(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211118327.X (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 申请人 清华四川能源互联网研究院 (72)发明人 余占清　屈鲁　曾嵘　冯健　严鑫　 甘之正　张公一　张龙　 (74)专利代理 机构 北京知联天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11594 专利代理师 张陆军 (51)Int.Cl. H01H 9/52(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种户外式固态直流断路器冷却系统及冷 却方法 (57)摘要 本发明适用于直流配电网领域， 提供了一种 户外式固态 直流断路器 冷却系统及冷却方法， 所 述系统包括： 油箱和循环冷却机构； 所述油箱内 放置有固态断路器本体， 所述油箱内注入有绝缘 液， 所述绝缘液吸收固态断路器本体产生的热量 汽化成蒸汽， 蒸汽经过循环冷却机构液化成绝缘 液回流至油箱中， 对固态断路器本体自动进行循 环冷却。 整个循环系统为完全密闭系统， 内部绝 缘液受热不均产生密度差和压差， 气体进入冷凝 器后液化 成液体， 通过重力差自然回流到油箱底 部， 使得绝缘液在汽态和液态之间转化， 自动循 环流动。 断路器的冷却系统、 一次电气系统、 二次 供能系统等采用全密封式设计， 与大气完全隔 离， 免维护， 可户外或海上安装、 调试、 运行。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115206708 A 2022.10.18 CN 115206708 A 1.一种户外式 固态直流断路器冷却系统， 所述系统包括： 油箱 （4） 和循环冷却机构； 所述油箱 （4） 内放置有固态断路器本体 （3） ， 所述油箱 （4） 内注入有绝缘液 （10） ， 所述绝 缘液 （10） 吸收固态断路器本体 （3） 产生的热量汽化成蒸汽 （11） ， 蒸汽 （11） 经过循环冷却机 构液化成绝 缘液 （10） 回流至油箱 （4） 中， 对固态断路器本体 （3） 自动进行循环冷却。 2.根据权利要求1所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述油箱 （4） 中注入的绝缘液 （10） 没过固态 断路器本体 （3） ， 并且油箱 （4） 中注入绝缘 液 （10） 之后， 油箱 （4） 的上部仍留有空间。 3.根据权利要求1所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述循环冷却机构包括安装在油箱 （4） 上的蒸汽汇集管 （5） 以及安装在油箱 （4） 上的回 液管 （7） ， 所述蒸汽汇集管 （5） 和回液 管 （7） 连通。 4.根据权利要求3所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述油箱 （4） 的顶部设置有一个或多个出气口 （16） ， 一个或多个出气口 （16） 与蒸汽汇 集管 （5） 连通。 5.根据权利要求3所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述固态断路器本体 （3） 包括多个半导体器件 （13） 和多个散热器 （15） ， 所述散热器 （15） 吸收半导体 器件 （13） 上的热量， 并将热量传递给绝 缘液 （10） 。 6.根据权利要求5所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述油箱 （4） 内设置有一个或多个进液口 （9） ， 一个或多个所述进液口 （9） 与回液管 （7） 连通。 7.根据权利要求6所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述进液口 （9） 设置 于散热器 （15） 的底部， 每 个进液口 （9） 与散热器 （15） 一 一对应。 8.根据权利要求3所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述系统还包括冷凝器 （6） ， 所述冷凝器 （6） 的内部安装有循环管路， 所述循环管路之 间设置有外风道， 所述蒸汽汇 集管 （5） 和回液管 （7） 与冷凝器 （6） 内的循环管路连通， 所述冷 凝器 （6） 的一侧安装有冷却风机 （8） ， 所述冷却风机 （8） 带动叶片转动， 强迫冷凝器中空气流 通， 带走冷凝器热量。 9.根据权利要求8所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述蒸汽汇集管 （5） 与冷凝器 （6） 进口相 连， 所述回液管 （7） 与冷凝器 （6） 出口相连； 所 述冷凝器 （6） 外空气从蒸汽液化后的液体出口侧进风， 从蒸汽进口侧出风。 10.根据权利要求8所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述蒸汽汇集管 （5） 与冷凝器 （6） 和油箱 （4） 连接处设有法兰 （14） ， 所述回液管 （7） 与冷 凝器 （6） 和油箱 （4） 连接处设有法兰 （14） 。 11.根据权利要求1 ‑10任一所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述固态断路器本体 （3） 内设置有断路器拓扑结构， 所述拓扑结构包括可控电力电子 开关组件 （1） 和能量耗散组件 （2） ， 所述可控电力电子开关组件 （1） 和能量耗散组件 （2） 并 联。 12.根据权利要求1 1所述的户外式 固态直流断路器冷却系统， 其中， 所述能量 耗散组件 （2） 由非线性电阻片级联而成。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115206708 A 213.一种户外式固态直流断路器冷却方法， 采用 如权利要求1 ‑12任一所述的户外式固 态直流断路器冷却系统对固态直 流断路器进行冷却。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115206708 A 3