一种新型电力电子设备用冷却系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术提供了一种新型电力电子设备用冷却系统及其冷却方法，该系统包括：内冷循环系统和外冷循环系统；所述内冷循环系统设有内换热器，所述外冷循环系统设有外换热器，所述内换热器内冷却介质的出口与所述外换热器内冷介质入口间设有内循环内冷却介质排放管，所述外换热器的所述出口与所述内换热器的所述入口间设有内循环内冷却介质输入管。本发明专利技术提供的技术方案不仅提高了试验过程中流经电力电子设备介质的可靠性，而且实现了夏季过热天气条件下试验设备正常散热和其他季节省水少维护的目的。

Cooling system for power electronic equipment and operation method thereof

The invention provides a novel power electronic equipment with cooling system and cooling method, the system includes: internal cooling circulating system and cooling circulation system; the internal cooling circulating system is provided with an inner heat exchanger, the cooling circulation system is provided with an external heat exchanger, the heat exchanger in cooling medium outlet inside the reactor and the outer heat exchanger coolant entrance is arranged between the internal circulation cooling medium discharge pipe, the entrance of the heat exchanger of the external heat exchanger and the outlet is arranged between the inner circulation within the cooling medium input tube. The technical scheme provided by the invention not only improves the reliability through the medium of power electronic equipment in the testing process, and the realization of the test equipment overheating in summer weather conditions and other seasonal water less normal cooling maintenance purposes.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷却系统，具体讲涉及一种新型电力电子设备用冷却系统及其操作方法。
技术介绍
作为电力行业的关键设备的大功率电力电子设备是实现电流转换的核心功能单元，其冷却系统设有电力电子设备内部冷却元件(液冷板)、冷却管路、循环泵、换热设备(空气冷却器或闭式冷却塔)等。冷却介质经过电力电子设备冷却系统的压力提升，通过冷却管路进入冷却元件中，带走设备工作产生的热量，随后进入室外换热设备，通过室外换热设备将热量排放到空气中，冷却后的介质再通过冷却系统提升压力进入电力电子设备需冷却元件，形成密闭式循环，以确保电力电子设备需冷却元件温度处于正常范围。目前国内从事高压电力电子设备研发试验的机构，具备±1100kV/5500A特高压直流换流阀、±800kV/6250A特高压直流换流阀、±500kV/2000MW柔性直流换流阀、全系列FACTS装置高压阀及直流电网核心装备的成套型式试验能力，每年承担着多项实验攻关及新产品型式试验工作。为达到不同类型换流阀开展型式试验所需的严苛技术要求，实验室配备了大电流源装置、合成试验装置、谐振阀等电力电子试验设备。由于实验室试验任务较重，全年试验日程安排非常紧凑，因此对于试验用电力电子设备冷却系统的夏季散热和冬季防冻功能有严格要求。夏季一般空气冷却器(空冷器)或者水冷却(闭式冷却塔)来实现对试验设备的冷却，但由于北京市夏季极端气温较高，根据空冷器的理论，一般条件下，干式空冷器的内部冷却介质与外部环境温差一般应大于5℃。当夏天环境温度达到极限温度41℃，电力电子设备进水温度为40℃，无法满足“温差一般应大于5℃”的要求，更不能满足40℃进水的要求。因此，单纯采用空气冷却器无法满足试验设备的冷却需求，而单纯采用闭式冷却塔则耗水量过大同时存在冬季结冰的风险。冬季由于北方气温较低，一般采取两种方法来保证冷却系统正常运行。第一种方法，在冷却系统中添加一定比例的乙二醇防冻液，试验过程中需要拆装待测试验模块连接管路，容易造成冷却介质遗漏，污染环境。第二种方法，冷却系统中不添加乙二醇，冷却系统工作效率高，需要一直不停机工作，否则冷却系统空冷器/闭式冷却塔(外冷部分)就会冻裂，造成泄露。为此，需要提供一种新型电力电子设备用冷却系统，用于解决夏季过热天气条件下试验设备正常散热和冬季极低的环境温度下外冷部分设备不被冻坏的目的。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种新型电力电子设备用冷却系统及其操作方法。本专利技术提供的技术方案是：一种新型电力电子设备用冷却系统，所述系统包括：内冷循环系统和外冷循环系统；所述内冷循环系统设有内换热器，所述外冷循环系统设有外换热器，所述内换热器内冷却介质的出口与所述外换热器内冷介质入口间设有内循环内冷却介质排放管，所述外换热器的所述出口与所述内换热器的所述入口间设有内循环内冷却介质输入管。