一種高壓真空斷路器極柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于真空斷路器的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓真空斷路器極柱。
【背景技術(shù)】
[0002]真空技術(shù)的飛速發(fā)展使得真空斷路器應(yīng)用日益廣泛，真空斷路器主要由導(dǎo)電主回路和操作機(jī)構(gòu)組成，目前導(dǎo)電主回路已經(jīng)從敞開結(jié)構(gòu)發(fā)展成固封極柱式結(jié)構(gòu)。固封極柱是將真空滅弧室澆注在環(huán)氧樹脂固體絕緣材料中從而形成固封極柱，固封極柱的絕緣性能使外界環(huán)境對(duì)真空滅弧室的影響降低到最小，也大大提高了真空斷路器的絕緣強(qiáng)度，但是由于在工作中，上出線座、真空滅弧室和下出線座等均發(fā)熱，嚴(yán)重影響斷路器的工作性能和使用壽命。隨著真空電弧理論研究工作的不斷深入和人們對(duì)環(huán)境的日益重視，真空斷路器正在不斷的向小型化、大容量和高電壓發(fā)展，這些都使真空斷路器內(nèi)的溫升越來(lái)越高。真空斷路器的靜端和動(dòng)端處在真空環(huán)境中，散熱僅能依靠熱傳導(dǎo)，額定電流較高時(shí)溫升問(wèn)題比較突出。溫升過(guò)高除對(duì)導(dǎo)電體材料的機(jī)械強(qiáng)度影響很大外，還易使導(dǎo)電體金屬材料表面氧化，生成的氧化物又使接觸電阻增加而影響斷路器的回路電阻以及電氣性能，同時(shí)溫升過(guò)熱會(huì)加速絕緣件的老化。故必須限制斷路器各部分導(dǎo)電體的發(fā)熱導(dǎo)致的溫升，及時(shí)采取有效措施疏散和排出熱量。
[0003]究其原因，真空斷路器的回路電阻是影響溫升的主要熱源，真空滅弧室的回路電阻通常要占總回路電阻的50%上，靜端和動(dòng)端間隙接觸電阻是真空滅弧室回路電阻的主要組成部分。低電壓小電流真空斷路器中，真空滅弧室包括靜端、靜導(dǎo)電桿、動(dòng)端和動(dòng)導(dǎo)電桿，靜端和動(dòng)端接觸產(chǎn)生的熱量只能通過(guò)靜導(dǎo)電桿和動(dòng)導(dǎo)電桿向外部散熱。真空滅弧室的靜端直接與靜支架相連，動(dòng)端則通過(guò)導(dǎo)電夾、軟連接與動(dòng)支架相連，顯而易見(jiàn)，動(dòng)端的導(dǎo)熱路徑較長(zhǎng)，所以真空斷路器的溫升主要集中在動(dòng)導(dǎo)電桿與導(dǎo)電夾的搭接部位。研究表明，真空斷路器溫升隨著動(dòng)靜觸頭接觸點(diǎn)半徑的增大迅速降低而與接觸點(diǎn)位置無(wú)關(guān)，但當(dāng)接觸點(diǎn)半徑增大至2 mm以后，溫升降低趨勢(shì)已不明顯；真空斷路器溫升隨著導(dǎo)電桿半徑的增大而降低，其中觸頭接觸處溫度降低的趨勢(shì)最為顯著，但當(dāng)導(dǎo)電桿半徑增大至25 _以后，溫升降低趨勢(shì)已不明顯。因此采取這種增加尺寸降低溫升的措施只能取得相當(dāng)局限的效果。尤其對(duì)于72.5kV電壓等級(jí)的高電壓大電流真空斷路器，在工作過(guò)程中真空滅弧室將產(chǎn)生大量的熱量，其會(huì)破壞絕緣結(jié)構(gòu)，降低斷路器的使用壽命，甚至導(dǎo)致短路。因此，改進(jìn)現(xiàn)有的固封極柱的結(jié)構(gòu)，賦予其更為有利的散熱結(jié)構(gòu)以解決高電壓大電流真空斷路器的溫升問(wèn)題迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種高壓真空斷路器極柱，該高壓真空斷路器極柱的散熱結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒄婵諟缁∈耶a(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)至上出線座、下出線座及外部散熱結(jié)構(gòu)，達(dá)到熱量的有效疏散，避免溫升給真空斷路器造成損害。