一种用于一次高压设备的散热器件论文和设计-曾曌

全文摘要

本实用新型属于散热装置的技术领域，公开了一种用于一次高压设备的散热器件，包括呈回转体结构的本体，所述本体的上下表面分别与不同的器件相连，在所述本体上由中心向外均匀间隔设置有多个通孔，呈辐射状，多个所述通孔均设置于通风处。本实用新型通过在回转体结构的本体上设置辐射状的通孔，增加了通流面积，从而增加了本体的有效散热面积，从而有效改善与之连接的发热器件的散热，并且，在本体与部件的连接部位设置有银涂层，减小了两者之间的接触电阻，减少发热，其他部位采用磨砂处理，增大表面粗糙度，以提高辐射发射率，从而提高散热效率。

主设计要求

1.一种用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：包括呈回转体结构的本体，所述本体的上下表面分别与不同的器件相连，在所述本体上由中心向外均匀间隔设置有多个通孔，呈辐射状，多个所述通孔均设置于通风处。

设计方案

2.根据权利要求1所述的用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：所述通孔呈长条形。

3.根据权利要求2所述的用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：所述通孔靠近本体中心的一端窄，另一端宽。

4.根据权利要求1所述的用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：所述通孔远离本体中心的一端与本体边缘之间留有指定距离，所述本体的上下边缘均设置有圆倒角，所述圆倒角的半径不大于本体厚度的一半。

5.根据权利要求4所述的用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：对于35kV～550kV电压等级的于一次高压设备，所述圆倒角的半径设置在R10～R50之间。

6.根据权利要求1所述的用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：所述本体的上下表面分别通过焊接或螺栓与不同的器件连接，除了连接部位，其余部分均设置有磨砂处理层，所述连接部位设置有多个螺栓孔，所述螺栓穿过螺栓孔将本体与不同的器件连接。

7.根据权利要求6所述的用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：所述连接部位设置在本体的中心，或者所述连接部位设置有多个，对称设置在本体的边缘，所述连接部位对应设置有凹槽，所述螺栓孔设置在凹槽内，所述凹槽的表面设置有银涂层，其边角均设置有圆倒角。

8.根据权利要求6所述的用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：在所述不同器件上与本体的连接处设置切面，所述切面处设置有高活性铝填料，所述焊接采用全周焊。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及散热装置的技术领域，尤其涉及一种用于一次高压设备的散热器件。

背景技术

在高压输配电等领域中，一次高压电器设备在工作中会产生大量的热。如果不能将这些热量及时散走，将会导致设备的温度不断上升，使得材料的物理、化学性能逐渐变化，降低其机械性能和电气性能，进而影响设备的运行稳定性和使用寿命，轻则导致高压电器的工作故障，重则造成严重事故。因此，为了确保高压电器在工作年限内可靠的工作，如何保证一次高压电器设备的良好散热具有重要的意义。

传统的一次高压设备受限于工作环境的要求，通常无法采用外加的散热方式。比如考虑到电场分布，难以在导流件上焊接散热翅片，从可靠性和安全角度考虑，通常也不适合采用强迫风冷或者液冷。因此，对于那些发热量较大的部件，常见做法是简单的增大部件尺寸和通流面积，以求增大散热面积，降低导流件损耗。但是，一方面，很多情况下由于整体间隔的限制，难以增大部件尺寸和通流面积；另一方面，增大部件尺寸和通流面积也会带来成本的大幅增加，且由于交流集肤效应的存在，所以效果也不一定明显。

此外，部分一次高压设备中(比如进出线套管)需要对接线端子附近电场进行均压，因此通常在设备顶部使用均压环。但均压环的使用却存在着运输安装不便(容易磕碰变形)，设备制造成本较高等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于一次高压设备的散热器件，解决现有一次高压设备无法设置散热翅片，难以进行强迫风冷和液冷，只能通过增加设备尺寸来降温等问题。

