一种强制散热的高压隔离开关的制作方法

1.本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种强制散热的高压隔离开关。


背景技术：

2.高压隔离开关在电力线路中，用以在无负载情况下断开或接通高压电路,以便对高压线路进行转换，改变运行方式，以及对检修的母线与断路器等高压电器设备实行安全的电气隔离。隔离开关的一项重要功能是在合闸状态下能长时间承载额定电流，且导电回路的温升不能超过规定值(gb/t1985有详细要求)。因此，常规高压隔离开关导电回路在设计时需要充分考虑导电零件的材质、通流截面积、导电接触面镀层、零件散热面积等多种因素才能控制隔离开关长期通流的温升。
3.目前市场上应用的隔离开关导电回路均通过选用铝材或铜材、加大通流截面、导电接触面镀银或镀锡、加大零件的散热面积等方式确保隔离开关长期通流时温升满足标准要求，但是此种隔离开关导电回路成本普遍较高，尤其是额定电流4000a及以上双柱水平旋转式隔离开关的导电回路，为确保其具备较好防护功能，其导电基座采用封闭结构，导电基座内散热效果差导致内部温升难以控制。
4.因此，针对上述现象，现有的解决方案是：一是采用自然对流方式进行散热，这种方式的散热效果比较差；另外一种方式，则是在设计时综合考虑发热量及散热量，通过增加通流零件的截面积、选用铜材、导电接触面镀银等方式减少导电回路的发热量，通过增加零件体积以增大散热量，这种方式属于牺牲成本的方式控制温升，成本比较高。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种强制散热的高压隔离开关，引入导电基座散热组件采用分段的触头组件、触指组件，低成本地控制高压隔离开关的温度。
6.本技术实施例的第一方面提供了一种强制散热的高压隔离开关，包括触指侧单元、触头侧单元、第一支柱绝缘子、第二支柱绝缘子和底座，所述触指侧单元安装在所述第一支柱绝缘子上，所述触头侧单元安装在所述第二支柱绝缘子上，所述第一支柱绝缘子和所述第二支柱绝缘子安装在所述底座上；
7.所述触指侧单元包括触指侧导电基座、触指侧导电排和触指组件，所述触指侧导电基座包括第一顶板、第一底板、第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板；所述触指侧导电排的一侧与所述第一侧板相连，所述触指侧导电排的另一侧与所述触指组件相连；所述第一底板上装有第一散热风扇，所述第二侧板上装有第一温控器、第一蓄电池；所述第一温控器用于实时获取所述触指侧导电基座的第一温度数据，并根据所述第一温度数据调整所述第一散热风扇的风力档位和档位工作时间；
8.所述触头侧单元包括触头侧导电基座、触头侧导电排和触头组件，所述触头侧导电基座包括第二顶板、第二底板、第五侧板、第六侧板、第七侧板和第八侧板；所述触头侧导电排的一侧与所述第五侧板相连，所述触头侧导电排的另一侧与所述触头组件相连；所述
第二底板上装有第二散热风扇，所述第六侧板上装有第二温控器、第二蓄电池；所述第二温控器用于实时获取所述触头侧导电基座的第二温度数据，并根据所述第二温度数据调整所述第二散热风扇的风力档位和档位工作时间；
9.所述触指组件与所述触头组件相连。
10.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第一温度数据调整所述第一散热风扇的风力档位和档位工作时间，具体包括：
11.若第一温度数据小于或等于低温阈值，使所述第一散热风扇的风力档位处于第一档位；若第一温度数据小于或等于高温阈值且大于低温阈值，使所述第一散热风扇的风力档位处于第二档位；若第一温度数据大于高温阈值，使第一散热风扇的风力档位处于第三档位；
12.所述低温阈值小于所述高温阈值，所述第一档位的风力小于所述第二档位的风力，所述第二档位的风力小于所述第三档位的风力；所述第一散热风扇工作于所述第一档位时，停止时间占比大于工作于所述第二档位时；所述第一散热风扇工作于所述第三档位时，没有停止时间。
13.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第二温度数据调整所述第二散热风扇的风力档位和档位工作时间，具体包括：
