技术摘要：
一种易散热的气体绝缘金属封闭开关柜，其柜顶设有散热顶盖(11)，开关柜的内部分为前柜(7)、中柜(23)和后柜(25)；中柜(23)中部以气室支架(24)固定支撑有方形气室(20)，方形气室(20)包括出线套管(8)、铜母线(18)、4#内锥(17)和试验接头(2#内锥)(21)的发热元件均匀分散地  全部
背景技术：
系列气体绝缘金属封闭开关柜C-GIS属于中压领域的配电设备，电压等级一般为 7.2～40.5kV，电流等级一般分为630A、1250A、2000A、2500A、3150A，气室由不锈钢板焊接而 成，一次通流部分封装在密闭的气室内，气室内部充相对气压为0.02～0.05兆帕，气体一般 为纯SF6气体、压缩空气、压缩N2、压缩CO2、CF4、C-C4F8、C3F8、C2F6、CF3I，以及SF6与上述气 体的混合气体。系列气体绝缘金属封闭开关柜适用于7.2～40.5kV输配电系统中以接受和 分配电能，实现对电力系统在正常运行和故障情况下实时控制、保护、测量、监视、通讯等功 能。适用于电力、冶金、港口、建筑、化工、电气化铁道等场所作控制和保护之用，特别适应地 下、高原、冻土、沿海、潮湿等恶劣环境条件下使用。随着更多的用户对系列气体绝缘金属封 闭开关柜小型化、免维护要求的认可，该系列产品大量的使用于各种不同的场所，也随之带 来了对额定电流的等级要求越来越高。2000A、2500A的电流等级已被行业内大量使用，部分 行业和一些场所更是要求使用1.1×2500A和1.1×3150A的电流等级。 与空气绝缘金属封闭开关柜相比，在相同电流等级的条件下两种开关柜的发热功 率基本相当，但空气绝缘金属封闭开关柜比气体绝缘金属封闭开关柜体积大很多，整体散 热面积也大很多，其散热效果更好。空气绝缘金属封闭开关柜一次回路部分一般设有母线 室、断路器室和电缆室，各个隔室间一般以金属隔板隔开，防护等级一般为IP2X，其各个隔 室间可以通过对流的方式进行热量交换，较高温度区域的热量可以通过对流的方式把热量 传递到较低温度的区域，空气绝缘开关柜许多位置都开有散热孔，可以实现与外界环境的 对流，或者用安装风机的形式实现强迫对流；从根本上解决了开关柜温升超标的问题。 气体绝缘金属封闭开关柜的一次回路部分同样设有母线室、断路器室和电缆室， 由于设计思路的不同，一般分为双气室结构和单气室结构。双气室结构是将母线部分和三 工位隔离/接地开关密封与一个气室中，称为母线室，将断路器密封于另外一个气室中，称 为断路器室，两个气室通过镶嵌固体绝缘法兰使一次导电部分相连接。单气室结构是将母 线部分采用固体绝缘包封技术包封，三工位隔离/接地开关和断路器密封于一个气室中，并 设计特殊的绝缘锥使绝缘母线与密封气室内的一次导电部分连接。不管是双气室结构还是 单气室结构，为了防止绝缘气体的泄漏，一次导电部分和绝缘气体完全封闭在密封的气室 中，气室的防护等级一般为IP65～IP67。气室之间以及气室对外部很难依靠气体对流的方 式将发热部件的热量带走。同时，为了降低铁磁涡流损耗带来的发热，满足耐腐蚀和高强度 的要求，气室由不锈钢板焊接而成，气室内部产生的热量只有通过不锈钢板才能与外界实 现热量交换，而不锈钢板的导热率很低，通过不锈钢板传导出去的热量较少。因此，随着用 户对气体绝缘开关柜、尤其是大电流设备的需求越来越多，大电流的温升问题的解决尤其 显得重要。 目前气体绝缘金属封闭开关柜尤其是大电流设备很难满足国家标准和相关用户 4 CN 111600226 A 说　明　书 2/8 页 标准的温升要求，温升超标的问题越来越突出，开关柜的温升超标，直接影响设备的安全稳 定运行。在一些负荷较重的地区，开关柜的内部过热现象已成为开关柜使用中常见的问题。 实践证明，温升问题严重影响开关柜运行的稳定性和使用寿命。