本实用新型可通过以下技术方案实现：

一种用于一次高压设备的散热器件，其特征在于：包括呈回转体结构的本体，所述本体的上下表面分别与不同的器件相连，在所述本体上由中心向外均匀间隔设置有多个通孔，呈辐射状，多个所述通孔均设置于通风处。

进一步，所述通孔呈长条形。

进一步，所述通孔靠近本体中心的一端窄，另一端宽。

进一步，所述通孔远离本体中心的一端与本体边缘之间留有指定距离，所述本体的上下边缘均设置有圆倒角，所述圆倒角的半径不大于本体厚度的一半。

进一步，对于35kV～550kV电压等级的于一次高压设备，所述圆倒角的半径设置在R10～R50之间。

进一步，所述本体的上下表面分别通过焊接或螺栓与不同的器件连接，除了连接部位，其余部分均设置有磨砂处理层，所述连接部位设置有多个螺栓孔，所述螺栓穿过螺栓孔将本体与不同的器件连接。

进一步，所述连接部位设置在本体的中心，或者所述连接部位设置有多个，对称设置在本体的边缘，所述连接部位对应设置有凹槽，所述螺栓孔设置在凹槽内，所述凹槽的表面设置有银涂层，其边角均设置有圆倒角。

进一步，在所述不同器件上与本体的连接处设置切面，所述切面处设置有高活性铝填料，所述焊接采用全周焊。

本实用新型有益的技术效果在于：

通过在回转体结构的本体上设置辐射状的通孔，既增加了本体的有效散热面积，又强化了本体的对流换热，从而有效改善与之连接的发热器件的散热；并且，除了部件连接处，其他部位采用磨砂处理，增大表面粗糙度，以提高辐射发射率，从而提高散热效率，螺栓连接处采用银涂层，焊接连接处填充高活性铝料，减小接触电阻，降低发热量；并且，通过本体边缘处两个大圆角的作用，本体对上下部件连接处的高电压起到很好的均衡作用，可以直接取代连接处的均压环，在提高设备可靠性的基础上进一步降低成本；另外，结构简单，操作方便，具体很强的市场推广价值。

附图说明

图1为本实用新型的实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例一中的散热器件的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例二的结构示意图；

其中，1-本体，2-螺栓孔，3-上接线端子，4-套管，5-长条形通孔，6-圆倒角，7-圆形凹槽，8-真空断路器，9-连接凹槽。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提供了一种用于一次高压设备的散热器件，包括呈回转体结构的本体，该本体的上下表面分别与不同的器件相连，在该本体上由中心向外均匀间隔设置有多个通孔，呈辐射状，多个通孔均设置于通风处，在正常运行过程中，通孔与水平地面垂直。该通孔可呈长条形，两端采用圆弧过渡，也可以使其两端的大小不一样，其中靠近本体中心的一端窄，另一端宽。长条形较圆形更增加在本体上的有效换热面积，从而增加散热的通流面积，进而增加有效的散热面积。

为了进一步提高散热效率，该本体的上下表面的中心分别通过焊接或螺栓与不同的器件连接，对应螺栓的连接部位设有银涂层，而对应焊接的连接部位则设置有高活性铝填料，减少两者之间的接触电阻，其余部分均设置有磨砂处理层，经过磨砂处理后，增加了表面粗糙度，从而提高了表面发射率，提高散热效率。

另外，对于35kV～550kV电压等级的器件，很多微小的尖角或者边缘都有可能会使得局部场强达到5000kV\/mm，从而产生局部放电。因此，在实际运行过程中，一般都需要采用均压环来均衡周边电场，避免局部场强过高。通过将本体的上下边缘做圆倒角处理，优选其圆倒角的半径等于本体厚度的一半，根据电压等级，半径的大小通常在R10～R50之间选择，可满足局部场强要求，即可取代广泛使用的均压环。

对于电压等级较低、不需要使用均压环的器件，本体也可根据需要设置较小的圆角，以降低加工成本。连接部位可以对应设置有凹槽，银涂层设置在凹槽表面，螺栓孔可以设置在凹槽内，其边角均可以设置有圆倒角，凹槽可以设置有多个，一个在中间，两个在周边，中间的一个可以用于下表面的器件连接，周边的两个可以用于上表面的器件连接，同一个器件通过两个凹槽与本体相连，可以降低接触电阻，减少热量的产生。

焊接方式可以采用全周焊，同时，在不同器件上与本体的连接处设置切面，在切面处设置有高活性铝填料，然后再采用全周焊进行焊接，可以起到更好的导流和导热作用。

以下通过两个具体实施例具体说明本使用新型的实施。

实施例一：

如图1和2所示，为应用于某气体绝缘金属封闭开关GIS间隔中套管的应用示意图。该本体1采用铝圆盘结构，在圆盘的中心位置开螺栓孔2，便于连接下导电杆和上接线端子3，其中下导电杆设置在套管4内部。在连接部位涂覆银涂层，以减小两者之间的接触电阻。从圆盘中心的连接部位开始向外均匀间隔设置有多个长条形通孔5，直到距圆盘边缘指定距离为止，呈辐射状绕圆盘一周，形似“太阳花”，其指定距离不小于圆盘厚度，其条形通孔5的数量和大小决定了增加的散热面积，各个条形通孔5之间最小距离可以根据实际散热需求而定。

同时，将圆盘的上下边缘处采用圆倒角6处理，其圆角半径优选为圆盘厚度的一半，最低不小于25毫米，本实施例设置为30毫米，因此，从侧面看来，圆盘边缘处为一个均匀的、直径等于或略小于圆盘厚度的近似半圆，以便均衡上接线端子的周边电场，避免尖端放电，从而取代均压环。

另外，除了连接部位和边缘的半圆环面，圆盘上下两个表面均进行磨砂处理，增大表面粗糙度，以提高辐射发射率，从而提高散热效率。

试验结果表明，应用该散热器件后，上接线端子各处温升降幅在25K以上。

实施例二：

如图3所示，为应用于某直流断路器的应用示意图。在该应用案例中，根据产品需求，上接线板的连接部位由中间直出改至两边平出，且无需均压环，因此，在该应用案例中对实施例一中的本体1结构进行了一定的调整，仅体现散热作用。

该本体1仍采用铝圆盘结构，在圆盘的中心加工圆形凹槽7和螺栓孔2，便于连接下部真空断路器8，在圆盘两边加工用于连接上接线板的连接凹槽9，在连接凹槽9表面、以及本体1与下部真空断路器8的接触面涂覆银涂层，以减小接触面之间的接触电阻。在圆盘的圆形凹槽7开始向外开设多个长条形通孔5，直到距圆盘边缘一定距离为止，呈辐射状绕圆盘一周，形似“太阳花”。其条形通孔5的数量和大小决定了增加的散热面积，各个条形通孔5之间最小距离可以根据实际散热需求而定。

除了连接凹槽9，以及本体1与下部真空断路器8的接触面，圆盘上下两个表面均进行磨砂处理，增大表面粗糙度，以提高辐射发射率，从而提高散热效率。

试验结果表明，应用该散热盘后，上接线板各处温升降幅在23K以上。

本本实用新型通过在回转体结构的本体上设置辐射状的通孔，增加了本体的有效散热面积，从而有效改善与之连接的发热器件的散热；并且，除了部件连接处，其他部位采用磨砂处理，增大表面粗糙度，以提高辐射发射率，从而提高散热效率，螺栓连接处采用银涂层，焊接连接处填充高活性铝填料，减小接触电阻，降低发热量；同时，还在本体的边缘做一定大小的圆角处理，使其具有均压作用，节约了器件使用数量，降低了生产成本，另外，结构简单，操作方便，具体很强的市场推广价值。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。

设计图

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主设计要求

设计方案

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