14.若第一温度数据小于或等于低温阈值，使所述第二散热风扇的风力档位处于第一档位；若第一温度数据小于或等于高温阈值且大于低温阈值，使所述第二散热风扇的风力档位处于第二档位；若第一温度数据大于高温阈值，使第二散热风扇的风力档位处于第三档位；
15.所述低温阈值小于所述高温阈值，所述第一档位的风力小于所述第二档位的风力，所述第二档位的风力小于所述第三档位的风力；所述第二散热风扇工作于所述第一档位时，停止时间占比大于工作于所述第二档位时；所述第二散热风扇工作于所述第三档位时，没有停止时间。
16.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第三侧板或所述第七侧板上设有多个出风口，每个出风口处设有一一对应的挡板；所述挡板为d字形板，所述挡板的水平面位于下侧，所述挡板的上侧与所述第三侧板或所述第七侧板之间通过弧形板过渡连接形成封口，所述挡板的下侧与第三侧板或所述第七侧板之间留有间隙。
17.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述触指组件包括触指支持、多个弹簧片和多个触指；
18.其中，触指支持包括相连的第一分段和第二分段；所述第一分段是由一对横板和一个纵板组成的c字形板，所述第二分段是由一对横板以及一个纵板组成的c字形板，且所述第二分段的尺寸小于所述第一分段的尺寸，所述第二分段位于所述第一分段的纵板中部位置；所述第二分段与所述第一分段形成散热空腔；数量相同的触指一侧安装在所述第二分段的两侧横板外壁上，每个触指的另一侧安装有一个弹簧片；
19.所述第一分段的两个横板与所述触指侧导电排相连。
20.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述触头组件包括触头支持和多个触头；
21.其中，触头支持包括第三分段和第四分段；所述第三分段为空心方柱体，所述第三分段内具有散热空腔；所述第三分段一侧安装有多个触头，所述第三分段的另一侧与所述
第四分段相连；
22.所述第四分段与所述触头侧导电排相连。
23.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述触指侧导电基座还包括触指侧太阳能板，所述第二侧板上还装有第一太阳能控制器；所述触头侧导电基座还包括触头侧太阳能板，所述第六侧板上还装有第二太阳能控制器。
24.在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一底板或所述第二底板的中部位置向上凸起。
25.相比于现有技术，本发明实施例提供了一种强制散热的高压隔离开关，实时采集导电基座内部温度并采用多套不同的散热方案来对导电基座内进行散热处理，为散热风扇设置不同的风力档位和档位工作时间，强制调整风扇停止时间占比，避免风扇持续工作而导致风扇自身产生大量的热量加剧导电基座内升温，也能在导电基座内温度超高时能够快速的对导电基座进行降温，利用散热风扇强制对流散热保证了导电基座散热的可靠性和运行的稳定性。
26.此外，还通过不同形状的分段以及散热空腔的配合形成的敞开式结构，来实现有效的散热，避免触头的温度过高；还通过在出风口外侧设置挡板，从而能够对出风口进行保护，避免外界的灰尘从出风口处进入导电基座，或是堵住出风口而影响到导电基座内的散热。
附图说明
27.图1是本发明一实施例提供的一种强制散热的高压隔离开关的结构示意图；
28.图2是本发明一实施例提供的一种触指侧单元的结构示意图；
29.图3是本发明一实施例提供的一种强制散热的高压隔离开关的主视图；
30.图4是本发明一实施例提供的一种强制散热的高压隔离开关的侧视图；
31.图5是本发明一实施例提供中触头组件和触指组件的连接示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.请参照图1，本技术实施例提供了一种强制散热的高压隔离开关，包括触指侧单元a、触头侧单元、第一支柱绝缘子、第二支柱绝缘子1和底座2，所述触指侧单元a安装在所述第一支柱绝缘子上，所述触头侧单元安装在所述第二支柱绝缘子1上，所述第一支柱绝缘子和所述第二支柱绝缘子1安装在所述底座2上。
