一种高压输电线路直流融冰装置的水冷系统及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压输电线路直流融冰装置的水冷系统及其控制方法，包括高位水箱、冷却水主泵、水风换热冷却器和IGBT阀组，高位水箱通过管道连接到冷却水主泵，冷却水主泵通过管道连接到IGBT阀组，水风换热冷却器安装在冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上，IGBT阀组通过管道连接到高位水箱，冷却水主泵的电机采用变频驱动方式。本发明专利技术克服现有水冷装置容易发生的通讯故障、仪表异常、装置漏水频繁、阀门泵体损坏、水质不合格等问题，同时增设部分设备和逻辑功能，使系统工作具有可靠性高、适应性强、自动化程度高等优点，采用变频驱动，冷却水系统启、停过程不但压力、流量、速率可控，而且冷却水温可随IGBT发热情况自由调节，节能效果显著。

【技术实现步骤摘要】
一种高压输电线路直流融冰装置的水冷系统及其控制方法
本专利技术属于高压输电线路直流融冰装置的水冷系统
，具体涉及一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，还涉及一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统的控制方法。
技术介绍
2008年南方发生了百年一遇的特大雪灾，对贵州电网造成了毁灭性打击，贵州全省9个地州市88个县先后共有50个县(市、区)受停电影响，11个县全部停电。45条500kV线路有29条受灾停运，147条220kKV线路有94条受灾停运；500kV、220kV线路倒塌分别为169基和147基；12座500kV变电站有5座全站停电，51座220kV变电站有27座全站停电。灾后贵州省陆续在110kV、220kV、500kV变电站安装了融冰装置，当前运行的融冰装置由多个厂家进行生产，已运行超过十年，其水冷系统一般由融冰装置厂商外购，型号较多，设备配件通用性差，部分甚至因年限较长，厂家已停止生产，这些在结构设计及运行中存在诸多问题，影响了融冰装置系统的稳定可靠运行，同时造成了维护工作量大、工作琐碎等问题，详见表1。表1：贵州省融冰装置水冷系统故障情况统计表表1中的故障设备主要包括系统通讯、控制卡件、泵、阀门以及水质指标测试仪器等。除上表所列故障外，现有融冰装置还存在补水困难；净化水质的树脂容易劣化；风-水散热冷却器通水管在极端低温天气下容易结冰堵管等问题。因此原有设备存在稳定性差、系统维护量大的缺点。由于环境、能源、社会高效化的要求，电力电子设备和系统正朝着应用技术高频化、智能化、全数字、系统化及绿色化方向发展。以IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)为主功率器件的整流器和逆变器可提高效率、减小噪声、减轻设备重量、减小体积，正广泛应用于工业、家用电器和新能源等方面。作为电力电子装置“CPU”的IGBT元件，是能源变换与传输的核心器件，具有驱动功率小、饱和压降低的优点。目前，新一代融冰装置主要由IGBT换流单元、驱动电路、直流支撑电容、散热片、就地控制器、结构件等组成。相对于传统基于晶闸管的直流融冰装置，IGBT融冰装置输出电流谐波含量小，无需配置滤波器，运行于直流融冰模式时可实现真正的零起升压、零起升流。融冰装置往往由多个功率单元模块组成，而单个大功率IGBT模块、晶闸管在工作中发热量最大可达到2KW以上，一旦IGBT中核心温度在达到150°(新型180°)时将被烧毁，甚至爆炸，因此有必要研发一套性能稳定、质量可靠的冷却装置对核心功率元件进行散热保护。工业中的散热方式主要有风冷、热管冷却、水冷等几种方式，其中具有极高换热系数的水冷却无疑是效果最好的，因此水冷却方式被广泛运用。纯水以其高的热容量、稳定性以及良好的非导电性和易获得的特性被广泛运行在电力行业。借鉴于大型汽轮发电机定子线圈纯水冷却，保证IGBT散热管路不会出现腐蚀、结垢、堵塞、过热、烧毁等事故。现有典型冷却系统的示意图如图1、图2所示，具体流程如下：典型冷却系统1：①补水流程单元：补水箱→补水泵(B3)滤网(W2)→电磁阀(K)→补入系统。②融冰用冷却水流程单元：缓冲水箱→冷却水主泵(B1/B2)→滤网(W1)→IGBT阀组→流量计(F1、F2)→水风换热冷却器(CW)→缓冲水箱。③水质监测流程单元：缓冲水箱→冷却水主泵(B1/B2)→滤网(W1)→电导率监测仪(CC1)→缓冲水箱。④水质净化流程单元：缓冲水箱→冷却水主泵(B1/B2)→滤网(W1)→树脂离子交换器(C1/C2)→滤网(W3)→流量计(F3)→缓冲水箱。典型冷却系统2：①补水流程单元：补水箱→补水泵(B3)→滤网(W2)→补入系统。②融冰用冷却水流程单元：高位水箱→冷却水主泵(B1/B2)→滤网(W1)→流量计(F1)→IGBT阀组→水风换热冷却器(CW)→高位水箱。③仪表监测流程单元：高位水箱→冷却水泵(B1/B2)→滤网(W1)→电导率监测仪(CC1)→高位水箱。④水质净化流程单元：高位水箱→冷却水泵(B1/B2)→滤网(W1)→树脂离子交换器(C1/C2)→滤网(W3)→流量计(F2)→高位水箱。综上所述，存在如下问题：(1)现有融冰装置水冷系统泵组采用工频驱动，在泵组启停瞬间因管道内存在气体阻塞、流体惯性等现象，管道局部容易短时超压、产生水锤等现象，对系统产生强烈冲击，造成管道系统泄漏；(2)目前运行的融冰装置以PLC就地控制为主，运行年限长、元件老化严重，通讯可靠性差，功能升级和数据更新不便，扩展开发及对外接口功能有限，容易受生产厂家限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统和方法，克服现有水冷装置容易发生的通讯故障、仪表异常、装置漏水频繁、阀门泵体损坏、水质不合格等问题，同时优化部分设备和逻辑功能，使系统工作可靠性高、可扩展性强、自动化程度高等优点。本专利技术采取的技术方案为：一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，包括高位水箱、冷却水主泵、水风换热冷却器和IGBT阀组，高位水箱通过管道连接到冷却水主泵，冷却水主泵通过管道连接到IGBT阀组，水风换热冷却器安装在冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上，IGBT阀组通过管道连接到高位水箱，冷却水主泵的电机采用变频驱动方式。优选的，上述高位水箱内安装有电加热装置。优选的，上述在冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上安装有孔板流量计。优选的，上述水风换热冷却器输出管道分支连接有纯水电导率和PH值监测仪，纯水电导率和PH值监测仪通过管道连接到高位水箱。优选的，上述高位水箱加上管道上安装有净水装置。优选的，上述高位水箱为酒瓶型结构，顶端出气口安装有呼吸阀。优选的，在IGBT阀组进、出水之间的管道上安装有用于报警和保护的流量压差开关。优选的，上述水风换热冷却器采用多个，两两相互串联后进水端与出水端分别连接到冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上且两端分别安装有进水阀门和出水阀门，在冷却水主泵与IGBT阀组之间管道上安装有与两两相互串联的水风换热冷却器并联的常闭阀门。优选的，上述水风换热冷却器输出管道分支连接有树脂离子交换器，树脂离子交换器通过管道连接到高位水箱的输出管道。一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统还包括DCS(DistributedControlSystem)控制系统，DCS控制系统连接有调节控制模块和报警模块，还连接到联锁保护控制模块、跳闸保护控制模块和信号采集模块，调节控制模块包括依次连接的DPU(DistributedProcessingUnit)模块、PLC频率调节模块、变频器模块、主泵转速模块、流量和压力模块以及偏差计算模块，偏差计算模块连接到DPU模块，偏差计算模块还连接有设定流量和压力模块，报警模块包括依次连接的或模块、DPU模块和报警显示模块，或模块输入温度信号、流量开关信号、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：包括高位水箱、冷却水主泵、水风换热冷却器和IGBT阀组，高位水箱通过管道连接到冷却水主泵，冷却水主泵通过管道连接到IGBT阀组，水风换热冷却器安装在冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上，IGBT阀组通过管道连接到高位水箱，冷却水主泵的电机采用变频驱动方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：包括高位水箱、冷却水主泵、水风换热冷却器和IGBT阀组，高位水箱通过管道连接到冷却水主泵，冷却水主泵通过管道连接到IGBT阀组，水风换热冷却器安装在冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上，IGBT阀组通过管道连接到高位水箱，冷却水主泵的电机采用变频驱动方式。


