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文档序号:36405566发布日期:2023-12-16 11:48阅读:13来源:国知局
用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的布置和方法与流程

1.本文的实施例总体上涉及开关设备中的温度控制

具体地,本发明提供了一种用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的布置和方法



背景技术:

2.通常,开关设备是容纳在外壳
(
壳体
)
中的电气组件的集合,用于控制

调节

保护和隔离电力系统中提供的一个或多个电气设备

开关设备主要被用于输电和配电系统

开关设备中的电气组件包括但不限于电气开关

断路器

熔断器

隔离器

继电器

电流和电位互感器

指示仪表

避雷器和控制面板

在操作条件期间,一些电气设备
(
诸如发电机

输电和配电系统
)
在连接至高电源或电网时可能会生成
/
消散热量

特别是,在负载电流下操作期间,电气设备的触头处生成的热量等于
i2r1损耗,其中“i”表示负载电流的值并且“r
1”是触头的电阻

类似地,载流导体生成的热量等于
i2r2,其中“i”表示负载电流的值并且“r
2”是导体的电阻

随着负载电流的值增大,在触头处生成和从导体生成的热量也会增加

根据
iec
等管理标准,指定了开关设备的最大温度和温升
(
即,高于环境温度
)
的极限

例如,当由于较高的负载电流而生成较高的热量时,那么可以提高将开关设备的最大温度和温升控制在指定极限内的复杂性

3.常规上,这种实例通过在开关设备的外壳内实施自然冷却或强制冷却来避免

大多数情况下,空气被用作开关设备的外壳的优选冷却剂

然而,从设计角度来看,控制开关设备的外壳内的温升是一项具有挑战性的任务

因为,针对较高电流
(3150a
以上的范围
)
的开关设备,从设计角度来看,一个挑战是在高横截面

开关设备面板的大小与实现优选介电性能的临界距离之间执行密切的讨价还价

在这种场景中,控制外壳内的温升是复杂的

4.为了克服复杂化,考虑了影响开关设备中的温升的参数进行评估

影响温升的参数包括但不限于电气组件的额定电流

导体的材料

导体的横截面

外壳中的气流

传导表面周围的介质的温度

特别是针对较高电流
(3150a
以上的范围
)
的开关设备,电气组件的额定电流

导体的材料和导体的横截面是不变的

在中压开关设备中,选择更高的导体横截面会导致开关设备的大小和成本增加

因此,为了控制温升,考虑了与外壳中的气流和传导表面周围的介质的温度相关的影响开关设备中的温升的参数

另外,增强来自导体和
/
或气流的传热并且为导体选择适当的材料可以提高传热系数“h”(w/m2)。
根据传热理论,传热系数提高5个单位会导致温升减少
10

15
摄氏度

5.考虑到气流的增强,选择冷却技术是后续的选项

例如,如果在中压开关设备中实施自然冷却,则可能由于气流或循环不足而导致温升增加

另外,没有可以引导气流通过的介质,因此难以增强气流

6.因此,需要一种用于控制开关设备中的温升的布置和方法



技术实现要素:

7.本公开的目的是缓解

减轻或消除现有技术中的一个或多个上面标识的缺陷和缺
点,并且至少解决上述问题

8.鉴于前述内容,本文的实施例提供了用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的布置的第一方面和用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的方法的第二方面

9.根据实施例的第一方面,用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的布置包括开关设备面板的一个或多个触头和至少一个热电设备

开关设备面板的一个或多个触头传递在开关设备中生成的热量

至少一个热电设备包括第一基座和第二基座

至少一个热电设备被适当地安装在开关设备面板的一个或多个触头中的每个触头上,以从开关设备面板的一个或多个触头去除热量

来自开关设备面板的一个或多个触头的热量通过在第一基座和第二基座上产生温差来去除

10.根据一个实施例,开关设备面板的一个或多个触头包括至少一个接触引脚,该接触引脚包括至少两个端部

至少一个接触引脚的一个端部被连接至母线系统的至少一个传入
/
传出端子,并且至少一个接触引脚的另一端部被连接至断路器的至少一个移动触头的至少一个传入
/
传出端子的至少一个郁金香簇触头

断路器的至少一个移动触头生成热量并且将热量传递到至少一个接触引脚

该至少一个接触引脚被认为是开关设备的热区域

11.根据实施例,至少一个热电设备被优选地安装在至少一个接触引脚中提供的空腔的内周中

至少一个热电设备的第一基座朝向至少一个接触引脚定位

至少一个热电设备的第二基座朝向开关设备中的区域定位,从而在至少一个热电设备的第一基座和第二基座上产生温差

第一基座的温度高于至少一个热电设备的第二基座的温度,并且当与至少一个接触引脚的温度相比时,开关设备中的区域处于相对低的温度

12.根据实施例,该布置还包括至少一个风扇,该至少一个风扇使用由于由塞贝克效应在至少一个热电设备的第一基座和第二基座上产生的温差而从至少一个热电设备生成的电力来激活

至少一个风扇激活面板的至少一个接触引脚和断路器的至少一个移动触头周围的强制冷却

13.根据实施例,至少一个风扇与至少一个热电设备一起被定位在至少一个接触引脚中提供的空腔中

至少一个热电设备的第二基座朝向至少一个风扇的外周定位,以在与至少一个接触引脚的温度相比时产生相对低的温度

至少一个风扇还通过多个跳线被附接至至少一个散热器,以将热量进一步从至少一个接触引脚和至少一个郁金香簇触头驱除

多个跳线被提供在至少一个风扇
(105a、105b)
与至少一个接触引脚
(106a、106b)
之间

14.根据实施例,至少一个风扇由包括热塑性塑料

金属合金的材料制成,并且一个或多个触头由包括铝

铜和金属合金的材料制成

15.根据另一实施例,至少一个热电设备被安装在至少一个接触引脚中提供的空腔的内周中

至少一个热电设备被连接至外部电力供应,以在至少一个热电设备的第一基座和第二基座上产生温差

第一基座的温度高于至少一个热电设备的第二基座的温度

16.根据另一实施例,至少一个热电设备的第二基座被定位在开关设备的至少一个接触引脚中提供的空腔的内周中

至少一个热电设备的第一基座朝向至少一个散热器定位,从而通过由珀尔帖效应吸收和释放开关设备中生成的热量来从至少一个接触引脚和断路器的至少一个移动触头去除热量

至少一个散热器被附接到通过至少一个接触引脚提供的多个跳线上

17.根据实施例,在一个或多个触头处传递的热量使用包括
sf6、
空气

真空

其他气体
或流体的介电介质来驱除

在一个方面中,介电介质可以在开关设备面板中具有热管,以从开关设备面板的一个或多个触头驱除热量

在另一方面中,介电介质可以在开关设备面板中不具有热管,以从开关设备面板的一个或多个触头驱除热量

18.根据实施例,在开关设备中提供了一种部件,以通过确定至少一个热电设备中产生的温差来从外部确定至少一个热电设备和
/
或至少一个风扇的操作

19.根据第二方面,用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的方法包括以下步骤:将至少一个热电设备适当地安装在开关设备面板的一个或多个触头中的每个触头上

开关设备面板的一个或多个触头传递在开关设备中生成的热量

至少一个热电设备包括第一基座和第二基座

用于通过热电设备来控制开关设备中的温度的方法包括以下步骤:在至少一个热电设备的第一基座和第二基座上产生温差,并且从开关设备面板的一个或多个触头去除热量

20.根据实施例,开关设备中的开关设备面板的一个或多个触头包括至少一个接触引脚,该接触引脚包括至少两个端部

至少一个接触引脚的一个端部被连接至母线系统的至少一个传入
/
传出端子,并且至少一个接触引脚的另一端部被连接至断路器的至少一个移动触头的至少一个传入
/
传出端子的至少一个郁金香簇触头

断路器的至少一个移动触头生成热量并且将热量传递到至少一个接触引脚

该至少一个接触引脚位于开关设备的热区域

21.根据实施例,该方法还包括:将至少一个热电设备安装在至少一个接触引脚中提供的空腔的内周中

安装至少一个热电设备包括:将至少一个热电设备的第一基座朝向至少一个接触引脚定位,并且将至少一个热电设备的第二基座朝向开关设备中的区域定位

将至少一个热电设备安装在空腔的内周中可以在至少一个热电设备的第一基座和第二基座上产生温差

第一基座的温度高于至少一个热电设备的第二基座的温度

当与至少一个接触引脚的温度相比时,开关设备中的区域处于相对低的温度

22.根据实施例,该方法还包括:提供至少一个风扇,用于利用从至少一个热电设备生成的电力,并且激活至少一个接触引脚和断路器的至少一个移动触头周围的强制冷却

从至少一个热电设备生成的电力是由于由塞贝克效应在至少一个热电设备的第一基座和第二基座上产生的温差

23.根据另一实施例,该方法还包括:将至少一个热电设备安装在至少一个接触引脚中提供的空腔的内周中;以及将至少一个热电设备连接至外部电力供应

被连接至外部电力供应的至少一个热电设备可以在至少一个热电设备的第一基座和第二基座上产生温差

第一基座的温度高于至少一个热电设备的第二基座的温度

安装至少一个热电设备还包括:将至少一个热电设备的第二基座定位在开关设备的至少一个接触引脚中提供的空腔的内周中,并且将至少一个热电设备的第一基座朝向至少一个散热器定位

安装至少一个热电设备可以通过由珀尔帖效应吸收和释放在开关设备中生成的热量来去除来自至少一个接触引脚和断路器的至少一个移动触头的热量

至少一个散热器被附接到通过至少一个接触引脚提供的多个跳线上

24.第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上面结合第一方面描述的那些效果和特征

关于第一方面提及的实施例在很大程度上与第二方面兼容

25.因此,要理解的是,本文公开的内容不被限于所描述的设备的特定组成部分或所
描述的方法的步骤,因为这种设备和方法可以变化

还要理解,本文使用的术语仅用于描述特定实施例,而不旨在是限制性的

应该注意的是,如在说明书和所附权利要求中使用的,术语“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元素,除非上下文另有明确规定

因此,例如对“单元”或“该单元”的引用可以包括若干设备等

此外,词语“包括”、“包含”、“含有”和类似词语并不排除其他元素或步骤

26.通过下面给出的详细描述,本公开将变得显而易见

当结合以下描述和附图考虑时,将更好地了解和理解实施例的这些和其他方面以及本文的本发明的其他目的和优点

附图被并入是为了图示本发明的优选实施例,而不旨在限制其范围

然而,应该理解的是,虽然指示了优选实施例及其许多具体细节,但是以下描述通过图示而非限制的方式给出

在不脱离其精神的情况下,许多配置变化和修改可以在本文中的实施例的范围内进行,并且本文的实施例包括所有这种修改

附图说明
27.详细描述是参照附图来陈述的

在附图中,附图标记的最左边的
(
多个
)
数字标识附图标记首次出现的附图

在不同附图中使用相同的附图标记指示类似或相同的项目

28.图1图示了根据本文的实施例的第一方面的具有用于控制开关设备中的温度的布置的开关设备面板的截面图;
29.图2图示了根据本文的实施例的第一方面的用于控制开关设备中的温度的风扇的透视图;
30.图3图示了根据本文的实施例的第一方面的用于控制开关设备中的温度的布置的前透视图;
31.图4图示了根据本文的实施例的第一方面的用于控制开关设备中的温度的布置的截面后透视图;
32.图5图示了根据本文的实施例的第一方面的用于控制开关设备中的温度的布置的后透视图;
33.图6图示了根据本文的实施例的第二方面的用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的方法;
34.图
7a
图示了示出根据现有技术参考的自由气流条件下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图;
35.图
7b
图示了根据本文的实施例的第一方面的用于在自由气流条件下关联传热系数和周围温差的布置的模拟模型;
36.图
8a
图示了示出根据现有技术参考的
1m/s
气流下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图

37.图
8b
图示了根据本文的实施例的第一方面的用于在
1m/s
气流下关联传热系数和周围温差的布置的模拟模型;
38.图
9a
图示了示出根据现有技术参考的
2m/s
气流下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图;
39.图
9b
图示了根据本文的实施例的第一方面的用于在
2m/s
气流下关联传热系数和周围温差的布置的模拟模型;
40.图
10a
图示了示出根据现有技术参考的
3m/s
气流下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图;以及
41.图
10b
图示了根据本文的实施例的第一方面的用于在
3m/s
气流下关联传热系数和周围温差的布置的模拟模型

具体实施方式
42.参照在以下描述中详述的非限制性实施例,本文的实施例及其各种特征和有利细节被更充分地解释

对众所周知的组件和处理技术的描述被省略,以免不必要地混淆本文的实施例

本文使用的示例仅旨在促进对本文的实施例可以被实践的方式的理解,并且进一步使本领域技术人员能够实践本文的实施例

因此,这些示例不应被解释为限制本文的实施例的范围

43.如上面提及的,需要一种用于控制开关设备中的温度的布置和方法,以通过增强气流来提高传热效率

本文的实施例通过提供一种用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的布置和方法来实现这一点

现在参照附图并且更具体地参照图1至
10a

10b
,其中类似的参考字符在整个附图中一致地表示对应的特征,存在所示的优选实施例

44.图1图示了根据实施例的第一方面的具有用于控制开关设备中的温度的布置的开关设备面板的截面图

热电设备或模块基于诸如珀尔帖效应

塞贝克效应

汤姆逊效应等热电效应原理来操作

热电设备可以被用于加热或冷却目的,或者用于发电

塞贝克效应是将两种不同金属结之间的温度梯度转换为电压

当两种不同金属结之间的温度梯度被形成时,塞贝克效应可以生成电动势
(emf)e
emf

生成的
emf
导致可测量的电流或电压

电流密度“j”由以下给出
[0045][0046]
其中v是可测量的电压,并且总和“σ”是一种材料
/
两种不同金属的电导率

就温差而言并且基于
emf
的产生,塞贝克效应可以被描述为,
[0047][0048]
其中s是塞贝克系数
(
也称为热功率
)
,这是一种材料的性质,而是温度梯度

[0049]
珀尔帖效应是将电压转换为两种不同金属结之间的温度梯度

例如,当电压被施加到热电设备或珀尔帖冷却器时,由于载流子的扩散,热量从珀尔帖冷却器的一侧
/
基座传递到珀尔帖冷却器的另一侧
/
基座,从而产生温差

[0050]
开关设备是容纳在开关设备面板中的电气组件的集合,用于控制

调节

保护和隔离电力系统中提供的一个或多个电气设备

开关设备面板可以被称为外壳

壳体

面板或控制面板

开关设备面板包括但不限于一个或多个触头

用于单相或三相电力供应的母线系统
/
连接

母线连接的传入端子

总线连接的传出端子

断路器

电涌放电器

套管

绝缘体

指示仪表

热管

冷却剂介质

郁金香指状物簇

风扇

一个或多个接触引脚

珀尔帖冷却器或热电设备等

郁金香指状物簇被提供为断路器的移动部分,并且可以被称为郁金香簇触头

[0051]
根据实施例,用于使用热电设备
/
模块控制开关设备中的温度的布置包括开关设备面板
100
的一个或多个触头

热电设备
107、
断路器
108
的移动触头

风扇
105a、105b、
母线
101
以及每个相的母线连接

风扇
105a、105b
的透视图结合图2描述

三相母线系统的每个传入端子
102
被连接至接触引脚
106a、106b
的对应相的套管
(
管口
)109
中的每个套管
(
管口
)109。
开关设备面板
100
的一个或多个触头包括接触引脚
106a、106b。
移动触头包括连接至断路器
108
的郁金香指形物触头簇
104a、104b。
开关设备面板
100
的一个或多个触头传递在开关设备中生成的热量

一个或多个触头包括开关设备面板的移动触头和固定触头

特别地,一个或多个触头包括但不限于断路器的接触引脚

将链路接合至接触引脚和断路器
(cb)
的移动触头的螺栓

跳线和母线连接

母线到母线连接

接头和功率载流链路等

[0052]
根据实施例,热电设备
107
包括第一基座和第二基座

热电设备
107
被适当地安装在开关设备面板
100
的一个或多个触头中的每个触头上

短语“适当安装”在此处可以被称为热电设备的适当地点或位置,其中热电设备可以提供更好的性能并且满足设计约束

因此,热电设备
107
被安装在开关设备面板
100
的一个或多个触头中的每个触头上,通过在第一基座和第二基座上产生温差来从开关设备面板
100
的一个或多个触头去除热量

在实施例中,当目的是生成
emf
时,热电设备
107
可以充当热电发生器

在另一
(
替代
)
实施例中,当目的是冷却或热吸收时,热电设备
107
可以充当热电冷却器

[0053]
根据实施例,接触引脚
106a、106b
包括至少两个端部

接触引脚
106a、106b
的一个端部被连接至母线系统
101
的传入端子
102
或传出端子
103。
接触引脚
106a、106b
的一个端部包括在母线系统
101
的传入端子
102
或传出端子
103
处的外罩
109、110
,以隔离电力供应的每个相的母线连接

接触引脚
106a、106b
的另一端部被连接至断路器
108
的移动触头的传入端子
104a
或传出端子
104b
的郁金香簇触头

断路器
108
的移动触头生成热量并且将热量传递到接触引脚
106a、106b。
接触引脚
106a、106b
被认为是开关设备的热区域

[0054]
根据实施例,热电设备
107
被优选地安装在接触引脚
106a、106b
中提供的空腔的内周中

热电设备
107
的第一基座朝向接触引脚
106a、106b
定位

热电设备
107
的第二基座朝向开关设备中的区域定位,从而在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生温差

热电设备由于由塞贝克效应在热电设备的第一基座和第二基座上产生的温差而生成电压或
emf。
第一基座的温度高于热电设备
107
的第二基座的温度,并且当与接触引脚
106a、106b
的温度相比时,开关设备中的区域处于相对低的温度

[0055]
风扇
105a、105b
使用由于由塞贝克效应在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生的温差而从热电设备
107
生成的电力
(
低电压
)
来激活

风扇
105a、105b
激活开关设备面板
100
的接触引脚
106a、106b
和断路器
108
的移动触头的强制冷却

风扇可以被安装在开关设备面板中的合适地点,靠近热电设备的位置

[0056]
根据实施例,如图1所示,风扇
105a、105b
与热电设备
107
一起被定位在接触引脚
106a、106b
中提供的空腔中

热电设备
107
的第二基座朝向风扇
105a、105b
的外周定位,以在与接触引脚
106a、106b
的温度相比时产生相对低的温度

风扇
105a、105b
还通过多个跳线被附接至散热器
(
附图中未示出
)
,以将热量进一步从接触引脚
106a、106b
和郁金香指状物
/
簇触头
104a、104b
驱除

多个跳线
(
附图中未示出
)
被提供在至少一个风扇
(105a、105b)
与至少一个接触引脚
(106a、106b)
之间

因此,通过在热电设备上产生温差,来自一个或多个触头和
/
或气流的热传递可以使用风扇实施强制冷却来增强

一个或多个触头由包括但不限于铝



金属合金等的材料制成

在考虑成本和性能时,根据中压开关设备中的普遍实践,选择铜作为一个或多个触头的传导材料

[0057]
根据实施例,在开关设备中提供一种部件或控制器,以通过确定热电设备
107
中产生的温差来从外部确定热电设备
107

/
或风扇
105a、105b
的操作

根据实施例,在一个或多个触头处传递的热量使用包括
sf6、
空气

真空

其他气体或流体的介电介质来驱除

在一个方面中,介电介质可以在开关设备面板
100
中具有热管,以从开关设备面板
100
的一个或多个触头驱除热量

例如,介电介质可以被用作热管的工作流体,以提高传热率或热导率

在另一方面中,介电介质可以在开关设备面板
100
中不具有热管,以从开关设备面板
100
的一个或多个触头驱除热量

[0058]
图2图示了根据实施例的第一方面的用于控制开关设备中的温度的风扇
205
的透视图
200。
根据实施例,该布置
(
如图1所描述的
)
还包括风扇
205(
称为图1的风扇
105a、105b)。
风扇
105a

105b
由包括但不限于热塑性塑料

金属合金等的材料制成

[0059]
图3图示了根据实施例的第一方面的图1所描述的布置的前透视图
300。
根据实施例,针对母线连接的每个相,风扇
305r、305b、305y
与热电设备
(
未示出
)
一起被定位在接触引脚
306r、306b、306y
中提供的空腔中

三相母线系统的每个传入端子
302r、302b、302y
被连接至接触引脚
306r、306b、306y
的对应相的套管
(
管口
)309r、309b、309y
中的每个套管
(
管口
)。
[0060]
图4图示了根据实施例的第一方面的图1所描述的布置的截面后透视图
400。
根据实施例,风扇
405r、405b、405y
与热电设备
(
未示出
)
一起被定位在接触引脚
406r
中提供的空腔中

三相母线系统的每个传入端子
402r、402b、402y
被连接至接触引脚
406r
的对应相的套管
(
管口
)409r、409b、409y
中的每个套管
(
管口
)。
[0061]
图5图示了根据实施例的第一方面的图1所描述的布置的后透视图
500。
根据实施例,每个相的风扇
505r、505b、505y
与热电设备
(
未示出
)
一起被定位在每个相的接触引脚中提供的空腔中

三相母线系统的每个传入端子
502r、502b、502y
被连接至接触引脚的对应相的套管
(
管口
)509r、509b、509y
中的每个套管
(
管口
)。
[0062]
根据参照图1的另一实施例,热电设备
107
包括第一基座和第二基座

热电设备
107
被适当地安装在开关设备面板
100
的一个或多个触头中的每个触头上

因此,热电设备
107
被安装在开关设备面板
100
的一个或多个触头中的每个触头上,通过在第一基座和第二基座上产生温差来从开关设备面板的一个或多个触头去除热量

开关设备面板
100
的一个或多个触头包括接触引脚
106a、106b
,该接触引脚包括至少两个端部

热电设备
107
可以是下述另一实施例中的热电发生器

一个或多个触头包括开关设备面板的移动触头和固定触头

特别地,一个或多个触头包括但不限于断路器的接触引脚

将链路接合至接触引脚和断路器
(cb)
的移动触头的螺栓

跳线和母线连接

母线到母线连接

接头和功率载流链路等

热电设备
107
被连接至外部电力供应
(
附图中未示出
)
,以在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生温差

热电设备
107
被适当地安装在开关设备面板
100
的一个或多个触头中

第一基座的温度高于热电设备
107
的第二基座的温度

外部电力供应可以使用外部直流
(dc)
源或交流
(ac)
源来提供给热电设备

[0063]
根据另一实施例,热电设备
107
被安装在接触引脚
106a、106b
中提供的空腔的内周中

热电设备
107
的第二基座被定位在开关设备的接触引脚
106a、106b
中提供的空腔的内周中

热电设备
107
的第一基座朝向散热器定位,从而通过由珀尔帖效应吸收和释放在开关设备中生成的热量来从接触引脚
106a、106b
和断路器
108
的移动触头去除热量

散热器被附接
到通过接触引脚
106a、106b
提供的多个跳线上

因此,来自一个或多个触头和
/
或气流的热传递可以使用风扇实施强制冷却来增强

根据另一实施例,在开关设备中提供一种部件或控制器以确定热电设备
107
的操作
/
操作条件

操作条件可以通过使用诸如热电偶等传感器确定热电设备的第一基座和第二基座的温度来确定

[0064]
根据另一实施例,在一个或多个触头处传递的热量使用包括
sf6、
空气

真空

其他气体或流体的介电介质来驱除

在一个方面中,介电介质可以在开关设备面板
100
中具有热管,以从开关设备面板
100
的一个或多个触头驱除热量

例如,介电介质可以被用作热管的工作流体,以提高传热系数或热导率

在另一方面中,介电介质可以在开关设备面板
100
中不具有热管,以从开关设备面板
100
的一个或多个触头驱除热量

[0065]
图6图示了根据实施例的第二方面的用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的方法
600。
图6中图示的方法作为逻辑流程图中的操作集合,表示可以在硬件

软件

固件或其组合中实施的操作序列

过程被描述的顺序不旨在被解释为限制,并且任何数量的所描述的过程框可以以任何顺序被组合以实施该方法或交替方法

附加地,单独操作可以从方法中删除,而不脱离本文描述的主题的范围

在软件的上下文中,操作表示当由一个或多个处理器执行时执行所列举操作的计算机指令

[0066]
根据实施例的第二方面,一种用于使用热电设备来控制开关设备中的温度的方法
600
包括下述步骤

[0067]
在步骤
602
中,方法
600
包括将热电设备
107
适当地安装在开关设备面板
100
的一个或多个触头中的每个触头上

开关设备面板
100
的一个或多个触头传递在开关设备中生成的热量

热电设备包括第一基座和第二基座

开关设备中的开关设备面板
100
的一个或多个触头包括接触引脚
106a、106b
,该接触引脚包括至少两个端部

接触引脚
106a、106b
的一个端部被连接至母线系统
101
的传入
/
传出端子
102、103。
接触引脚
106a、106b
的另一端部被连接至断路器
108
的移动触头的传入
/
传出端子
104a、104b
的郁金香簇触头

断路器
108
的移动触头生成热量并且将热量传递到接触引脚
106a、106b。
接触引脚
106a、106b
位于开关设备的热区域,因为热量也可以从母线连接

相关接头和高功率载流链路传递

[0068]
根据实施例,方法
600
的步骤
602
还包括将热电设备
107
安装在接触引脚
106a、106b
中提供的空腔的内周中

方法
600
的步骤
602
包括下述步骤:
[0069]
在步骤
604
中,方法
600
还包括将热电设备
107
的第一基座朝向接触引脚
106a、106b
定位

[0070]
在步骤
606
中,方法
600
还包括将热电设备
107
的第二基座朝向开关设备中的区域定位,从而在热电设备
107
第一基座和第二基座上产生温差

第一基座的温度高于热电设备
107
的第二基座的温度

例如,第一基座是释放热能的热基座,而第二基座是吸收热能的冷基座

进一步地,当与接触引脚
106a、106b
的温度相比时,开关设备中的区域处于相对低的温度

[0071]
在步骤
614
中,方法
600
包括在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生温差

由于在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生温差,因此通过塞贝克效应生成电力
(
低压电力
)。
[0072]
在步骤
616
中,方法
600
还包括提供风扇
105a、105b
,用于利用由于由塞贝克效应在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生
(
步骤
614)
的温差而从热电设备
107
生成的电


风扇
105a、105b
和热电设备
107
被定位在接触引脚
106a、106b
中提供的空腔中

进一步地,热电设备
107
的第二基座朝向风扇
105a、105b
的外周定位,以在与接触引脚
106a、106b
的温度相比时产生相对低的温度

风扇
105a、105b
被用于从接触引脚
106a、106b
和断路器
108
的移动触头的郁金香簇
(
郁金香指状物
)
触头
104a、104b
驱除热量

风扇
105a、105b
通过多个跳线被附接至散热器
(
附图中未示出
)
,以将热量进一步从接触引脚
106a、106b
驱除

多个跳线
(
附图中未示出
)
被提供在至少一个风扇
(105a、105b)
与至少一个接触引脚
(106a、106b)
之间

[0073]
在步骤
618
中,方法
600
包括从开关设备面板
100
的一个或多个触头去除热量

进一步地,步骤
618
导致从接触引脚
106a、106b
和断路器
108
的移动触头去除热量

[0074]
根据另一实施例,方法
600
的步骤
602
还包括将热电设备
107
安装在接触引脚
106a、106b
中提供的空腔的内周中,并且还包括:
[0075]
在步骤
608
中,方法
600
还包括将被安装在一个或多个触头中的热电设备
107
连接至外部电力供应,以在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生温差

进一步地,被安装在接触引脚
106a、106b
中提供的空腔的内周中的热电设备
107
被连接至外部电力供应,以在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生温差

第一基座的温度高于热电设备
107
的第二基座的温度;例如第一基座是释放热能的热基座,而第二基座是吸收热能的冷基座

[0076]
在步骤
610
中,方法
600
还包括将热电设备
107
的第二基座定位在开关设备的接触引脚
106a、106b
中提供的空腔的内周中;
[0077]
在步骤
612
中,方法
600
还包括将热电设备
107
的第一基座朝向散热器定位,从而通过由珀尔帖效应吸收和释放在开关设备中生成的热量来从接触引脚
106a、106b
和断路器
108
的移动触头去除热量

散热器被附接到通过接触引脚
106a、106b
提供的多个跳线上

[0078]
在步骤
614
中,方法
600
还包括在热电设备
107
的第一基座和第二基座上产生温差;以及
[0079]
在步骤
618
中,方法
600
还包括从开关设备面板
100
的一个或多个触头去除热量

进一步地,步骤
618
从接触引脚
106a、106b
和断路器
108
的移动触头去除热量

[0080]
根据实施例,方法
600
还包括使用包括
sf6、
空气

真空

其他气体或流体的介电介质来驱除在一个或多个固定触头处传递的热量

介电介质可以在开关设备面板
(100)
中具有热管,以从开关设备面板
(100)
的一个或多个触头驱除热量

在另一方面中,介电介质可以在开关设备面板
100
中不具有热管以从开关设备面板
100
的一个或多个触头驱除热量

该方法还包括:通过确定在热电设备
(107)
中产生的温差来从外部确定热电设备
(107)

/
或风扇
(105a、105b)
的操作

因此,来自一个或多个触头和
/
或气流的热传递可以使用风扇和温差实施强制冷却来增强

[0081]

7a
图示了示出根据现有技术参考的自由气流条件下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图
700a。
该曲线图图示了铜在自由对流中的平均传热系数与温差

温差是从导体的温度
(t
tube

t
cond
)
与周围介质的温度
(t
surr
)
之间的差异获得的

从铝

铜和铁导体的各种实验中获得了与传热系数相关的数据

自由对流中的传热系数在铝
(13

21)w/m2.k、

(12

16)w/m2.k
和铁
(11

16)w/m2.k
的范围内

因此,确保了周围气流的改进导致更好的传热系数

[0082]