34.请参见图2-3，所述触指侧单元a包括触指侧导电基座3、触指侧导电排32和触指组件33，所述触指侧导电基座3包括第一顶板35、第一底板36、第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板(附图中37表示四个侧板)；所述触指侧导电排32的一侧与所述第一侧板相连，所述触指侧导电排32的另一侧与所述触指组件33相连；所述第一底板上装有第一散热风扇41，所述第二侧板上装有第一温控器42、第一蓄电池43；所述第一温控器42用于实时获取所
述触指侧导电基座3的第一温度数据，并根据所述第一温度数据调整所述第一散热风扇41的风力档位和档位工作时间。
35.请参见图3，所述触头侧单元包括触头侧导电基座5、触头侧导电排52和触头组件53，所述触头侧导电基座5包括第二顶板、第二底板、第五侧板、第六侧板、第七侧板和第八侧板；所述触头侧导电排52的一侧与所述第五侧板相连，所述触头侧导电排的另一侧与所述触头组件53相连；所述第二底板上装有第二散热风扇，所述第六侧板上装有第二温控器、第二蓄电池；所述第二温控器用于实时获取所述触头侧导电基座5的第二温度数据，并根据所述第二温度数据调整所述第二散热风扇的风力档位和档位工作时间。
36.所述触指组件33与所述触头组件53相连。
37.本发明实施例通过触头侧导电基座5和触指侧导电基座3散热组件(散热风扇、温控器和蓄电池)对导电基座内的空腔进行强制对流散热，使得导电基座内的散热能力大大提升，同等环境及通流水平下，大大降低了导电基座内的温升，实现了导电基座内的温升的自动控制，降低了导电回路的设计成本，减小了导电基座的体积，能够有效控制额定电流4000a及以上大电流产品的温升，确保长期运行过程中温升不超出标准要求。
38.蓄电池获取电力的来源可以是太阳能，也可以外接电源充电，下面实施例均以太阳能作为蓄电池获取电力的来源。需要说明的是，也可以采用其他方式对蓄电池进行电能补充，这里并不是本实施例的核心内容。
39.示例性地，所述触指侧导电基座3还包括触指侧太阳能板34，所述第二侧板上还装有第一太阳能控制器44；所述触头侧导电基座5还包括触头侧太阳能板54，所述第六侧板上还装有第二太阳能控制器。
40.在实际应用中，一般会将触指侧太阳能板34、触头侧太阳能板54倾斜设置，倾斜方向为自上而下逐渐向远离触指侧导电基座3、触头侧导电基座5的一侧倾斜，从而使得两个触指侧太阳能板34、两个触头侧太阳能板54均呈八字形分布。触指侧太阳能板34、触头侧太阳能板54均采用倾斜的设计，一是为了方便形成接收角度，以用于接收太阳光，另一方面也是为了与触指侧导电基座3、触头侧导电基座5之间留下间隙，避免影响到触指侧导电基座3、触头侧导电基座5内部器件的安装。
41.示例性地，所述根据所述第一温度数据调整所述第一散热风扇41的风力档位和档位工作时间，具体包括：
42.若第一温度数据小于或等于低温阈值，使所述第一散热风扇41的风力档位处于第一档位；若第一温度数据小于或等于高温阈值且大于低温阈值，使所述第一散热风扇41的风力档位处于第二档位；若第一温度数据大于高温阈值，使第一散热风扇的风力档位处于第三档位。
43.所述低温阈值小于所述高温阈值，所述第一档位的风力小于所述第二档位的风力，所述第二档位的风力小于所述第三档位的风力；所述第一散热风扇工41作于所述第一档位时，停止时间占比大于工作于所述第二档位时；所述第一散热风扇41工作于所述第三档位时，没有停止时间。
44.下面以触指侧太阳能板34与触指侧导电基座的散热组件为例来做具体的说明(触头侧太阳能板54与散热组件的配合原理与之相同)。
45.散热组件与触指侧太阳能板34配合进行散热的方法为：
46.s1、首先，由第一温控器42对触指侧导电基座3的空腔内的温度进行检测，并将检测结果根据第一温控器42内部的数据库进行对比判断，若检测到的温度低于50℃，则进入步骤s2，若检测到的温度在50-105℃之间，则进入步骤s3，若检测到的温度在105℃以上，则进入步骤s4。换言之，这里将低温阈值设置为50℃，高温阈值设置为105℃。
47.s2、由第一温控器42发送信号给第一散热风扇41内的控制器，再由控制器控制第一散热风扇41打开，采用第一套散热方案，此时，第一散热风扇41启动第一档位，对触指侧导电基座3的空腔内进行吹风散热，第一散热风扇41间隔散热，每次第一散热风扇41的启动持续时间为2-3min，休息的时间为10-15min，在进行散热的同时，第一温控器42保持对触指侧导电基座的空腔内的温度进行检测，重复步骤s1。
48.s3、由第一温控器42发送信号给第一散热风扇41内的控制器，再由控制器控制第一散热风扇41打开，采用第二套散热方案，此时，第一散热风扇41启动第二档位，对触指侧导电基座3的空腔内进行吹风散热，风扇为间隔散热，每次风扇的启动持续时间为15-20min，休息的时间为3-5min，在进行散热的同时，第一温控器42保持对触指侧导电基座3的空腔内的温度进行检测，重复步骤s1。
49.s4、由第一温控器42发送信号给第一散热风扇41内的控制器，再由控制器控制第一散热风扇41打开，采用第三套散热方案，此时，第一散热风扇41启动第三档位，对触指侧导电基座3的空腔内进行吹风散热，第一散热风扇41为持续工作，在进行散热的同时，第一温控器42保持对触指侧导电基座3的空腔内的温度进行检测，重复步骤s1。
50.采用上述步骤来对触指侧导电基座3内的温度进行检测，并及时利用风扇降温，有效控制触指侧导电基座3内的温升。且上述步骤中第一散热风扇41处于第一档位和第二档位时，档位的停止时间占比可以根据实际需要灵活调整。
51.在散热方法的选择上，本发明实施例采用根据基座温度分工作档位和工作时间进行散热：在导电基座内温度较低时，采用风扇低风力、工作时间短、休息时间长的方案来进行散热，使得导电基座内能够长时间处于低温状态，也减少风扇的耗能，在导电基座内温度较高时，采用风扇中风力、工作时间长、休息时间短的方案来进行散热，能够有效的降低导电基座内的温度，同时能够让风扇得到休息，避免风扇持续工作而导致风扇自身产生大量的热量加剧导电基座内升温，在导电基座内温度超高时，采用风扇高风力、持续工作的方案来进行散热，能够快速的对导电基座进行降温，避免导电基座长期处于高温状态，而导致导电基座加速老化等不良后果。
52.示例性地，所述根据所述第二温度数据调整所述第二散热风扇的风力档位和档位工作时间，具体包括：
53.若第一温度数据小于或等于低温阈值，使所述第二散热风扇的风力档位处于第一档位；若第一温度数据小于或等于高温阈值且大于低温阈值，使所述第二散热风扇的风力档位处于第二档位；若第一温度数据大于高温阈值，使第二散热风扇的风力档位处于第三档位。
54.所述低温阈值小于所述高温阈值，所述第一档位的风力小于所述第二档位的风力，所述第二档位的风力小于所述第三档位的风力；所述第二散热风扇工作于所述第一档位时，停止时间占比大于工作于所述第二档位时；所述第二散热风扇工作于所述第三档位时，没有停止时间。
55.示例性地，所述第三侧板或所述第七侧板上设有多个出风口，每个出风口处设有一一对应的挡板38；所述挡板为d字形板，所述挡板38的水平面位于下侧，所述挡板38的上侧与所述第三侧板或所述第七侧板之间通过弧形板过渡连接形成封口，所述挡板38的下侧与第三侧板或所述第七侧板之间留有间隙。
56.请参见图4，四个侧板37包括第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板，其中，第一侧板位于靠近触指侧导电排32的一侧，第二侧板、第四侧板的两侧分别安装有触指侧太阳能板34，在第三侧板上自上而下开有数个出风口，在第三侧板上位于各个出风口处还设置有一一对应的挡板38，挡板38位于第三侧板的外侧，且挡板38覆盖对应的出风口，挡板38为一d字形板，且挡板38的弧形面位于上侧，挡板38的水平面位于下侧，挡板38的上侧与第三侧板之间通过弧形板过渡连接形成封口，挡板38的下侧与第三侧板之间留有间隙，从而形成与出风口相连通的出气通道。通过在出风口外侧设置挡板38，从而能够对出风口进行保护，避免外界的灰尘从出风口处进入触指侧导电基座3内，或是堵住出风口而影响到触指侧导电基座3内的散热。
57.示例性地，所述触指组件33包括触指支持、多个弹簧片331和多个触指332；
