例如用于冷却换流器阀厅的冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种与第一冷却回路(3、4)和至少一个外部热交换器单元(6)结合使用的用于冷却封闭的空旷空间(1)的冷却装置(10)，诸如电力电子设备的电气设备(2)被布置在该封闭的空旷空间(1)内。电气设备(2)被耦合到延伸到封闭的空旷空间(1)的外部(5)的第一冷却回路(3、4)，该第一冷却回路(3、4)被配置为在电气设备(2)与至少一个外部热交换器单元(6)之间输送冷却介质，该至少一个外部热交换器单元(6)被布置在封闭的空旷空间(1)的外部(5)以用于冷却电气设备(2)。至少一个内部热交换器单元(7)可被布置在封闭的空旷空间(1)内。第二冷却回路(8、9)被配置以使得它可以被耦合到至少一个内部热交换器单元(7)，并且第二冷却回路(8、9)被配置为将冷却介质输送到至少一个内部热交换器单元(7)和从至少一个内部热交换器单元(7)输送冷却介质。第二冷却回路(8、9)被配置以使得第二冷却回路(8、9)能够被耦合到第一冷却回路(3、4)，从而至少一个内部热交换器单元(7)凭借第一冷却回路(3、4)和第二冷却回路(8、9)而与电气设备(2)并联耦合。本发明专利技术还公开了包括冷却装置(10)的冷却系统(11)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】例如用于冷却换流器阀厅的冷却装置
本专利技术总体上涉及电气设备的冷却领域。具体而言，本专利技术涉及一种用于冷却封闭的空旷空间的冷却装置，例如包括电力电子设备的电气设备被布置在该封闭的空旷空间内。
技术介绍
由于对供电或输电以及互联的输电系统和配电系统的需求增加，HVDC输电已经变得越来越重要。在HVDC电力系统中通常包括接口装置，该接口装置包括或组成HVDC换流站，该HVDC换流站是一类被配置成将高压DC转换到高压AC(或反之亦然)的站。HVDC换流站可以包括多个元件，诸如换流器本身(或者串联或并联连接的多个换流器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其他辅助元件。通常被称为“换流器阀”或简单被称为“阀”的换流器可以包括多个基于固态的器件(诸如半导体器件)，并且可以例如根据在换流器中采用的开关(或开关期间)的类型而被分类为电网换相换流器(line-commutatedconverters，LCC)或电压源换流器(VSC)。诸如IGBT的多个固态半导体器件可以例如串联连接在一起，以形成HVDC换流器或HVDC换流器阀的构建块或构建单元。HVDC换流器阀通常被布置在室内，在所谓的换流器阀厅中。在换流器阀厅中，通常期望或甚至要求空气温度不超过阈值温度(例如，约60℃，但可以取决于例如HVDC换流器阀的特定配置和/或类型)，例如鉴于换流器阀设备在较高的环境(例如空气)温度下可能快速得无法接受的电绝缘特性老化和热老化。HVDC换流器阀的热损耗可能高达数MW。热损耗的大多数经常通过冷却HVDC换流器阀的循环冷却介质(例如，冷却液体)而被冷却。通常最多只有几个kW是被空气冷却的。HVDC换流器阀的冷却可以凭借具有高达数MW的冷却能力的液体冷却系统来进行。这种液体冷却系统可以例如包括所谓的冷却塔。这种液体冷却系统通常被布置在换流器阀厅的外部，并且通过连接到(一个或多个)HVDC换流器阀的冷却回路而被连接到(一个或多个)HVDC换流器阀。这种液体冷却系统通常具有表征其操作的以下两个主要温度：在与(一个或多个)HVDC换流器阀相对上游的入口位置处的相对低的入口温度，以及在与(一个或多个)HVDC换流器阀相对下游的出口位置处的高于入口温度的出口温度。换流器阀厅内部的环境温度(通常是换流器阀厅内部的空气温度)由冷却液体的平均温度和换流器阀厅外部的环境温度决定。近来，人们对采用相对大量的空气冷却电力电容器的HVDC换流器阀产生兴趣。其他类型的空气冷却器件也可能被布置在换流器阀厅中。这可能会增加换流器阀厅内的空气冷却热损耗。降低封闭空间内(诸如换流器阀厅内)的环境温度(例如，空气温度)的一种方法是在封闭空间内使用空调。也就是说，在封闭空间内使用主动空气冷却。空调系统通常使用冷却机，该冷却机为相对复杂的机器，其可能具有相对较低的操作可靠性。这种冷却机的使用可能需要在整个HVDC换流器系统或HVDC换流站中引入可能影响HVDC换流器阀的操作甚至对HVDC换流器阀的操作至关重要的相对复杂的系统。整个HVDC换流器系统或HVDC换流站的操作可靠性可能因此降低。