优选的，所述内循环冷却介质排放管路上设有循环泵，所述内循环内冷却介质输入管与所述内循环内冷却介质排放管间设有辅助管路，所述辅助管路的一端位于所述循环泵与所述内换热器的所述出口间的管路上。优选的，所述辅助管路设有依次连接的离子交换器和膨胀罐，所述离子交换器设有补水泵，所述膨胀罐设有氮气瓶。优选的，所述外冷循环系统的外换热器外冷却介质的出口和该外换热器外冷却介质的入口间设有外循环外冷却介质管。优选的，所述外循环外冷却介质管上设有空气冷却器和闭式冷却塔，所述空气冷却器的外冷却介质的入口与外换热器的所述出口间用管道相连，所述空气冷却器的外冷却介质的出口与所述闭式冷却塔的外冷却介质的入口间用管道相连，所述闭式冷却塔的外冷却介质的出口与外换热器的所述入口间用管道相连。一种新型电力电子设备用冷却系统的操作方法，所述系统包括：内冷循环系统和外冷循环系统，其操作方法包括：分别打开内外循环冷却介质排放管路上的阀门；启动所述内循环冷却介质排放管路上设置的循环泵和外循环冷却介质循环管路上的循环泵，使内外冷却介质分别在内外循环管路上循环；根据所监测的内外循环管路的温度差实时调整内外循环管路的冷却介质的流速；根据所监测的水的硬度实时调整离子交换器的出水量；根据所述外循环管路上监测的水位实时启动补水装置补水；根据分别检测的离子交换器入口和出口含盐量和电阻实时更换离子交换器的树脂。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有以下优异效果：1、本专利技术提供的技术方案中的内冷循环系统的循环泵能够为相关电力电子实验设备提供适宜的冷却介质，冷却介质的纯净度、温度、压力、流量、电导率等参数符合试验要求，保证实验室对电力电子设备各项试验的正常进行；2、本专利技术提供的技术方案中的冷却系统空气冷却器/闭式冷却塔，采用一定比例乙二醇与去离子水的混合液循环散热，保证在极低的环境温度下外冷部分设备不被冻裂；3、本专利技术提供的技术方案解决了实验室长期试验工况条件下对冷却介质的要求，内冷部分使用纯净的去离子水，便于试验过程中管路装拆，不污染环境，散热效率高；4、本专利技术提供的技术方案的外冷设备采用空气冷却器+闭式冷却塔串联，实现了夏季过热天气条件下试验设备正常散热和其他季节省水少维护的目的。5、本专利技术提供的技术方案的外换热器对冷却系统内冷部分和外冷部分冷却介质进行了隔离，提高了试验过程中流经电力电子设备介质的可靠性。附图说明图1为本专利技术的新型电力电子设备用冷却系统工作原理图；1-外冷循环系统，2-内冷循环系统，3-外换流器，4-内换流器，5-离子交换器，6-膨胀罐，7-补水泵，8-氮气瓶，9-空气冷却器，10-闭式冷却塔。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。本专利技术提供一种新型电力电子设备用冷却系统，所述系统包括：内冷循环系统和外冷循环系统。内冷循环系统设有内换热器，外冷循环系统设有外换热器，内换热器内冷却介质的出口与外换热器内冷介质入口间设有内循环内冷却介质排放管，外换热器的出口与内换热器的入口间设有内循环内冷却介质输入管。内循环冷却介质排放管路上设有循环泵，内循环内冷却介质输入管与内循环内冷却介质排放管间设有辅助管路，辅助管路的一端位于所述循环泵与内换热器的出口间的管路上；辅助管路设有依次连接的离子交换器和膨胀罐，所述离子交换器设有补水泵，所述膨胀罐设有氮气瓶。所述外冷循环系统的外换热器外冷却介质的出口和该外换热器外冷却介质的入口间设有外循环外冷却介质管。所述外循环外冷却介质管上设有空气冷却器和闭式冷却塔，所述空气冷却器的外冷却介质的入口与外换热器的所述出口间用管道相连，所述空气冷却器的外冷却介质的出口与所述闭式冷却塔的外冷却介质的入口间用管道相连，所述闭式冷却塔的外冷却介质的出口与外换热器的所述入口间用管道相连。一种新型电力电子设备用冷却系统的操作方法，所述系统包括：内冷循环系统和外冷循环系统，其操作方法包括：分别打开内外循环冷却介质排放管路上的阀门；启动内循环冷却介质排放管路上设置的循环泵和外循环冷却介质循环管路上的循环泵，使内外冷却介质分别在内外循环管路上循环；根据所监测的内外循环管路的温度差实时调整内外循环管路的冷却介质的流速；根据所监测的水的硬度实时调整离子交换器的出水量；根据外循环管路上监测的水位实时启动补水装置补水；根据分别检测的离子交换器入口和出口含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型电力电子设备用冷却系统，其特征在于，所述系统包括：内冷循环系统和外冷循环系统；所述内冷循环系统设有内换热器，所述外冷循环系统设有外换热器，所述内换热器外内冷却介质的出口与所述外换热器外内冷介质入口间设有内循环外内冷却介质排放管，所述外换热器的所述出口与所述内换热器的所述入口间设有内循环内外冷却介质输入管。

【技术特征摘要】
1.一种新型电力电子设备用冷却系统，其特征在于，所述系统包括：内冷循环系统和外冷循环系统；所述内冷循环系统设有内换热器，所述外冷循环系统设有外换热器，所述内换热器外内冷却介质的出口与所述外换热器外内冷介质入口间设有内循环外内冷却介质排放管，所述外换热器的所述出口与所述内换热器的所述入口间设有内循环内外冷却介质输入管。2.如权利要求1所述的一种新型电力电子设备用冷却系统，其特征在于，所述内循环冷却介质排放管路上设有循环泵，所述内循环内冷却介质输入管与所述内循环内冷却介质排放管间设有辅助管路，所述辅助管路的一端位于所述循环泵与所述内换热器的所述出口间的管路上。3.如权利要求2所述的一种新型电力电子设备用冷却系统，其特征在于，所述辅助管路设有依次连接的离子交换器和膨胀罐，所述离子交换器设有补水泵，所述膨胀罐设有氮气瓶。4.如权利要求1所述的一种新型电力电子设备用冷却系统，其特征在于，所述外冷循环系统的外换热器外冷却介质的出口和该外换热器外冷却介质的入口间设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王航，周建辉，高冲，周军川，孔德卿，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11