本发明专利技术公开了一种大电流开关柜触头散热装置，动触头与静触头通过梅花触头连接；所述梅花触头外侧通过弹簧紧固；所述静触头嵌套陶瓷套环；所述陶瓷套环嵌套热管套环，并通过螺栓紧固；所述平板热管嵌套热管套环；所述触头盒顶部开设两个矩形孔，大矩形孔穿过母排，小矩形孔穿过平板热管；所述翅片套在平板热管表面。本发明专利技术将热量从触头盒内部导出并通过风机进行冷却，通过平板热管将触头系统产生的焦耳热从触头盒内部导出至外部空间，热管表面铺设翅片增大散热面积，结合风机的强制对流作用提升了开关柜的散热性能。升了开关柜的散热性能。升了开关柜的散热性能。
【技术实现步骤摘要】
一种大电流开关柜触头散热装置
[0001]本专利技术属于开关柜散热
，尤其涉及一种基于热管技术的大电流开关柜触头绝缘散热装置
技术介绍
[0002]高压开关柜在电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用。随着电力负荷的不断增大，对12kV
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KYN28A型高压开关柜提出了更高的要求，例如将开关柜的载流量从原先的3000A提升至4000A；另一方面，开关柜的设计生产逐渐走向小型化。随着开关电器向高电压、大电流及小型化、长寿命方向发展，载流量的提升增大了设备的发热功率，并且封闭型的机柜体积的减小将进一步削弱设备的散热性能。
[0003]开关柜的触头部件是开关柜的关键部件之一，开关柜的主要性能及寿命的长短在相当大的程度上取决于触头的性能，触头部件是开关柜的“心脏”部件。而在实际运行过程中，动静触头、梅花触头均在触头盒内，而动静触头位于梅花触头的搭接处，由于接触电阻将导致大量的热量难以散发，导致触头温度过高，直接影响到断路器的运行状态，严重时将导致短路与烧毁事故。
[0004]平板热管属于热管的一种类型，是指形状为平板状的热管，较一般的热管，其形状有利于对集中热源进行热扩散。平板热管具有高效的导热性、热流密度可变性、优良的等温性、热流方向的可逆性、结构适应性等特点，近年来成为电子元件散热的研究热点，但在电力系统领域的热管散热技术研究尚处于起步阶段。
[0005]因此，针对开关柜触头系统发热功率大、散热环境恶劣等问题，提出一种基于热管技术的大电流开关柜触头绝缘散热装置，结合风机的强制对流作用改善开关柜的散热性能，从而进一步提升高压开关柜的送电能力。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于热管技术的大电流开关柜触头绝缘散热装置，旨在提升高压开关柜的触头系统的散热性能，保护断路器的分断能力，进而提高整个电力系统的可靠运行；
[0007]本专利技术提供的技术方案如下所述：
[0008]一种大电流开关柜触头散热装置，包括翅片、平板热管、动触头、梅花触头、陶瓷套环、热管套环、静触头、螺栓、母排、触头盒。所述动触头与静触头通过梅花触头连接；所述梅花触头外侧通过弹簧紧固；所述静触头嵌套陶瓷套环；所述陶瓷套环嵌套热管套环，并通过螺栓紧固；所述平板热管嵌套热管套环；所述触头盒顶部开设两个矩形孔，大矩形孔穿过母排，小矩形孔穿过平板热管；所述翅片套在平板热管表面。
[0009]优选的，所述陶瓷套环的制备材料为电工陶瓷，保证高导热性的同时保证设备的绝缘性能，例如氧化铍瓷、氧化铝瓷等；
[0010]优选的，所述热管套环的制备材料为铜，热管套环下端开设螺纹孔，通过螺栓紧固
连接；
[0011]进一步地，陶瓷套环、热管套环、静触头接触面涂抹导热硅脂，进一步提高散热效果与绝缘性能；
[0012]优选的，所述触头盒制备材料为环氧树脂，触头盒出线端开设两个矩形孔，大矩形孔穿过母排，小矩形孔穿过平板热管，其余部分保持密封以防止粉尘进入触头系统；
[0013]优选的，所述翅片的制备材料、数量、形状、间距根据实际的散热性能进行选择，例如翅片的形状可以为平片、三角形波纹片等；
[0014]优选的，所述热管为平板形状的热管，内部填充的工作介质为水，相容的壳体材料为铜；
[0015]进一步地，平板热管嵌入热管套环，蒸发段位于触头盒内，冷凝段伸出触头盒外，冷凝段的朝向根据实际的风机流向进行调整以达到最佳的散热效果。
[0016]本专利技术提供的大电流开关柜触头绝缘散热装置，通过平板热管将触头系统产生的焦耳热从触头盒内部导出至外部空间，热管表面铺设翅片增大散热面积，结合风机的强制对流作用提升了开关柜的散热性能；另一方面，所采用的电工陶瓷、硅脂等导热绝缘材料保障了开关柜的绝缘性能；因此本专利技术所提供的大电流开关柜触头绝缘散热装置进一步提升了高压开关柜的送电能力与可靠性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术结构示意图