技术实现思路
如前所述，HVDC换流器阀通常被放置在室内，在所谓的换流器阀厅中。由于换流器阀设备的电绝缘特性老化和热老化，换流器阀厅内的空气温度应该优选低于例如大约60℃的预定值。通常假设换流器阀厅内的温度始终低于预定值(例如约60℃)。在液体冷却系统中用于冷却换流器阀厅内的HVDC换流器阀的冷却液体的温度处于与(一个或多个)HVDC换流器阀相对上游的入口位置，该温度通常约为高于换流器阀厅外部的环境温度5K。换流器阀厅外部(例如室外)的环境温度通常不大于45℃。这意味着在换流器阀厅中能够使用不超过50℃的温度的冷却液体。已经由专利技术人进行的模拟已经表明，在换流器阀厅内不超过60℃的空气温度的情况下，可以在换流器阀厅中引入高达约30kW的空气冷却热损耗。因此，在这种情况下，换流器阀厅内高达30kW的空气冷却热损耗将是“可接受的”。如前所述，近来人们对采用相对大量的空气冷却电力电容器的HVDC换流器阀产生兴趣。可能地，也可以在换流器阀厅中布置其他空气冷却器件。如果采用这种空气冷却器件，估计高达约100kW或更多的空气冷却热损耗将被引入换流器阀厅中。已经由专利技术人进行的模拟已经表明，在假设100kW空气冷却热损耗的情况下，换流器阀厅内的环境(例如，空气)温度显著高于60℃。鉴于上文所述，本专利技术的目的在于提供一种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，在该封闭的空旷空间内布置有电气设备，该电气设备在使用时生成能够加热封闭的空旷空间内的大气(例如空气)的热量空旷。本专利技术的另一个目的是提供一种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，在该封闭的空旷空间内布置有例如HVDC换流器阀的换流器阀。本专利技术的又一个目的是提供这种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，同时保持或至少不会显著增加其中包括电气设备的电气系统的总体复杂性。本专利技术的再一个目的是提供这种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，而不需要或者需要相对较少的诸如空调系统的冷却机。为了解决这些目的中的至少一个目的和其他目的，提供了根据独立权利要求的冷却装置和方法。优选实施例由从属权利要求限定。根据第一方面，提供了一种与第一冷却回路和至少一个外部热交换器单元结合使用的冷却装置。冷却装置用于冷却封闭的空旷空间，例如包括电力电子设备的电气设备被布置在该封闭的空旷空间内。电气设备被耦合到第一冷却回路，该第一冷却回路延伸到封闭的空旷空间的外部。第一冷却回路被配置为在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质，该至少一个外部热交换器单元被布置在封闭的空旷空间的外部以用于冷却电气设备。冷却装置包括至少一个内部热交换器单元，其能够被布置或可被布置在封闭的空旷空间内。冷却装置包括第二冷却回路，该第二冷却回路配置以使得它可以被耦合到该至少一个内部热交换器单元。第二冷却回路被配置为将冷却介质输送到至少一个内部热交换器单元以及从至少一个内部热交换器单元输送冷却介质。第二冷却回路配置以使得其可以被耦合到第一冷却回路，从而至少一个内部热交换器单元凭借第一冷却回路和第二冷却回路而变得与电气设备并联耦合或者与电气设备并联耦合。通过因此被配置为在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质的第一冷却回路，电气设备可以通过相对冷的冷却介质的循环冷却而被冷却，从而导致热从电气设备传递到在第一冷却回路中输送的冷却介质。凭借第一冷却回路和第二冷却回路而能够与电气设备并联耦合的至少一个内部热交换器单元，可以经由第一冷却回路来利用在至少一个外部热交换器单元与电气设备之间输送的冷却介质的一部分，以便冷却封闭的空旷空间。也就是说，至少一个内部热交换器单元可以利用在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间的冷却介质的输送或流动，以用于冷却封闭的空旷空间，例如以便冷却封闭的空旷空间内的气体或大气。封闭的空旷空间内的气体或大气例如可以包括空气。由此，封闭的空旷空间可以在不需要或不太需要使用诸如空调装置或使用冷却机的另一装置的设备的情况下用于主动冷却封闭的空旷空间内的大气(大气例如包括空气)。