[發明專利]用于冷卻高壓設備中的熱氣體的裝置

在審

• 申請號: 201611273072.9
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106887804A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: T·科爾梅尼耶;J·杜欽
• 申請（專利權）人: 施耐德電器工業公司
• 主分類號: H02B13/025
• 分類號: H02B13/025;H02B1/56
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 陳钘

技術領域

本發明涉及操作高壓金屬封閉開關設備和控制設備或預裝式高壓/低壓站的人的安全設備，更具體地，涉及用于冷卻由內部電弧故障產生的熱氣體的裝置。除了其它事項以外，這些冷卻裝置可用于通過IEC 62271-200和IEC 62271-202標準的測試，特別是當高壓開關設備或控制設備安裝在減小的空間中時。它們還可用于將這些標準未涵蓋的風險，例如電氣室中的壓力升高或發生火災的風險最小化。

在說明書的剩余部分中，術語高壓對應于大于1000伏特的交流電壓。然而，這種裝置也可用于低壓開關設備和控制設備。

背景技術

已知的高壓金屬封閉開關設備和控制設備中的故障模式之一是內部電弧，其是空氣中或SF₆(六氟化硫)中導體之間或導體與地之間的短路循環。電弧是電離氣體的等離子體，其平衡溫度非常高。因為發生在金屬外殼內，因此它被稱為“內部”。除了短路的經典效應(導體的加熱、電磁效應)之外，內部電弧的特征在于傳導到流體(氣體)的大量能量。能量消耗，在一秒鐘內達到幾十兆焦耳，產生熱效應和壓力效應，導致熱氣體大量排出。在這些氣體在不夠大的有限容積內膨脹期間或當這些氣體通過操作區域時，這給操作人員帶來風險。有限容積應被理解為與當氣體的膨脹和排出直接發生在變壓站(例如局部變壓器)外部或通風良好的隔室中而不經過開關設備或控制設備的操作區域時的無限容積相對。

應當注意，在某些情況下，氣體通過與煙囪類似的導管從電氣室排出到建筑物外部的戶外空氣中。在其它情況下，氣體通過位于金屬外殼的面上的孔直接排出到電氣室內部，操作人員不能接近該面，其通常是外殼的頂部或后表面。當在金屬外殼中發生內部電弧時，故障室中的壓力突然增大。從外殼排出的氣體的速度非常高，使得熱氣體的流動可以觸碰電氣室的頂部和側壁反彈，從而對身處其中的任何操作人員構成危險。為了限制這些熱氣體的流動速度并控制其方向，現有技術中的解決方案使用安裝在隔室上方的由垂直或水平翅片、重疊格柵類型的金屬過濾器構成的緩沖冷卻器，或由火山灰型火山巖的組件構成的冷卻過濾器。

這些冷卻器的缺點在于，一方面，基于火山灰的冷卻器具有很少的再現性標準，并且其產生灰塵，這對電介質老化產生影響，另一方面，當金屬過濾器由穿孔板或堆疊的金屬格柵簡單制成時，它們的冷卻能力有限。

本發明的目的在于克服如上所述的現有技術的缺點。

發明內容

該目的通過用于冷卻由高壓金屬封閉開關設備或控制設備中的內部電弧產生的熱氣體的裝置來實現。

根據本發明的裝置包括具有可變尺寸的肺泡狀結構的金屬泡沫冷卻過濾器，所述肺泡狀結構具有疊加和可重復的層，通常稱為蜂窩結構。

在第一實施例中，所述金屬泡沫過濾器包括連接在一起從而在所有方向上具有開口的球形單元。

在第二實施例中，所述金屬泡沫過濾器包括形成六面體網格的單元。

優選地，所述六面體單元的直徑在1至4cm范圍內。

在第三實施例中，所述金屬泡沫過濾器包括形成正方形網格的單元。

在不同的實施例中，所述冷卻過濾器由鋁或鑄鐵制成。

鋁實際上具有良好的耐腐蝕性，鑄鐵代表了廉價的解決方案。也可以使用其它金屬。

附圖說明

參照附圖，從以下作為非限制性示例的描述中，本發明的其它特征和優點將變得清楚，其中：

圖1示意性示出了根據本發明的優選實施例的冷卻過濾器的單元的俯視圖；

圖2示意性示出了圖1的單元的幾個側視圖；

圖3示意性示出了圖1的若干單元的組件的三維視圖；

圖4示出了冷卻過濾器的實施例的示例的局部視圖，所述冷卻過濾器配備有由圖3的組件構成的冷卻裝置；

圖5至圖7表示在高壓金屬封閉開關設備和控制設備或預裝式高壓/低壓站中安裝冷卻過濾器的三種可能性。

具體實施方式

圖1和圖2分別示意性地示出了用于制造金屬泡沫冷卻過濾器的六面體單元2的俯視圖和側視圖，所述六面體單元例如由鋁或鑄鐵制成，旨在裝備包含HV開關設備或控制設備的金屬外殼。金屬泡沫冷卻過濾器還可安裝在預裝式高壓/低壓站或預裝式電氣室中的兩個膨脹容積之間。

圖3表示由六個單元2組裝獲得的3D網格狀蜂窩結構。從圖3中可以看出，單元2被組裝成使得它們中的每一個在所有空間方向上均具有開口。這種結構有利于增加單元內的湍流，增加在內部電弧條件下的熱傳遞。它同時確保高的總孔隙率，基本上限制了過濾器上游的內部壓力的增加。因此在不對開關設備或控制設備產生顯著影響的情況下獲得流動(速度，溫度等)增加。