从而使得第一区和第二区之间的热连接由至少一个热管组件形成。第二区定位在距第一区一定距离处，从而使得第二区定位成参照于电流方向相对于第一区偏移。当电流流(current flow)特别是额定电流流在开关装置的运行状态期间沿着电流路径穿过开关装置时，所述第一导体部件的第一区和第二区处于不同的温度水平。因此，热管组件将改善开关装置的温度分布。与现有技术相反，在开关装置内部产生的热量的传导不是仅由导体部件本身内的热传导和热量的对流来完成，而是还借助于热管组件而得到显著增强。避免了温度热点，且更大的面积可有效地有助于热耗散。

该问题进一步由包括至少一个如以上所描述的开关装置的、根据权利要求14所述的中压或高压分站、特别是气体绝缘分站来解决。

该问题还由根据权利要求15所述的、开关装置的热平衡方法来解决。

该热平衡方法包括下列步骤。在壳体内的容积内部以可连接的方式提供第一导体部件和第二导体部件，该壳体填充有绝缘介质。另外，提供了在第一导体部件的第一区和第一导体部件的第二区之间的热连接。第二区定位在距第一区一定距离处，而且当电流流在开关装置的运行状态期间沿着电流路径穿过开关装置时，所述第一导体部件的第一区和第二区处于不同的温度水平。在第一区处，工作介质在该至少一个热管组件中蒸发。热管组件内部的工作介质的相转变温度优选为约90摄氏度至115摄氏度。然后工作介质在第二区处冷却并再次冷凝。因此，在开关装置的运行状态中，第一区借助于由至少一个热管组件所形成的该至少一个热连接而得到冷却，而第二区被加热。因此，热管组件将改善开关装置的温度分布。

在根据本发明的意义中的热管组件是连接着处于不同温度水平的两个区域的任何种类的封闭容积。该封闭容积包括连接热管组件的冷端和热端的至少一个毛细管。在热管组件的热端处，容积内部的工作介质蒸发。蒸气将流到热管组件的冷端，在冷端处蒸气冷凝。在蒸气冷凝之后，液体将借助于毛细管而被传送回热端。虽然非常类似于热虹吸管那样地起作用，但是这种热管组件允许沿任何定向的布置。

另外的有利方面在从属权利要求中阐述。

特别有利的是，同样地，将另外的热管组件布置成与第二导体部件连接。通常，热区在第一导体部件和第二导体部件之间的电触点附近。就如已针对第一导体部件的热管组件而解释过的那样，当额定电流在开关装置的操作期间流过时，第二导体部件的第一区和第二区也处于不同的温度水平。因为两个导体部件均由于其各自的热管而展现出了改善的温度分布，所以温差补偿得到进一步的改善。进一步地尤其有利的是，将该至少一个热管组件和/或该至少一个另外的热管组件定位在第一导体部件和/或第二导体部件内部(该第一导体部件和/或第二导体部件是空心的)。结合到空心的导体部件的内部容积中有助于实现开关装置的较小的整体尺寸。特别地，已经被使用的壳体在将来同样可被使用而不需要新的设计。