[0018]图2为本专利技术的剖面示意图
[0019]图3为本专利技术开关柜母线室内部部件实施例示意图
[0020]图4为本专利技术开关柜母线室实施例有限元仿真示意图
[0021]图5为本专利技术开关柜母线室实施例自然对流换热仿真结果图
[0022]图6为本专利技术开关柜母线室实施例强制对流换热仿真结果图
[0023]图7为本专利技术开关柜母线室实施例有限元仿真温度分布图
[0024]图中标号：1：翅片；2：平板热管；3：动触头；4：梅花触头；5：陶瓷套环；6：热管套环；7：静触头；8：螺栓；9：母排；10：触头盒；11：开关柜外壳；12：防尘罩；13：风机。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的应用、技术方案及其优势更加清楚明白，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。所描述的实施例仅是本专利技术的部分实施例，并不用以限制本专利技术，凡是在本专利技术的精神和原则内作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
[0026]参照图1、图2所示，动触头3与静触头7通过梅花触头4连接；梅花触头4外侧通过弹簧紧固；静触头7套上陶瓷套环5，陶瓷套环5套上热管套环6，并通过螺栓8紧固，平板热管2嵌入热管套环，触头盒10顶部开设两个大小不同的矩形孔，大矩形孔穿过母排9，小矩形孔穿过平板热管；平板热管2表面设置有强化传热的翅片1。
[0027]参照图3所示，三相导电回路均安装本专利技术的触头散热装置。
[0028]参照图4所示，本专利技术的触头散热装置需要结合安装在开关柜外壳11顶部的风机
13使用，以通过调整风机流速达到理想的散热效果；为了保障风机的安全运行，风机13的外部安装有防尘罩12。
[0029]图3是本专利技术适用于高压开关柜母线室的触头绝缘散热装置的一种具体实施方式。
[0030]首先在静触头、陶瓷套环、热管套环接触面涂抹导热硅脂，然后将陶瓷套环、热管套环依次安装，最后通过螺栓紧固部件。平板热管的另一端从触头盒的出线段与母排一同伸出至开光柜外壳内部，平板热管的冷凝段呈水平放置，表面安装有若干翅片以增大散热面积，用电高峰时打开风机进一步提高散热性能。
[0031]有限元分析
[0032]为验证本专利技术的有效性，采用基于有限元分析法的仿真分析软件验证本专利技术的有效性，仿真模型如图4所示，仿真模型将梅花触头简化为中空的圆柱体，陶瓷套环采用常见的氧化铝陶瓷。
[0033]KYN28A
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12kV高压开关柜稳定运行的交流电电流峰值为3000A，环境温度为303.15K。以梅花触头为始端，沿导线回路每隔一段距离取一截面取平均温度。首先在自然对流条件下对比安装触头绝缘散热装置前后导线回路的温度，仿真结果如图5所示，安装本专利技术的散热装置后触头的温度较安装后平均降低了2.2K,但母排的温度平均升高了8.3K。与未安装本专利技术的散热装置相比，以250mm作为分界点，当距离梅花触头小于250本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大电流开关柜触头散热装置，其特征在于：动触头(3)与静触头(7)通过梅花触头(4)连接；梅花触头(4)外侧通过弹簧紧固；静触头(7)套上陶瓷套环(5)，陶瓷套环(5)套上热管套环(6)，并通过螺栓(8)紧固，平板热管(2)嵌入热管套环，触头盒(10)顶部开设两个大小不同的矩形孔，大矩形孔穿过母排(9)，小矩形孔穿过平板热管；平板热管(2)表面设置有强化传热的翅片(1)。2.根据权利要求1所述的一种大电流开关柜触头散热装置，其特征在于：陶瓷套环(5)制备材料为电工陶瓷，具有良好的绝缘性和导热性，为氧化铍瓷、氧化铝瓷、氮化硼瓷、氮化硅瓷或滑石瓷。3.根据权利要求1所述的一种大电流开关柜触头散热装置，其特征在于：热管套环(6)的制备材料为铜，套环下端开有螺纹孔，通过螺栓(8)紧固连接。4.根据权利要求1所述的一种大电流开关柜触头...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨剑，郑伟，司文荣，傅晨钊，贾晓宇，周子意，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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