58.其中，触指支持包括相连的第一分段333和第二分段334；所述第一分段333是由一对横板和一个纵板组成的c字形板，所述第二分段334是由一对横板以及一个纵板组成的c字形板，且所述第二分段334的尺寸小于所述第一分段333的尺寸，所述第二分段334位于所述第一分段333的纵板中部位置；所述第二分段334与所述第一分段333形成散热空腔；数量相同的触指一侧安装在所述第二分段334的两侧横板外壁上，每个触指332的另一侧安装有一个弹簧片331。
59.所述第一分段333的两个横板与所述触指侧导电排32相连。
60.示例性地，所述触头组件53包括触头支持和多个触头531。
61.其中，触头支持包括第三分段532和第四分段533；所述第三分段532为空心方柱体，所述第三分段532内具有散热空腔；所述第三分段532一侧安装有多个触头，所述第三分段532的另一侧与所述第四分段533相连。
62.所述第四分段533与所述触头侧导电排52相连。
63.请参见图5，触指组件33包括触指支持、弹簧片331、触指332，其中，触指支持包括依次连接的第一分段333、第二分段334，其中，第二分段334位于靠近触头组件的一侧，第一分段333为由一对横板以及一个纵板成型的c字形板，且第一分段333的两个横板通过螺栓、螺母的配合分别与两个触指侧导电排32相固定，第二分段334也为由一对横板以及一个纵板成型的c字形板，且第二分段334的尺寸小于第一分段333的尺寸，第二分段334位于第一分段333的纵板的中部位置，且第二分段334与第一分段333共同配合形成一散热空腔，触指332有数个，分为两组安装在第二分段334的两侧，每组由数个自上而下依次贴合在第二分段334的横板外壁上的触指332共同组成，弹簧片331与触指332一一对应，弹簧片331位于触指332远离第二分段334的一侧，弹簧片331、触指332通过螺栓、螺母的配合与第二分段334相固定。对于触指组件33的设计，采用分段的触指支持来与触指332配合实现触指332的安装，在保证触指332安装稳定的基础上，通过第一分段333、第二分段334以及散热空腔形成的敞开式结构，来实现有效的散热，避免触指332的温度过高。
64.触头组件53包括触头支持、触头531，其中，触头支持包括依次连接的第三分段
532、第四分段533，其中，第三分段532位于靠近触指组件33的一侧，第三分段532呈口字形状(空心方柱体)，在第三分段532内具有一散热空腔，触头531安装在第三分段532远离第四分段533的一侧，第四分段533呈六边形状，在第四分段533内具有一散热空腔，第四分段533与第三分段532的连接处共用同一侧边。对于触头组件53的设计，采用分段的触头支持来与触头531配合实现触头531的安装，在保证触头531安装稳定的基础上，通过形状不同的分段以及散热空腔的配合形成的敞开式结构，来实现有效的散热，避免触头的温度过高。
65.示例性地，所述第一底板36或所述第二底板的中部位置向上凸起。
66.如图2所示，触指侧导电基座3为由第一顶板35、第一底板36、四个侧板37共同连接而成的长方体空心结构，第一底板36的中部位置向上凸起，从而使得整个触指侧导电基座3的截面呈倒凹字形状，采用这样的设计，使得触指侧导电基座3底面不是一个平面，以形成一个避让的空间，从而使得触指侧导电基座3与支柱绝缘子1的顶端之间有一个忍让空间，从而方便触指侧导电基座3与支柱绝缘子1之间的安装。
67.相比于现有技术，本发明实施例提供了一种强制散热的高压隔离开关，实时采集导电基座内部温度并采用多套不同的散热方案来对导电基座内进行散热处理，为散热风扇设置不同的风力档位和档位工作时间，强制调整风扇停止时间占比，避免风扇持续工作而导致风扇自身产生大量的热量加剧导电基座内升温，也能在导电基座内温度超高时能够快速的对导电基座进行降温，利用散热风扇强制对流散热保证了导电基座散热的可靠性和运行的稳定性。
68.此外，还通过不同形状的分段以及散热空腔的配合形成的敞开式结构，来实现有效的散热，避免触头的温度过高；还通过在出风口外侧设置挡板，从而能够对出风口进行保护，避免外界的灰尘从出风口处进入导电基座，或是堵住出风口而影响到导电基座内的散热。
69.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。