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案: 一種高壓真空斷路器極柱，包括上出線座、真空滅弧室、動(dòng)導(dǎo)電桿、下出線座和觸指彈簧，所述真空滅弧室的內(nèi)部設(shè)有靜端和動(dòng)端并且靜端位于動(dòng)端的上方，靜端與上出線座連接，動(dòng)導(dǎo)電桿設(shè)置在真空滅弧室與下出線座之間，并且動(dòng)導(dǎo)電桿的上部連接動(dòng)端的下部，動(dòng)導(dǎo)電桿的下部插接于下出線座內(nèi)，觸指彈簧設(shè)置在下出線座內(nèi)并圍繞動(dòng)導(dǎo)電桿;所述上出線座的下部、所述下出線座的上部和所述真空滅弧室嵌入在環(huán)氧樹脂骨架中并且由環(huán)氧樹脂固封。
[0006]上述的高壓真空斷路器極柱，還包括導(dǎo)熱石墨片，所述導(dǎo)熱石墨片的中部設(shè)有通孔，所述動(dòng)端的下部形成穿過(guò)并伸出通孔的延伸部，所述延伸部與動(dòng)導(dǎo)電桿的上部連接，導(dǎo)熱石墨片的兩個(gè)端部位于所述動(dòng)導(dǎo)電桿的兩側(cè)且對(duì)稱地固定于下出線座的內(nèi)部。
[0007]上述的高壓真空斷路器極柱，所述上出線座上未被環(huán)氧樹脂固封的裸露部分上安裝有散熱器。
[0008]上述的高壓真空斷路器極柱，所述下出線座上未被環(huán)氧樹脂固封的裸露部分上連接有下絕緣支柱，所述下絕緣支柱的內(nèi)部設(shè)有絕緣拉桿，所述絕緣拉桿固定連接于所述動(dòng)導(dǎo)電桿的下端。
[0009]上述的高壓真空斷路器極柱，所述延伸部設(shè)有外螺紋并通過(guò)外螺紋與所述動(dòng)導(dǎo)電桿的上部螺紋連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明所述的高壓真空斷路器極柱設(shè)置了導(dǎo)熱石墨片這種散熱元件，導(dǎo)熱石墨片是一種全新的導(dǎo)熱材料，散熱效率高、占用空間小、重量輕，沿兩個(gè)方向均勻?qū)幔盁狳c(diǎn)”區(qū)域。導(dǎo)熱石墨片也稱石墨散熱片，散熱片的重要功能是創(chuàng)造出最大的有效表面積，在這個(gè)表面上熱量被轉(zhuǎn)移并傳導(dǎo)至外部。導(dǎo)熱石墨片二維平面內(nèi)具有超高導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱石墨片導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)600?1000W/(m.K)，其導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)于銅的2到3倍，鋁的3到5倍，熱阻抗比銅低20%，比鋁低40%，通過(guò)將熱量均勻的分布在二維平面，使二維平面整個(gè)的熱量分布均勻，消除局部熱點(diǎn)，從而有效的將熱量轉(zhuǎn)移，保證真空滅弧室在可承受的溫度范圍內(nèi)工作。導(dǎo)熱石墨片的化學(xué)成分主要是單一的碳元素，是一種自然元素礦物。碳元素雖然是非金屬元素，但是卻有金屬材料的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，還具有像有機(jī)塑料一樣的可塑性，并且還有特殊的熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性，因此，導(dǎo)熱石墨片應(yīng)用到本發(fā)明所述的高壓真空斷路器極柱中，不僅導(dǎo)熱快、效率高，而且性能十分穩(wěn)定。