一种高压真空断路器极柱的制作方法与工艺

文档序号:13108932
技术领域本实用新型属于真空断路器的技术领域,具体涉及一种高压真空断路器极柱。

背景技术:
真空技术的飞速发展使得真空断路器应用日益广泛,真空断路器主要由导电主回路和操作机构组成,目前导电主回路已经从敞开结构发展成固封极柱式结构。固封极柱是将真空灭弧室浇注在环氧树脂固体绝缘材料中从而形成固封极柱,固封极柱的绝缘性能使外界环境对真空灭弧室的影响降低到最小,也大大提高了真空断路器的绝缘强度,但是由于在工作中,上出线座、真空灭弧室和下出线座等均发热,严重影响断路器的工作性能和使用寿命。随着真空电弧理论研究工作的不断深入和人们对环境的日益重视,真空断路器正在不断的向小型化、大容量和高电压发展,这些都使真空断路器内的温升越来越高。真空断路器的静端和动端处在真空环境中,散热仅能依靠热传导,额定电流较高时温升问题比较突出。温升过高除对导电体材料的机械强度影响很大外,还易使导电体金属材料表面氧化,生成的氧化物又使接触电阻增加而影响断路器的回路电阻以及电气性能,同时温升过热会加速绝缘件的老化。故必须限制断路器各部分导电体的发热导致的温升,及时采取有效措施疏散和排出热量。究其原因,真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源,真空灭弧室的回路电阻通常要占总回路电阻的50%上,静端和动端间隙接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分。低电压小电流真空断路器中,真空灭弧室包括静端、静导电杆、动端和动导电杆,静端和动端接触产生的热量只能通过静导电杆和动导电杆向外部散热。真空灭弧室的静端直接与静支架相连,动端则通过导电夹、软连接与动支架相连,动端的导热路径较长,散热效果差。尤其对于72.5kV电压等级的高电压大电流真空断路器,在工作过程中真空灭弧室将产生大量的热量,其会破坏绝缘结构,降低断路器的使用寿命,甚至导致短路。因此,鉴于动导电杆的导热路径较长,更多地利用静端的散热元件可以有效地将热量导出,改进现有的高压真空断路器极柱的散热结构以解决高电压大电流真空断路器的温升问题迫在眉睫。

技术实现要素:
本实用新型提供了一种高压真空断路器极柱,该高压真空断路器极柱通过设置热管散热器这种散热结构,能够将真空灭弧室产生的热量经由上出线座迅速传导至热管散热器,其导热能力超过任何已知金属的导热能力,达到热量的有效疏散,避免温升给真空断路器造成损害。本实用新型采用如下技术方案:一种高压真空断路器极柱,包括上出线座、真空灭弧室、动导电杆、下出线座和触指弹簧,所述真空灭弧室的内部设有静端和动端并且静端位于动端的上方,静端与上出线座连接,动导电杆设置在真空灭弧室与下出线座之间,并且动导电杆的上部连接动端的下部,动导电杆的下部插接于下出线座内,触指弹簧设置在下出线座内并围绕动导电杆;所述上出线座的下部、所述下出线座的上部和所述真空灭弧室嵌入在环氧树脂骨架中并且由环氧树脂固封;还包括热管散热器,所述热管散热器包括上下连通的翅片式散热部和凸部,所述翅片式散热部的底端设有固定孔并通过所述固定孔固定连接于上出线座的上端,上出线座设有与所述凸部相适配的凹槽。上述的高压真空断路器极柱,所述凸部内设有热管,所述热管包括上模块和下模块,所述下模块与所述凹槽的底部相靠接,所述上模块和下模块之间固封有若干热管管体,所述热管管体内呈负压状态并且由下而上依次设有蒸发段和冷凝段,所述冷凝段延伸至所述翅片式散热部的内部。上述的高压真空断路器极柱,所述热管管体包括管壳,所述管壳的内壁设有吸液芯,所述吸液芯由充满工作液体的毛细多孔材料构成。本实用新型的有益效果如下:(1)本实用新型所述的高压真空断路器极柱,上、下出线座仅部分为环氧树脂固封,剩下的未被环氧树脂固封的为裸露部分,一般的低电压小电流的真空断路器可以将上出线座、下出线座和真空灭弧室全部固封到环氧树脂骨架中,因为其发热量小,通过静导电杆的散热基本可以保证温升不致过高。而对于高电压大电流的真空断路器而言,发热量较大,则需要将上出线座和下出线座部分裸露在外,裸露部分可以起到一定的散热作用,有利于热量的导出。(2)本实用新型在上出线座上增设了热管散热器,热管散热器设有翅片式散热部,翅片式散热部的传热系数高,增大了与外界环境的接触面积,散热性能好;而且成本低,经济性好,在尺寸有限的情况下也能获得较大的散热面积,达到更好的散热效果,鉴于动导电杆的导热路径较长,因此更多地利用静端的散热元件可以有效地将热量导出,这也是将散热器安装在上出线座上的原因,此外散热器的这种安装位置也不会对整个真空断路器的绝缘性能造成影响。热管充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,通过热管将热量迅速传递到热源外,其导热能力超过任何已知金属的导热能力,摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式。热管管体内抽成1.3x(10-1~10-4)Pa的负压后充以适量的工作液体,使紧贴管体内壁的吸液芯(由毛细多孔材料构成)中充满工作液体后加以密封。热管的一端为蒸发段(加热段),另一端为冷凝段(冷却段),根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时吸液芯中的液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体,液体再沿毛细多孔材料依靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不止,热量便由热管的一端传至另—端(即由蒸发段传至冷凝段)。热管工作时利用了三种物理学原理:1)在真空状态下,液体的沸点降低;2)同种物质的汽化潜热比显热高的多;3)毛细多孔结构对液体的抽吸力可使液体流动。热管在实现这一热量转移的过程中,包含了以下六个相互关联的主要过程:1)热量从热源处通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到气-液分界面;2)液体在蒸发段内的气-液分界面上蒸发;3)蒸气从蒸发段流到冷凝段;4)蒸气在冷凝段内的气-液分界面上凝结;5)热量从气-液分界面通过吸液芯、液体和管壁传至冷源处;6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。由此可见,热管是依靠自身内部工作液体的相变来实现传热的传热元件,其内部循环动力是毛细力,热阻很小,因此具有很高的导热能力,在自然对流冷却条件下,热管散热器比实体散热器的性能可提高十倍以上。与银、铜、铝等金属相比,单位重量的热管可多传递几个数量级的热量,能够有效地将真空灭弧室中产生的热量迅速散发出去,减少对断路器造成的损害。此外,热管内腔的蒸气是处于饱和状态,饱和蒸气的压力决定于饱和温度,饱和蒸气从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小,根据热力学可知,温降亦很小,因而热管具有优良的等温性。而且热管可以独立改变蒸发段或冷凝段的加热面积,即以较小的加热面积输入热量,而以较大的冷凝面积输出热量,或者热管可以较大的传热面积输入热量,而以较小的冷凝面积输出热量,这样可以灵活地改变热流密度,增加热管的适用性。热管问世以来,使电力电子装置的散热系统有了新的发展。无论何种散热方式,其最终散热媒介是空气,其他都是中间环节。空气自然对流冷却是最直接和简便的方式,热管使自冷的应用范围迅速扩大。因为热管自冷散热系统无需风扇、没有噪音、免维修、安全可靠,热管风冷甚至自冷可以取代水冷系统,节约水资源和相关的辅助设备投资。此外,热管散热还能将发热件集中,甚至密封,而将散热部分移到外部或远处,能防尘、防潮、防爆,提高电器设备的安全可靠性和应用范围。(3)此外,本实用新型的下出线座内部设置了触指弹簧,触指弹簧围绕着动导电杆,通过伸缩变化可以弹性调节动导电杆与下出线座之间的间隙,使间隙保持在合适的范围,因为间隙过窄会阻碍动导电杆在下出线座内部的上下滑动,间隙过宽则容易使动导电杆和下出线座之间电接触不良,出现断路,通过触指弹簧的设置可以使整个通电回路保持良好的通路状态。本实用新型所述的高压真空断路器极柱,不仅利用了高压真空断路器极柱本体的散热构造,即上出线座和下出线座的裸露部分以及动导电杆,而且在上出线座上增设了热管散热器这种散热元件,从而赋予了静端更好的散热能力。静端的导热路径较短,更多地利用静端的散热结构(即热管散热器)能够将真空灭弧室产生的热量迅速传导出去,迅速降低真空灭弧室的温升,达到热量的有效疏散,避免温升给真空断路器造成损害,尤其对于高电压大电流真空断路器具有很高的实用价值。附图说明图1为实施例1的结构示意图;图2为实施例2的结构示意图;图3为图1中热管散热器的结构示意图;图4为图3中热管散热器的主视图;图5为图4中热管散热器的A-A剖视图;图6为图4中热管散热器的B-B剖视图;图7为图4中热管散热器的C-C剖视图;图8为图4中热管散热器的D-D剖视图。具体实施方式为使本实用新型的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本实用新型作出进一步的说明:实施例1如图1、图3至8所示,一种高压真空断路器极柱,包括上出线座3、真空灭弧室1、动导电杆6、下出线座7和触指弹簧8,所述真空灭弧室1的内部设有静端4和动端5并且静端4位于动端5的上方,静端4与上出线座3连接,动导电杆6设置在真空灭弧室1与下出线座7之间,并且动导电杆6的上部连接动端5的下部,动导电杆6的下部插接于下出线座7内,触指弹簧8设置在下出线座7内并围绕动导电杆6;所述上出线座3的下部、所述下出线座7的上部和所述真空灭弧室1嵌入在环氧树脂骨架2中并且由环氧树脂固封;还包括热管散热器9,所述热管散热器9包括上下连通的翅片式散热部13和凸部14,所述翅片式散热部13的底端设有固定孔15并通过所述固定孔15固定连接于上出线座3的上端,上出线座3设有与所述凸部14相适配的凹槽。所述凸部14内设有热管,热管与翅片式散热部13和凸部14为一体浇铸成型。所述热管包括上模块10和下模块11,所述下模块11与所述凹槽的底部相靠接,所述上模块10和下模块11之间固封有若干热管管体12,上模块10和下模块11起到固定支撑热管管体12的作用,所述热管管体12与上模块10和下模块11的固封方式为:热管管体12与上模块10和下模块11相连通,共同进行固封。热管管体12内呈负压状态并且由下而上依次设有蒸发段和冷凝段,所述冷凝段延伸至所述翅片式散热部13的内部。所述热管管体12包括管壳,所述管壳的内壁设有吸液芯,所述吸液芯由充满工作液体的毛细多孔材料构成。吸液芯的结构可以为轴向沟槽式带筋管芯、烧结金属纤维毡、烧结粉末管芯等,工作液体可以为乙醇、甲醇、乙烷等。实施例2如图2所示,实施例2与实施例1的不同之处在于:热管管体22与上模块20和下模块21的固封方式为:热管管体22单独封装完成后,再与上模块20和下模块21相固封,而且热管管体22穿过上模块20并伸出。本实用新型所述的高压真空断路器极柱,不仅利用了高压真空断路器极柱本体的散热构造,即上出线座3和下出线座7的裸露部分以及动导电杆6,而且在上出线座3上增设了热管散热器9这种散热元件,从而赋予了静端4更好的散热能力。静端4的导热路径较短,更多地利用静端4的散热结构(即热管散热器)能够将真空灭弧室1产生的热量迅速传导出去,迅速降低真空灭弧室1的温升,达到热量的有效疏散,避免温升给真空断路器造成损害,尤其对于高电压大电流真空断路器具有很高的实用价值。以上所述,仅为本实用新型较佳实施例而已,故不能以此限定本实用新型实施的范围,即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化和修饰,皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。...
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