一种大电流气体绝缘金属封闭开关设备的换热结构的制作方法

1.本实用新型属于中高压电器技术领域，特别涉及适用于12kv电压等级4000a大电流的气体绝缘金属封闭开关设备的一种大电流气体绝缘金属封闭开关设备的换热结构。


背景技术：

2.大电流c
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gis温升问题是困扰整个行业的主要问题，也是开关设备制造企业的瓶颈问题。
3.现有技术中，针对解决大电流高压气体绝缘金属封闭开关设备的温升问题多采用风机或者热管，如申请号为cn201320717973.8的实用新型公开了“一种散热效果好的大电流高压开关柜”，该实用新型包括一组开关柜本体，在所述开关柜本体前下室内装设两台散热风机，其中一台散热风机安装在断路器室下方，另一台散热风机安装在电缆室下方。该实用新型通过加装散热风机，在柜内每个隔室之间均开有通风孔，使柜内空气得以流通，降低柜内温度，保证柜内原件稳定运行，断路器稳定运行。但是，该实用新型仅采用强制对流方式，存在增加成本、结构复杂的问题。
4.申请号为cn201710587168.0的发明公开了“一种具备散热功能的大电流开关柜后门”，该发明将进线母排运行时产生的热量通过后门板的导热散热功能排出柜外，改善了开关柜运行条件。但是，该发明是在大电流开关柜后门的外侧满布有与大电流开关柜后门垂直设置的管状的铝质散热管，大电流开关柜后门的内侧设置有铜质吸热板，铜质吸热板的内侧满布有与大电流开关柜后门平行设置的管状的铜质吸热管，开关柜后上部聚集的热量，被后门内侧的吸热板很快吸收，之后迅速传递给铝制后门，通过铝制后门外侧的散热管很快排出柜外。也就是说，该发明采用的是热传导方式，是通过后门内侧的铜质吸热板、铝制后门、后门的外侧的铝质散热管的接触实现散热功能的，散热效率低，无法满足气体绝缘金属封闭开关设备的换热要求。
5.申请号为cn202021188636.0的实用新型公开了一种大电流充气柜的散热装置，包括散热箱体和开口管道，开口管道与散热箱体一体成型，开口管道与充气柜的气箱密封连接，所述散热箱体内布设有若干根散热导管，所述散热导管为空心管道，所述散热导管的一端密封连接在散热箱体内腔的顶部壁面，所述散热导管的另一端密封连接在散热箱体的底部壁面；所述散热箱体安装在气箱上时，所述散热导管处于竖直状态，散热装置的外表面顶部通过螺栓安装有引风机。该实用新型通过若干根散热导管加大了充气柜中的热气散热面积，加快了箱体内导热速率，持续不断的带走密封气箱内的热量，增强了箱体的热对流能力。但是，根据该实用新型说明书所述的工作原理可知，该实用新型是将充气柜内温度高的气体与散热装置中温度低的气体进行热量交换，当温度高的气体接触到散热箱体的外表面设置的散热片时，散热片发挥作用，从散热片向散热箱体外部散发热量，促使散热箱体内的气体热量更快的传递到外界，即通过散热片增强箱体内热传导散热能力；当温度高的气体接触到散热箱体内布设有的若干根散热导管时，散热导管内的低温冷空气与散热箱体内的高温气体进行换热，散热导管内的冷空气升温后，散热导管内气流会自下而上流动，带走温
度高的气体热量；当充气柜的气箱内温度迅速升高，充气柜内高温气体输入散热箱体内，散热导管中的气体与散热箱体内的高温气体换热，启动引风机工作，引风机将散热导管内温度高的气体引出外界，保持散热导管内的气体快速流通，加快散热箱体的换热效率。也就是说，该实用新型采用了热传导和强制对流两种方式，其中强制对流是在散热装置的外表面顶部安装有引风机，引风机从散热装置的外表面顶部将散热导管内温度高的气体引出外界，效率较低，而且，根据该实用新型说明书的说明，该实用新型中散热片、散热导管和散热箱体均采用不锈钢材质，不锈钢的优良导热性能以及散热片和散热导管的散热面积有利于提高散热效率。其实，与铜材料相比较，不锈钢的导热性要差很多，由于其导热性能差，也影响该实用新型的散热效果，而且引风机也容易发生故障，影响散热效果，增加维修成本 ，特别是，该实用新型采用的是与充气柜的气箱密封连接的一个散热装置，也就是说，该实用新型是在充气柜外的右侧面又增加了一个散热装置，从整体上加大了大充气柜的体积和占地面积，也加大了大电流充气柜的制造成本和使用成本。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的问题是，克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单、成本低，不加大充气柜的体积，不占用气箱壳体的内部空间，且占地面积小，也不需要外接引风机，不存在后期维护，可以在密闭气室中通过自然对流降低气室内部温度，解决大电流温升问题，满足气体绝缘金属封闭开关设备换热要求的一种大电流气体绝缘金属封闭开关设备的换热结构。