在本發(fā)明中，導(dǎo)熱石墨片從真空滅弧室的動(dòng)端，經(jīng)由動(dòng)導(dǎo)電桿延伸至下出線座的內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以直接地將動(dòng)端產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)至導(dǎo)熱石墨片上，迅速降低真空滅弧室的動(dòng)端的溫度，再由導(dǎo)熱石墨片將熱量傳導(dǎo)至下出線座，從而將熱量散出去；同時(shí)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也保持了動(dòng)導(dǎo)電桿傳導(dǎo)熱量的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。
[0011]本發(fā)明所述的高壓真空斷路器極柱，上、下出線座設(shè)有未被環(huán)氧樹脂固封的裸露部分，一般的低電壓小電流的真空斷路器可以將上出線座、下出線座和真空滅弧室全部固封到環(huán)氧樹脂骨架中，因?yàn)槠浒l(fā)熱量小，通過(guò)靜導(dǎo)電桿的散熱基本可以保證溫升不致過(guò)高。而對(duì)于高電壓大電流的真空斷路器而言，發(fā)熱量較大，則需要將上出線座和下出線座部分裸露在外，裸露部分可以起到一定的散熱作用，有利于熱量的導(dǎo)出。上出線座裸露部分的上方安裝有散熱器，具有良好的散熱效果，鑒于動(dòng)導(dǎo)電桿的導(dǎo)熱路徑較長(zhǎng)，因此更多地利用靜端的散熱元件可以有效地將熱量導(dǎo)出，這也是將散熱器安裝在上出線座上的原因，此外散熱器的這種安裝位置也不會(huì)對(duì)整個(gè)真空斷路器的絕緣性能造成影響。
[0012]本發(fā)明所述的高壓真空斷路器極柱，下出線座的裸露部分上連接有下絕緣支柱，所述下絕緣支柱的內(nèi)部設(shè)有絕緣拉桿，這些絕緣部件的設(shè)置使外界環(huán)境對(duì)真空滅弧室的影響降低到最小，也大大提高了真空斷路器的絕緣強(qiáng)度;所述絕緣拉桿一端連接所述動(dòng)導(dǎo)電桿，另一端與真空斷路器的操作機(jī)構(gòu)相連接，控制動(dòng)導(dǎo)電桿的上下滑動(dòng)，從而控制真空滅弧室的工作過(guò)程。值得注意的是，本發(fā)明的下出線座內(nèi)部設(shè)置了觸指彈簧，觸指彈簧圍繞著動(dòng)導(dǎo)電桿，通過(guò)伸縮變化可以彈性調(diào)節(jié)動(dòng)導(dǎo)電桿與下出線座之間的間隙，使間隙保持在合適的范圍，因?yàn)殚g隙過(guò)窄會(huì)阻礙動(dòng)導(dǎo)電桿在下出線座內(nèi)部的上下滑動(dòng)，間隙過(guò)寬則容易使動(dòng)導(dǎo)電桿和下出線座之間電接觸不良，出現(xiàn)斷路，通過(guò)觸指彈簧的設(shè)置可以使整個(gè)通電回路保持良好的通路狀態(tài)。
[0013]真空滅弧室的動(dòng)端的延伸部設(shè)有外螺紋，所述導(dǎo)熱石墨片通過(guò)所述通孔套設(shè)在該外螺紋上，動(dòng)導(dǎo)電桿的上端設(shè)有與所述外螺紋相適配的螺紋孔，動(dòng)導(dǎo)電桿通過(guò)螺紋連接套接于延伸部，動(dòng)導(dǎo)電桿的螺紋孔的外圓周壁正好將所述導(dǎo)熱石墨片頂靠在動(dòng)端下部的接觸端面上，導(dǎo)熱石墨片與接觸端面形成較好的貼合，有利于將動(dòng)端的產(chǎn)熱導(dǎo)出。
[0014]本發(fā)明所述的高壓真空斷路器極柱，設(shè)計(jì)了多重散熱結(jié)構(gòu)，主要包括:(I)上出線座和下出線座的裸露部分；(2)動(dòng)導(dǎo)電桿；(3)散熱器；(4)導(dǎo)熱石墨片，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面利用了高壓真空斷路器極柱本體的散熱構(gòu)造，即上出線座和下出線座的裸露部分以及動(dòng)導(dǎo)電桿，另一方面有效地利用了靜端設(shè)置的散熱元件，即散熱器，更為重要的是