一种换流阀冷却系统技术方案

本实用新型专利技术属于换流阀冷却技术领域，具体涉及一种换流阀冷却系统，用于对高压直流输电工程中的换流阀冷却，包括储液罐、内冷系统动力循环泵、供液回液热交换器、流量分配阀组、换流阀和散热单元，储液罐、内冷系统动力循环泵、供液回液热交换器、流量分配阀组、换流阀顺次连接，换流阀冷却介质出口管路又与供液回液热交换器连接，出来经过散热单元后连接到储液罐上，形成内冷却回路。本实用新型专利技术一方面通过内冷系统结合外冷系统，能够大大提升冷却能力，另一方面在换流阀之前增加冷却介质的升温装置，有利于冷却介质在换流阀处发生相变，大大提高吸收的热量。

【技术实现步骤摘要】
一种换流阀冷却系统
本技术属于换流阀冷却
，具体涉及一种换流阀冷却系统，用于对高压直流输电工程中的换流阀冷却。
技术介绍
高压直流输电(High-VoltageDirectCurrentTransmission，HVDC)以其具有较高的经济性和优异的控制性能等突出优点，被广泛应用于远距离输电，充分发挥其高电压、远距离、大容量等优点，解决我国发电能源资源分布和负荷分布极其不均衡问题。换流阀在高压直流输电中承担着交流/直流变换的重要功能，其性能直接关系整个高压直流输电系统的可靠运行。换流阀在电流变换中的功率损耗转换为废热，换流阀功耗较大，废热热耗大，为大热耗部件，需对换流阀采取有效冷却措施，以控制其内部晶闸管等元器件温度处于允许范围内，保证换流阀稳定工作。换流阀冷却是关系换流阀乃至整个高压直流输电系统稳定可靠运行的关键问题。换流阀冷却方式先后出现过自然对流冷却、通风冷却、液冷冷却(包括水冷和油冷)和蒸发冷却。自然对流冷却和通风冷却是通过空气自然对流和强迫通风将换流阀热量带走的冷却方式，由于风冷散热能力不能适应日益增加的换流阀功率密度，已经淘汰；油冷的冷却效率优于风冷，但相比于水冷系统，存在油的粘度大导致阻力大流速低，导致冷却效率低于水冷，同时相比于水冷，存在成本高的缺点。蒸发冷却是将冷却介质放在密闭设备中，依靠冷却介质蒸发吸收热量，换热系数较风冷和液冷有显著提高，但是缺乏动力驱动难于适应换流阀大规模冷却系统需求。目前换流阀广泛采用的冷却方式为水冷系统，水冷系统一般包括内水冷系统和外水冷系统或外风冷系统，内水冷系统通过水循环收集换流阀内部产生的废热，并最终通过外水冷系统或外风冷系统进行废热排散，实现换流阀冷却控温功能。外水冷系统一般采用冷却塔方式，通过喷淋系统和风机将喷淋在管束表面的水膜在通风作用下发生蒸发冷却，外水冷系统存在低温寒冷地区防冻结问题；外风冷系统一般采用空冷方式对内水冷循环水进行冷却，其冷却效率、占地规模等方面不及外水冷系统，但对寒冷地区环境较外水冷系统具有较好的适应性。尽管水冷在换流阀冷却中取得广泛应用，但水冷冷却方式存在较多突出问题，比如换热能力不够、内水冷系统频发腐蚀、泄漏、堵塞等问题。内水冷系统中水与电气设备直接接触，水与晶闸管铝散热器发生电化学腐蚀，密封圈腐蚀等导致系统漏水漏电；光触发换流阀塔均压电极在电场的作用下容易形成垢质，脱落后堵塞循环水回路导致器件散热恶化引发烧毁，据统计内冷水系统故障占冷却系统故障总数的71.4％。为解决内水冷系统腐蚀、泄漏等问题，换流阀内水冷系统采用去离子水，相应需配置离子罐去除水中杂质离子、过滤器过滤颗粒物等，增加了水冷系统复杂性、投资成本和定期维护成本，存在长寿命稳定运行风险。此外随着换流阀功率的增加，水冷系统水流量需要不断增加，换流阀冷却系统规模和功率也随之加大，换热热流密度进一步提高，水冷系统规模和冷却能力存在局限性，因而有必要寻求更为安全可靠、冷却效率更高的换流阀冷却方式。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种换流阀冷却系统。本技术是这样实现的，一种换流阀冷却系统，包括储液罐、内冷系统动力循环泵、供液回液热交换器、流量分配阀组、换流阀和散热单元，储液罐、内冷系统动力循环泵、供液回液热交换器、流量分配阀组、换流阀顺次连接，换流阀冷却介质出口管路又与供液回液热交换器连接，出来经过散热单元后连接到储液罐上，形成内冷却回路。进一步地，所述储液罐上设有储液罐控温装置和储液罐冷却介质温度传感器；所述内冷系统动力循环泵与储液罐之间设有内冷系统动力循环泵入口温度传感器和内冷系统动力循环泵入口压力传感器，内冷系统动力循环泵与所述供液回液热交换器之间设有内冷系统动力循环泵出口压力传感器；所述流量分配阀组与所述供液回液热交换器之间设有供液温度传感器；所述换流阀与供液回液热交换器之间设有换流阀出口温度传感器和换流阀出口压力传感器；所述散热单元与储液罐之间设有散热单元冷侧出口温度传感器；设有控制器，控制器控制换流阀冷却系统电源的开闭，且储液罐冷却介质温度传感器、内冷系统动力循环泵入口温度传感器、内冷系统动力循环泵入口压力传感器、内冷系统动力循环泵出口压力传感器、供液温度传感器、换流阀出口温度传感器、换流阀出口压力传感器和散热单元冷侧出口温度传感器均与控制器的输入端连接，控制器的输出端与储液罐控温装置和散热单元连接。进一步地，所述内冷系统动力循环泵并联设置两个，且所述内冷系统动力循环泵入口压力传感器与每个内冷系统动力循环泵之间依次设置第一电磁阀和第一过滤器，所述控制器的输出端还与两个第一电磁阀分别连接。进一步地，在所述供液回液热交换器与所述供液温度传感器之间，设有电加热装置，所述控制器的输出端还与电加热装置连接。进一步地，所述散热单元为热排散装置。进一步地，所述散热单元包括内外冷系统热交换器、外冷动力循环泵和热排散装置，从所述供液回液热交换器出来的管路经过内外冷系统热交换器后回到储液罐上，内外冷系统热交换器又与外冷动力循环泵、热排散装置连接，用于排散内冷却回路带出的热量。进一步地，所述外冷动力循环泵并联设置两个，且内外冷系统热交换器与每个外冷动力循环泵之间依次设置第二电磁阀和第二过滤器，所述控制器的输出端还与两个第二电磁阀分别连接。进一步地，所述换流阀冷却系统中的冷却介质为氢氟醚或氟利昂中的一种。进一步地，所述流量分配阀组内设置多路电动阀，所述换流阀采用多组并联的形式，流量分配阀组内的每路电动阀对应一组换流阀，流量分配阀组内的每路电动阀均与所述控制器的输出端连接。与现有技术相比，本技术的优点在于：(1)该冷却系统采用内冷却系统结合外冷却系统的方式，对换流阀的冷却效果更好，在换流阀之前增加冷却介质的升温装置，有利于冷却介质在换流阀处发生相变，大大提高吸收的热量。(2)该冷却系统采用更为安全可靠的氟利昂/氢氟醚作为冷却介质，与材料相容性好，不易发生腐蚀泄漏，可实现换流阀冷却系统长寿命稳定运行；(3)使冷却介质在晶闸管等热源部位发生相变换热，较水冷单相换热的换热能力显著提升，解决高热流密度散热问题，能够更有效的降低换流阀温度，提高元器件可靠性；(4)通过冷却介质相变潜热吸收换流阀废热，较采用水冷显热吸收热量的方式，吸热能力大大增强，因而较水冷冷却方式可大幅降低冷却介质循环流量，节省系统能耗。附图说明图1为本技术实施例1的结构示意图；图2为本技术实施例2的结构示意图；图3为本技术提供的换流阀冷却系统控制组件连接关系图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1、参考图1和图3，本实施例提供一种换流阀冷却系统，采用内冷系统的冷却方式，包括储液罐15、内冷系统动力循环泵1、供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换流阀冷却系统，其特征在于，包括储液罐(15)、内冷系统动力循环泵(1)、供液回液热交换器(3)、流量分配阀组、换流阀(7)和散热单元，储液罐(15)、内冷系统动力循环泵(1)、供液回液热交换器(3)、流量分配阀组、换流阀(7)顺次连接，换流阀(7)冷却介质出口管路又与供液回液热交换器(3)连接，出来经过散热单元后连接到储液罐(15)上，形成内冷却回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种换流阀冷却系统，其特征在于，包括储液罐(15)、内冷系统动力循环泵(1)、供液回液热交换器(3)、流量分配阀组、换流阀(7)和散热单元，储液罐(15)、内冷系统动力循环泵(1)、供液回液热交换器(3)、流量分配阀组、换流阀(7)顺次连接，换流阀(7)冷却介质出口管路又与供液回液热交换器(3)连接，出来经过散热单元后连接到储液罐(15)上，形成内冷却回路。