7.本实用新型所采用的技术解决方案包括气箱壳体，所述气箱壳体包括气箱前封板、气箱顶封板、l形气箱后上侧封板、气箱后下侧封板、气箱左侧封板、气箱底封板和气箱右侧封板，所述气箱顶封板的中间加工有矩形开口，在气箱顶封板上面的左边、右边和前边与气箱底封板对应加工有若干个散热管安装孔，在所述气箱顶封板和气箱底封板对应加工的若干个散热管安装孔中均安装有散热管，在每个散热管安装孔周围分别焊接有用于固定t形法兰的焊接螺柱，在气箱顶封板的上表面和气箱底封板的下表面分别安装有t形法兰，在t形法兰与散热管之间安装有第一o型圈，在t形法兰与气箱顶封板之间安装有第二o型密封圈。
8.在所述气箱顶封板和气箱底封板的左边对应安装有3个散热管，在所述气箱顶封板和气箱底封板的右边对应安装有3个散热管，在所述气箱顶封板和气箱底封板的前边对应安装有8个散热管，共有14个散热管，每一个散热管构成一个换热单元，14个散热管在所述气箱顶封板和气箱底封板的左边、右边和前边3个边上对应呈u形布置，与气箱壳体一起构成自然对流换热结构。
9.所述散热管的内径为20～30mm。
10.在所述t形法兰的小直径端面安装有挡圈，在挡圈上加工有径向螺纹孔，并在该径向螺纹孔中安装有内六角锥端紧定螺钉，通过挡圈与内六角锥端紧定螺钉将散热管锁紧固定。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是，
12.本实用新型14个散热管在所述气箱顶封板和气箱底封板的左边、右边和前边3个边上对应呈u形布置，与气箱壳体一起构成自然对流换热结构，使气箱壳体外面的低温气流
直接纵向穿过散热管，与气箱壳体中间的高温气体进行热交换，散热管中的空气受热后顺着散热管自下而上流动，带走温度高的气体热量，通过自然对流将气箱壳体内部的热量直接从散热管中带出气箱壳体外，不存在放电风险。
13.（2）本实用新型14个散热管的位置选择充分考虑了电场特性，都集中于地电位处，保证了绝缘性能，在t形法兰与散热管之间安装有第一o型圈，在t形法兰与气箱顶封板和气箱底封板之间安装有第二o型密封圈，通过散热管与t形法兰之间的双层密封结构，保证了气箱壳体的气密性，试验结果表明，采用本实用新型的技术方案之后，在同样的加热时长及试验环境下，本实用新型与气箱壳体的上封板与后封板原有设置的散热片的共同作用，散热效果可以使12kv电压等级、额定电流为4000a的大电流气体绝缘金属封闭开关设备温度降低10～15摄氏度，解决了大电流温升问题，满足了大电流气体绝缘金属封闭开关设备的换热要求。
14.（3）采用本实用新型方案之后，由于是在气箱壳体本身安装散热管与气箱壳体一起构成自然对流换热结构，所以不需要加大充气柜的体积，也不需要外接引风机，且每一个散热管构成一个换热单元，结构简单，安装方便，散热效率高，占地面积小。
附图说明
15.图1是本实用新型气箱壳体的立体示意图，
16.图2是本实用新型气箱壳体的主视图，
17.图3是图2的俯视图，
18.图4是图2的左视图，
19.图5是本实用新型装配结构主视图，
20.图6是图5的左视图，
21.图7是图5的俯视图，
22.图8是图7的a
‑
a剖视图，
23.图9是图8的b处局部放大图。
24.图中：
25.1.气箱壳体
[0026]1‑
1 .气箱前封板，
[0027]1‑
2. 气箱顶封板，
[0028]1‑
31. 气箱后上侧封板，
[0029]1‑
32. 气箱后下侧封板，
[0030]1‑
4 .气箱左侧封板，
[0031]1‑
5.气箱底封板，
[0032]1‑
6.气箱右侧封板，
[0033]
2. 内六角锥端紧定螺钉，
[0034]
3.第一o型密封圈，
[0035]
4 .第二o型密封圈，
[0036]
5.锁紧螺母，
[0037]
6.气箱上焊接螺柱，
[0038]
7.散热管安装孔，
[0039]
8.散热管，
[0040]
9.挡圈，
[0041]
10. t形法兰。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图提供本实用新型的具体实施方式。
[0043]
如图1～图4所示，本实用新型采用的技术方案包括由无磁不锈钢板经激光切割和焊接而成的气箱壳体1，所述气箱壳体1包括气箱前封板1
