载流节段、用于冷却该载流节段的方法以及电气设备技术

本发明专利技术涉及载流节段、用于冷却该载流节段的方法以及电气设备，具体而言，载流节段(1)包括：至少一个电流导体(2)，防护罩(3)，其至少部分围绕该电流导体；以及用于该电流导体的壳体(4)。壳体围绕防护罩。利用绝缘流体填充在电流导体和防护罩之间的第一间隙(5)和在防护罩和壳体之间的第二间隙(6)。载流节段包括至少一个用于冷却电流导体的管(9)，管至少布置在第一间隙之内并且包括至少一个第一管区段(1a)和至少一个第二区段分(1b)。第一管区段延伸穿过防护罩。第二管区段围绕至少该电流导体的至少一个局部(2a)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于中压和高压
并且涉及载流节段(current-carryingsegment)、电气设备(例如气体绝缘的开关装置)、以及用于冷却载流节段的方法，所有主题根据相应独立权利要求的前序部分。
技术介绍
气体绝缘的开关装置具有保护供电系统的主要功能，例如在发生短路和过载故障电流的情况下维持对未受影响的电路的服务时。开关装置也提供电路与电源的绝缘。其也通过允许多于一个源供给负载而被用于加强系统可用性。存在多种类型的开关装置，气体绝缘的开关装置为其中一个类型。优选的用于隔绝导体和触点(contact)的气体为SF6(A氟化硫)，但是也使用其它流体，例如绝缘油。在设计开关装置时考虑的一个方面是这样的事实，即，在不同部分之间在导体和触点电阻上的电阻的或欧姆的损耗导致该开关装置的加热并可进一步导致系统失效。除了其它因素(amongst others)，加热水平取决于与电阻损耗相关的流过导体的电流值。因此，在某些情况下强制提供导体的合适冷却以用于防止损坏并遵守限定用于可接受的温度极限的标准。例如，在低电流时绝缘气体的自然对流对于冷却导体可为充分的。然而，在耗散功率范围具有矩形应用电流时，在一定电流水平之上需要更强力的冷却机构。德高专利申请文件DE 10 2008 049 435 Al公开了汇流排布置，其包括至少两个在其之间带有间隙的部分导体(partial conductor)。汇流排被装入封装(encapsulating)壳体中且被绝缘气体包围。由于部分导体的所公开的布置，得到气体的更好的流动并且相应地引起部分导体的更好的冷却性。所提出的加强方式(enhancement)的不足是，部分导体被限制在一定的结构(configuration)上。此外，该布置不能说明加强了单个导体的冷却。
技术实现思路
本专利技术的目的为，提供载流节段和带有具有加强的冷却机构的这种载流节段的电气设备。根据本专利技术，该目的通过提供载流节段实现，该载流节段包含至少一个电流导体、至少部分地围绕该电流导体的防护罩(shield)以及用于该电流导体的壳体(尤其为用于相对于环境封装该电流导体的气密性壳体)。壳体围绕防护罩。利用绝缘流体填充在电流导体和防护罩之间的第一间隙以及在防护罩和壳体之间的第二间隙。载流节段包括至少一个用于冷却电流导体的管，其至少布置在第一间隙之内。管包括至少一个具有用于流体的进入口的第一管区段和至少一个具有用于流体的出口的第二管区段。第一管区段延伸穿过防护罩，并且第二管区段至少围绕电流导体的一部分。此外，该目的通过提供包括至少一个根据本专利技术的载流节段的电气设备实现。尤其地，该电气设备为气体绝缘的开关装置、发电机断路器、高压断路器或负载切断分离器(load-break disconnector)。本专利技术的另一目的为，提供用于高效地冷却电气设备的方法。该目的通过用于冷却根据本专利技术的电气设备的至少一个电流导体的方法实现。在第一步中，将电流施加到电流导体，以使得其由于其损耗(例如电阻损耗或感应损耗)而加热。在第二步中，通过以这样的方式产生绝缘流体的对流而冷却电流导体，即，相对于重力来自第二间隙的底部部分的冷的流体基本上与重力的方向相反地流入较低的管区段，随后进入第二管区段，穿过在第二管区段的内壁和在电流导体的被包围的局部(portion)中的外壁和/或切口之间的间隙，最后离开进入第一或第二间隙。此外，公开了至少一个根据本专利技术的用于提供发电机断路器、高压断路器或负载切断分离器的冷却的载流节段的用途。所述载流节段或设备的优点分别为，通过利用这样的事实(即，流体的密度随着温度的增加而降低)高效地冷却电流导体的可能性。因此，当流体被导体加热时，在管之内的流体上升。结果，来自第一和/或第二间隙底部的冷的流体被吸入管中。向上行进的加热的流体离开管，再次冷却并且朝向第一和/或第二间隙的底部落下。以这种方式，流体流或流体循环形成。尤其地，在流体为气体的情况中，管作为“烟筒”起作用，在管中使用烟囱效应以用于冷却电流导体。如已知的那样，冷的气体比热的气体重。相应地，在壳体中的冷的绝缘气体倾向于集中在壳体和防护罩的底部。与此相反地，热的气体上升到壳体和防护罩的顶部。在开关装置之内存在不均勻的温度时(这经常由于所述热部位(hot spot)引起)，存在自然的气体循环或热对流，分别发生在第一间隙和第二间隙之内。记住这点并考虑没有本专利技术的管子的导体，位于在导体的表面处的热区域附近的气体加热并且立刻仅仅上升到防护罩的顶部或仅仅上升到壳体的顶部。因此，对于冷却导体合适的气体传输，仅仅可发生在第一或第二间隙的上半部。因此，传统的冷却是低效的，因为在壳体的底部的最冷的气体(其具有最高的冷却潜力)没有被使用，并且至少在一些情况中，自然对流仅仅独立地发生在防护罩之内，并且如有可能完全(if at all)发生在防护罩之外。通过使用本专利技术的管可能的是，“泄放(tap) ”在壳体底部的较冷的流体池，并且同样使用其高冷却潜能。通过在管之内围绕导体的局部(优选地热区域)且使管在其纵向上从壳体的底部的附近朝向壳体或防护罩的顶部延伸，可能的是，强迫在底部处的冷的气体行进穿过管并且高效地冷却导体的热的区域。这已经实现，因为来自在热的区域中的导体表面周围的热的流体将朝向顶部上升穿过管并将在其之前的位置处产生负压，从而较冷的流体通过第一管区段的进入口(进入口到达第二间隙的较低的部分)被吸入，并且以对流的方式输送通过管，从而使压力分配平衡(level out)。由此，通过管产生泵效应(pumpingeffect)，因为管在其进入口处延伸到在封装的较低区域处的较冷的气体储存器中，并且在其出口处进入在封装的较高的区域处的较暖的气体储存器中。附图说明从从属权利要求和现在借助于附图的以下描述中得到本专利技术的其它实施例、优点以及应用。其中图1显示了简化的流体绝缘的电气设备的横截面，图2显示了根据现有技术的载流节段的纵向剖面图，图3显示了根据本专利技术的载流节段的第一实施例的纵向剖面图，图4显示了根据本专利技术的载流节段的第一实施例的透视图，以及图5-8显示了根据本专利技术的载流节段的第二、三、四和五实施例的纵向剖面图。部分地未示出对于理解本专利技术不必要的元件。相同的元件由相同的参考标号命名，为了简化在随后的附图中其也可被省略。所解释的实施例是本专利技术对象的示例并且其不具有限制效果；可在权利要求的范围内以不同方式实施本专利技术，例如，为了描述附图，将绝缘流体假设为气体，然而，也可使用其它合适的绝缘流体、例如油。具体实施例方式图1显示了简化的气体绝缘的开关装置的横截面。电流导体2在纵向方向Z上延伸。防护罩3部分地围绕该电流导体2。用于相对于环境封闭或封装导体节段的壳体4围绕该防护罩3。在电流导体2和防护罩3之间的第一间隙5和在防护罩3和壳体4之间的第二间隙6充填有绝缘气体、优选为SF6。防护罩3防止在导体2和壳体4之间的放电。方向y相应于垂直方向。图2显示了根据现有技术的载流节段的纵向剖面图。由保持元件7支撑防护罩3。位于第一和第二间隙5，6中的绝缘气体冷却电流导体2。在图2中以简化的方式示出如何实现冷却。箭头代表气体流动的路径。如已知的那样，由于在整体布置之内的温度不同，在第一和第二间隙5，6中存在气体循环。对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·伊奥尔达尼迪斯，T·W·施拉普弗，R·卡尔韦特，B·加莱蒂，U·克吕西，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：