7b
图示了根据实施例的第一方面的用于在自由气流条件下关联传热系数和周
围温差的布置的模拟模型
700b。
执行热模拟以分析一个或多个触头或导体的传热系数和温度的影响

热模拟是使用已知的模拟技术来执行的

考虑到传热系数为
10(w/m2.k)
,并且传导表面与周围介质之间的温差从
5℃
变化到
10℃。
在接触引脚中可以观察到的最大绝对温度为
122℃。
[0083]

8a
图示了示出根据现有技术参考的
1m/s
气流下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图
800a。
该曲线图图示了铜在气流
1m/s
下的平均传热系数与温差

温差是从导体的温度
(t
tube

t
cond
)
与导体的周围温度
(t
surr
)
之间的差异获得的

[0084]

8b
图示了根据实施例的第一方面的用于在
1m/s
气流下关联传热系数和周围温差的布置的模拟模型
800b。
执行热模拟,以分析在强制气流速度
1m/s
下一个或多个触头的传热系数和温度的影响

考虑到传热系数为
22(w/m2.k)
,并且传导表面与周围介质之间的温差从
5℃
变化到
10℃。
在接触引脚中可以观察到的最大绝对温度为
91℃。
这种考虑可以被视为在接触引脚的内周中以
1m/s
的气流速度操作的风扇的实施方式

[0085]

9a
图示了示出根据现有技术参考的
2m/s
气流下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图
900a。
该曲线图图示了铜在气流
2m/s
下的平均传热系数与温差

温差是从导体的温度
(t
tube

t
cond
)
与导体的周围温度
(t
surr
)
之间的差异获得的

[0086]

9b
图示了根据实施例的第一方面的用于在
2m/s
气流下关联传热系数和周围温差的布置的模拟模型
900b。
执行热模拟,以分析在强制气流速度
2m/s
下一个或多个触头的传热系数和温度的影响

考虑到传热系数为
36(w/m2.k)
,并且传导表面与周围介质之间的温差从
5℃
变化到
10℃。
在接触引脚中可以观察到的最大绝对温度为
70℃。
这种考虑可以被视为在接触引脚的内周中以
2m/s
的气流速度操作的风扇的实施方式

[0087]

10a
图示了示出根据现有技术参考的
3m/s
气流下的平均传热系数相对于温差的变化的曲线图
1000a。
该曲线图图示了铜在气流
3m/s
下的平均传热系数与温差

温差是从导体的温度
(t
tube

t
cond
)
与导体的周围温度
(t
surr
)
之间的差异获得的

发现铝在强制对流中的传热系数在
(59

64)w/m2.k
范围内并且空气速度为
3m/s。
铜和铁的强制对流传热系数的对应值分别约在
(60

65)w/m2.k

(55

60)w/m2.k
之间

[0088]

10b
图示了根据实施例的第一方面的用于在
3m/s
气流下关联传热系数和周围温差的布置的模拟模型
1000b。
执行热模拟,以分析在强制气流速度
3m/s
下一个或多个触头的传热系数和温度的影响

考虑到传热系数为
54(w/m2.k)
,并且传导表面与周围介质之间的温差从
5℃
变化到
10℃。
在接触引脚中可以观察到的最大绝对温度为
59℃。
这种考虑可以被视为在接触引脚的内周中以
3m/s
的气流速度操作的风扇的实施方式

[0089]
上述用于控制温度的布置和方法的优点增强了来自一个或多个触头
(
例如热导体

跳线

母线连接等
)

/
或气流的热传递,并且导致了传热系数的增大

进一步地,可以控制由于开关设备中的温升而引起的损耗

另外,从设计的角度来看,与常规的冷却布置相比,用于控制温度的布置具有成本效益

由于在高横截面

开关设备面板的大小与实现优选介电性能的临界距离之间不需要讨价还价

这种布置提高了开关设备的总体性能

[0090]
具体实施例的前述描述将充分揭示本文的实施例的一般性质,本领域技术人员可以通过应用当前知识在不偏离一般概念的情况下针对各种应用容易地修改和
/
或适应这种具体实施例,因此,这种适应和修改应该并且旨在被包含在所公开的实施例的等效物的含义和范围内

要理解的是,本文使用的措辞或术语是用于描述而非限制的目的

因此,虽然
本文的实施例已经根据优选实施例描述,但是本领域技术人员将认识到,可以在本文描述的实施例的范围内用修改来实践本文的实施例

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