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1、气箱顶封板1
‑
2、l形气箱后上侧封板1
‑
31、气箱后下侧封板1
‑
32、气箱左侧封板1
‑
4、气箱底封板1
‑
5和气箱右侧封板1
‑
6，在气箱顶封板1
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2的上面左边、右边和前边与气箱底封板1
‑
5的上面左边、右边和前边对应加工有若干个散热管安装孔7，在每个散热管安装孔7周围分别焊有用于固定t形法兰10的3个焊接螺柱6；
[0044]
如图5～图9所示，在所述气箱顶封板1
‑
2和气箱底封板1
‑
5对应加工的若干个散热管安装孔7中均安装有散热管8，进一步讲，在所述气箱顶封板1
‑
2和气箱底封板1
‑
5的左边对应加工的3个散热管安装孔7中安装有3个散热管8，在所述气箱顶封板1
‑
2和气箱底封板1
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5的右边对应加工的3个散热管安装孔7中安装有3个散热管8，在所述气箱顶封板1
‑
2和气箱底封板1
‑
5的前边对应加工的8个散热管安装孔7中安装有8个散热管8，共有14个散热管8，每一个散热管8构成一个换热单元，14个散热管8在所述气箱顶封板1
‑
2和气箱底封板1
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5的左边、右边和前边3个边上对应呈u形布置，与气箱壳体1一起构成自然对流换热结构，不占用气箱壳体1的内部空间，所述散热管8的内径为20～30mm，所述散热管8由无缝铜管制作，在气箱顶封板1
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2的上表面的焊接螺柱6和气箱底封板1
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5的下表面的焊接螺柱6上分别安装有t形法兰10，并用锁紧螺母5锁紧固定，在t形法兰10的小直径端面安装有挡圈9，在挡圈9上加工有径向螺纹孔，并在该径向螺纹孔中安装有内六角锥端紧定螺钉2，通过挡圈9与内六角锥端紧定螺钉2将散热管8锁紧固定，所述散热管8的上下两端分别贯穿气箱顶封板1
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2和气箱底封板1
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5上安装的t形法兰10和挡圈9，在t形法兰10小直径内壁上加工有上下2道凹槽，并在该上下2道凹槽中分别安装有第一o型圈3，以保证t形法兰10与散热管8之间的气密性， 在t形法兰10大直径端面上加工有凹槽，并在该凹槽中安装有第二o型密封圈4，以保证t形法兰10与气箱顶封板1
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2之间以及t形法兰10与气箱底封板1
‑
5之间的气密性。
[0045]
使用时，将本实用新型安装在大电流气体绝缘金属封闭开关设备的底架上，工作时，由于14个散热管8从气箱壳体1的内部通过并贯穿气箱顶封板1
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2和气箱底封板1
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5的左边、右边和前边，外界空气能够直接纵向穿过散热导管8，与气箱壳体1中间的高温气体进行热交换，散热管8中的空气受热后顺着散热管8的通道自下而上流动，带走温度高的气体热量，通过自然对流将气箱壳体1内部的热量直接从散热管8中带出气箱壳体1外，同时，从散热管8的下部不断有冷空气补入，从而持续不断的带走密封气箱内的热量，通过自然对流降低气室内部的温度。试验表明，在同样的加热时长及试验环境下，本实用新型与气箱壳体1的上封板与后封板原有设置的散热片的共同作用，散热效果可以使12kv电压等级4000a大电流的气体绝缘金属封闭开关设备温度降低10～15摄氏度，不需要加大充气柜的体积，也不需要外接引风机，实现了在密闭气室中通过自然对流降低气室内部温度，解决大电流温
升问题，满足了气体绝缘金属封闭开关设备的换热要求。