而且，过热问题是一个不断 发展的过程，如果不加以控制，过热程度会不断加剧，并对绝缘件的性能及设备寿命产生很 大的影响。首先，它会降低绝缘件的绝缘性，其次，由于温度变化较大，柜中各部件将有不同 程度的膨胀，不同步的膨胀将导致元器件的开裂、变形或导致气室漏气等，造成更严重的后 果。实际运行中，由于采取强迫风冷措施的方法不当，风道设计不合理等，散热方式设计不 合理等，开关柜温升超标的现象依然存在。 对于系列气体绝缘金属封闭开关柜以下简称开关柜额定电流等级在2500A及以下 时，相关标准要求和用户要求采用自然冷却以下简称自冷方式解决温升问题。 当设备额定电流等级达到3150A时，采取加抽风机的强迫风冷以下简称自冷 风冷 措施，满足国家标准和相关用户标准的温升要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种易散热的气体绝缘金属封闭开关柜， 其可将系列气体绝缘金属封闭开关柜的温升控制在合理的范围内，解决当前气体绝缘金属 封闭开关柜温升无法满足国家标准产品额定电流和相关用户标准要求1.1×产品额定电流 的问题。 解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下： 一种易散热的气体绝缘金属封闭开关柜，其特征是：所述开关柜的柜顶设有散热 顶盖11，开关柜的内部分为前柜7、中柜23和后柜25； 中柜23中部以气室支架24固定支撑有方形气室20，方形气室20包括出线套管8、铜 母线18、4#内锥17和试验接头2#内锥21的发热元件均匀分散地布置于方形气室20内； 外接位于方形气室20上方的连接母线9的三个垂直出线套管8呈斜“一”字形布置 于方形气室20的顶板前部实施例是三个排成直线、一个位于方形气室20顶板的一个前角 部、另两个斜着伸向相对的侧边； 位于前柜的断路器4和隔离开关6安装于铝合金安装板5上形成一个整体,再安装 在方形气室20的前板的开孔上使得方形气室内的热直接传到铝合金安装板上。 优选地，所述的前柜7与中柜23间由下部第一安装隔板2和上部隔板10隔开，第一 安装隔板2位于前、中柜之间的下部，隔板10位于前、中柜之间的上部，中柜23与后柜25间上 部由第二安装隔板15隔开，中柜23与后柜25下部无隔板，相互连通。 在上述基础上，本发明还可以有如下针对各种电流级别的优选方案： 1.对于电流级别为1.1×3150A1.1×2500A≯电流≤1.1×3150A的开关柜： 采用开关柜顶部绝缘管型母线13垂直进线方式，即方形气室外的母线采用固体绝 缘包封，第一电流互感器12安装在中柜23的方形气室20的上方，经第一电流互感器12外接 绝缘管型母线13的三个4#内锥(17)呈“品”字形布置于方形气室20的顶板后部； 在方形气室20的后板外设置有铝合金材质的第一散热气室19并与方形气室20连 通，第一散热气室19的内表面与外表面设有散热片并喷有黑色的散热漆； 在开关柜的前柜7与中柜23间的下部第一安装隔板2上安装第一风机3；中柜23与 5 CN 111600226 A 说　明　书 3/8 页 后柜25上部的第二安装隔板13上安装第二风机16，在前柜7的前门1下部、后柜25的后封板 27的下部及柜顶处开有相应的通风孔28。 所述的第一风机3及第二风机16为并列双机或更多。 所述的方形气室20底板设有现有技术的压力释放装置22。 所述的散热气室为现有技术，也就是若干散热片，所述的散热气室30与方形气室 20连通为：在方形气室壁上开孔，并直接以散热气室的壁封住，使得方形气室内的热直接传 到到散热气室。 2.对于电流级别为1.1×2500A1.1×1250A≯电流≤1.1×2500A的开关柜： 采用开关柜底部电缆32垂直进/出线方式，第二电流互感器29安装在中柜23的方 形气室20的下方，经第二电流互感器29外接的电缆32(单相3个,三相共9个)并排于方形气 室20的底部，方形气室20内的3#内锥31(单相3个,三相共9个)均匀分散地分布于方形气室 20的底板上； 在方形气室20的后板外部以及顶板上的后部分别设置有铝合金材质的第一散热 气室19和第二散热气室30并与方形气室20连通，第一第二散热气室的内表面与外表面设有 散热片并喷有黑色的散热漆。 所述的第二散热气室30的侧面设有压力释放装置22。 3.对于电流级别为1.1×1250A电流≤1.1×1250A的开关柜： 采用开关柜底部电缆32垂直进/出线方式，第二电流互感器29安装在中柜23的方 形气室20的下方，经第二电流互感器29外接电缆接头33并排于方形气室20的前下方，并均 匀地分布； 在方形气室20的后板外部安装有紧贴方形气室20后板的铝合金材料的散热盖板 34；散热盖板34的内表面与外表面设有散热片并喷有黑色的散热漆。 所述的方形气室20底板后部设有压力释放装置22。 本发明有如下优点： 1.根据不同的电流级别和不同的要求设置不同形式的散热方案，有效解决了开关 柜的温升问题，巧妙地将热传导、对流、辐射有机结合，在加大气室散热面积增加辐射散热 的同时，合理利用材料的热传导属性，加强热量的传导，合理布置元器件及连接铜母线，降 低局部发热温度过高的区域。 2.利用“双风机强制环流散热设计方案”加快气室外部气体的流动速度，利用气体 对流将热量迅速转移和扩散，达到有效降低气室整体温度的目的。 3 .利用“自冷双烟囱散热设计方案”及“烟囱效应”的原理，使开关柜内部形成了 “双烟囱”，在开关柜内形成局部的气体循环，加快开关柜内部气体的流动速度，利用气体对 流将热量迅速转移和扩散，从而达到有效降低气室整体温度的目的。 4 .根据电流的大小不同，将各散热气室或散热箱/板有机的进行组合，形成系列 化、标准化、模块化；有效的降低加工，制造和装配成本。 5.有效的利用了开关柜的空间，在完成设计功能的基础上，不增大开关柜的外形 尺寸，达到有效降低气室整体温度的目的。 6.在不影响防护等级的情况下，利用开关柜的外壳，在前门、后门或后封板上开孔 作为进风口，顶盖上的开孔作为出风口，与散热气室或散热板相互配合，形成气室外部合理 6 CN 111600226 A 说　明　书 4/8 页 的通风通道，达到有效降低气室整体温度的目的。 附图说明 图1A为实施例一的1.1×3150A设计结构方案(自冷双风机散热设计主视示意图； 图1B为实施例一的左视示意图； 图1C为实施例一的方形气室俯视示意图； 图2为实施例一的气室外部热量流向示意图； 图3为实施例一的气室气室内部及外部热量流向示意图； 图4A为实施例二的1.1×2500A设计结构方案(自冷双烟囱散热设计主视示意图； 图4B为实施例二的左视示意图； 图4C为实施例二的方形气室俯视示意图； 图5为实施例二的气室外部热量流向示意图； 图6为实施例二的气室内部及外部热量流向示意图； 图7A为实施例三的1.1×1250A设计结构方案(自冷双烟囱散热设计主视示意图； 图7B为实施例三的左视示意图； 图7C为实施例三的方形气室俯视示意图； 图8为实施例三的气室外部热量流向示意图； 图9为实施例三的气室及气室内部及外部热量流向示意图。 图中附图标记指代： 前门1、第一安装隔板2、第一风机3、断路器4、铝合金安装板5、隔离开关6、前柜7、 出线套管8、连接母线9、上部隔板10、散热顶盖11、第一电流互感器12、管型母线13、普通顶 盖14、第二安装隔板15、第二风机16、4#内锥(17)、铜母线18、第一散热气室19、方形气室20、 试验接头21、压力释放装置22、中柜23、气室支架24、后柜25，底架26、后封板27、通风孔28、 第二电流互感器29、第二散热气室30、3#内锥31、电缆32、外接电缆接头33、散热盖板34。