2.根据权利要求1所述的一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：高位水箱为酒瓶型结构，顶端出气口安装有呼吸阀。


3.根据权利要求1所述的一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：高位水箱内安装有电加热装置。


4.根据权利要求1所述的一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：高位水箱安装有用于补水的净水装置。


5.根据权利要求1所述的一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：在冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上安装有孔板流量计；在IGBT阀组进、出水之间的管道上安装有用于报警和保护的流量压差开关。


6.根据权利要求1所述的一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：水风换热冷却器输出管道分支连接有纯水电导率和PH值监测仪，纯水电导率和PH值监测仪通过管道连接到高位水箱。


7.根据权利要求1所述的一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：水风换热冷却器采用多个，两两相互串联后进水端与出水端分别连接到冷却水主泵与IGBT阀组之间的管道上且两端分别安装有进水阀门和出水阀门，在冷却水主泵与IGBT阀组之间管道上安装有与两两相互串联的水风换热冷却器并联的常闭阀门。


8.根据权利要求1所述的一种采用IGBT模块的高压输电线路直流融冰装置的水冷系统，其特征在于：水风换热冷却器输出管道分支连接有树脂离子交换器，树脂离子交换器通过管道连接到高位水箱的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐章福，卢小桃，李志凌，兰中秋，张世海，姜延灿，王锁斌，
申请(专利权)人：贵州创星电力科学研究院有限责任公司，贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52