2.如权利要求1所述的换流阀冷却系统，其特征在于，所述储液罐(15)上设有储液罐控温装置(16)和储液罐冷却介质温度传感器(17)；所述内冷系统动力循环泵(1)与储液罐(15)之间设有内冷系统动力循环泵入口温度传感器(18)和内冷系统动力循环泵入口压力传感器(19)，内冷系统动力循环泵(1)与所述供液回液热交换器(3)之间设有内冷系统动力循环泵出口压力传感器(2)；所述流量分配阀组与所述供液回液热交换器(3)之间设有供液温度传感器(5)；所述换流阀(7)与供液回液热交换器(3)之间设有换流阀出口温度传感器(8)和换流阀出口压力传感器(9)；所述散热单元与储液罐(15)之间设有散热单元冷侧出口温度传感器(14)；
设有控制器(10)，控制器(10)控制换流阀冷却系统电源的开闭，且储液罐冷却介质温度传感器(17)、内冷系统动力循环泵入口温度传感器(18)、内冷系统动力循环泵入口压力传感器(19)、内冷系统动力循环泵出口压力传感器(2)、供液温度传感器(5)、换流阀出口温度传感器(8)、换流阀出口压力传感器(9)和散热单元冷侧出口温度传感器(14)均与控制器(10)的输入端连接，控制器(10)的输出端与储液罐控温装置(16)和散热单元连接。


3.如权利要求2所述的换流阀冷却系统，其特征在于，所述内冷系统动力循环泵(1)并联设置两个，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：包文隆，
申请(专利权)人：北京中电国核节能环保科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11