如前所述，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却装置(10)，其与第一冷却回路(3、4)和至少一个外部热交换器单元(6)结合使用以用于冷却封闭的空旷空间(1)，电气设备(2)被布置在所述封闭的空旷空间(1)内，其中所述电气设备被耦合到所述第一冷却回路(3、4)，所述第一冷却回路(3、4)延伸到所述封闭的空旷空间的外部(5)，所述第一冷却回路被配置为在所述电气设备与被布置在所述封闭的空旷空间外部的所述至少一个外部热交换器单元(6)之间输送冷却介质，以用于冷却所述电气设备，所述冷却装置包括：至少一个内部热交换器单元(7)，其能够被布置在所述封闭的空旷空间内；和第二冷却回路(8、9)，所述第二冷却回路(8、9)被配置以使得所述第二冷却回路(8、9)能够被耦合到所述至少一个内部热交换器单元，并且所述第二冷却回路(8、9)被配置为将所述冷却介质输送到所述至少一个内部热交换器单元以及从所述至少一个内部热交换器单元输送所述冷却介质；其中所述第二冷却回路被配置以使得所述第二冷却回路能够被耦合到所述第一冷却回路，从而所述至少一个内部热交换器单元凭借所述第一冷却回路和所述第二冷却回路而变得与所述电气设备并联耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷却装置(10)，其与第一冷却回路(3、4)和至少一个外部热交换器单元(6)结合使用以用于冷却封闭的空旷空间(1)，电气设备(2)被布置在所述封闭的空旷空间(1)内，其中所述电气设备被耦合到所述第一冷却回路(3、4)，所述第一冷却回路(3、4)延伸到所述封闭的空旷空间的外部(5)，所述第一冷却回路被配置为在所述电气设备与被布置在所述封闭的空旷空间外部的所述至少一个外部热交换器单元(6)之间输送冷却介质，以用于冷却所述电气设备，所述冷却装置包括：至少一个内部热交换器单元(7)，其能够被布置在所述封闭的空旷空间内；和第二冷却回路(8、9)，所述第二冷却回路(8、9)被配置以使得所述第二冷却回路(8、9)能够被耦合到所述至少一个内部热交换器单元，并且所述第二冷却回路(8、9)被配置为将所述冷却介质输送到所述至少一个内部热交换器单元以及从所述至少一个内部热交换器单元输送所述冷却介质；其中所述第二冷却回路被配置以使得所述第二冷却回路能够被耦合到所述第一冷却回路，从而所述至少一个内部热交换器单元凭借所述第一冷却回路和所述第二冷却回路而变得与所述电气设备并联耦合。2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述第二冷却回路能够被至少部分地布置在所述封闭的空旷空间内。3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中所述第二冷却回路被配置以使得所述第二冷却回路能够被耦合到所述第一冷却回路，从而所述至少一个内部热交换器单元凭借所述第一冷却回路和所述第二冷却回路而变得与所述至少一个外部热交换器单元也并联耦合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其中所述第一冷却回路包括被配置为将所述冷却介质从所述至少一个外部热交换器单元输送到所述电气设备的入口导管(3)、以及被配置为将所述冷却介质从所述电气设备输送到所述至少一个外部热交换器单元的出口导管(4)，其中所述第二冷却回路包括：入口导管(8)，所述入口导管(8)被配置以使得所述入口导管(8)能够被耦合到所述第一冷却回路的所述入口导管，所述第二冷却回路的所述入口导管被配置为将所述冷却介质从所述第一冷却回路的所述入口导管输送到所述至少一个内部热交换器单元；以及出口导管(9)，所述出口导管(9)被配置以使得所述出口导管(9)能够被耦合到所述第一冷却回路的所述出口导管，所述第二冷却回路的所述出口导管被配置为将所述冷却介质从所述至少一个内部热交换器单元输送到所述第一冷却回路的所述出口导管。5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却装置，其中所述至少一个内部热交换器单元包括液体到气体热交换器，并且其中在所述电气设备与所述至少一个外...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·桑丁，C·吉尔贝格，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH