[发明专利]具有冷却装置的高压断路器

说明书

本发明申请为2005年11月16日提交的申请号为200510114948.0、发明名称为“具有冷却装置的高压断路器”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及断路器技术领域。其涉及一种断路器以及一种用于冷却断路器的内导体的方法，如在独立专利权利要求的前叙项中所要求的。

背景技术

如此的断路器和如此的方法例如从EP 1 022 830 A1得知。在该文档中，提供风扇以便于冷却断路器的在壳体内的内导体，借助于所述风扇产生绕内导体流动的环流。以该方式循环的气体吸收来自内导体的热损失，并且然后将这些热损失排放到壳体的内面。壳体又将热排放到壳体外部的周围空气。内导体的冷却意味着可以承载较大的电流。

如此的设置具有这样的缺点：其是有源的，即其必须被驱动。例如风扇电源的故障导致冷却故障，并可迅速导致超过断路器的最大允许温度限制值。如此的冷却系统还需要定期维护以便确保风扇的正确工作。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供不具有以上所述缺点的最初提及类型的断路器和用于冷却断路器的内导体的方法。一个特定目标是创造一种带有无源的和(实际上)免维护的冷却系统的断路器。

该目的通过具有独立专利权利要求的特征的设备和方法而实现。

其内导体(还可被称为有源部分)被冷却的断路器可以承载比未冷却的断路器高的电流，同时服从由相关标准所规定的温度限制值。所提供的冷却设备越有效地耗散在内导体上产生的热损失，断路器的电流承载能力可因此以越大的程度增加。

根据本发明的断路器具有伸长的内导体和如壳体一样包围内导体的外导体(其还可被称为无源部分或返回导体)，特征在于至少一个热管被提供以耗散来自内导体的热能(通常针对所有热损失)，并且具有绝缘空心体以形成电绝缘间隙。热管有利地从内导体延伸到接近于外导体，直到外导体为止，或者特别有利地到外导体之外。

热管是用于通过在称为蒸发器的热管段中蒸发工质，以及通过在称为冷凝器的热管段中冷凝工质来耗散热的装置，具有被提供用于将工质从冷凝器返回到蒸发器的装置。热管有利地被密闭地密封，由此使得有可能在其中产生闭合回路。伸长的或管状的热管形状是有利的，但不是必要的。空心体可简单的用作将工质从冷凝器返回到蒸发器的装置，并且可被如此设置以使液体工质通过重力来载运，或不然有可能使用借助于毛细作用力将工质送回的材料。

具有绝缘空心体的如此的热管可桥接电势差，特别是存在于内导体和外导体之间的高电压。在热管中提供的工质的蒸发可因此发生在与工质的冷凝不同的电势。

热管是无源冷却设备，其不需要电源或任何其它供给。作为具有密闭地密封的回路的冷却系统，其一般不需要维护且通常可不需维护地工作几年或几十年。

热管和外导体不必要接触。它们有利地彼此机械连接，或彼此成为整体。例如，外导体可有利地支持热管的冷凝器段。然而，热管和外导体有利地彼此电连接，特别是被接地。

通常，内导体为管状或空心圆柱状。承载返回电流的外导体形成通常是接地的封装。在工作期间，在内导体和外导体之间存在高电压。

断路器的额定电压大于1kV，或事实上具有10kV的数量级，或不然它们是几十kV到几百kV。(由雷击(lightning strike)引起的)过压典型地从100kV直到几百kV。断路器中的电流和返回电流具有1kA或10kA(额定电流)的数量级，且经常是20kA到30kA；短路电流近似地大一个数量级。断路器被设计用于100kW或几百MW数量级的功率水平，或高达千兆瓦范围。如此的电流、电压以及功率水平使断路器的物理实施和例如中压或低压断路器不需要的断路器设计对称性成为必要。

待耗散的热基本上由内导体中的电阻损失产生。还可发生另外的损失，例如，如趋肤效应(skin effect)导致的损失，或涡电流损失以及滞后损失。

热管有利地包含工质，用于通过在称为蒸发器的热管段中蒸发工质并且通过在称为冷凝器的热管段中冷凝工质来耗散热能，其中冷凝器与外导体紧密热接触和/或具有用于热排放的设备，并且其中蒸发器与内导体紧密热接触。

紧密热接触得到特别有效的冷却。无源冷却设备可有利地用作用于热排放的设备。热有利地排放到包围外导体的周围空气。例如，可提供冷却肋装置，其附着到外导体，或者热管的外壁可例如通过折叠来形成冷却肋。