一种配电站大型电源温度控制系统技术方案

本申请属于配电站配套辅助设施结构设计领域，尤其涉及一种配电站大型电源温度控制系统。用于由多个独立的电源模块组合形成的联合电源，包括二氧化碳压缩泵、储存罐、四通阀、空气换热器、第一节流阀、外部热交换器、第二节流阀、内部热交换器；还包括：通过四通阀的第二接口引出的外部回路、通过四通阀的第三接口引出的内部回路、通过四通阀的第四接口引出的回流回路；本申请的配电站大型电源温度控制系统整体机构简单，控制方便，通过利用超临界二氧化碳介质自身放热吸热特性以及配合流量以及热交换结构的控制配合，同时结合四通阀进行换向调节，实现利用较为简单的结构和控制方式进行制冷制热双模式的快速切换和稳定运行。制冷制热双模式的快速切换和稳定运行。制冷制热双模式的快速切换和稳定运行。

A large power supply temperature control system for distribution station

【技术实现步骤摘要】
一种配电站大型电源温度控制系统


[0001]本申请属于配电站配套辅助设施结构设计领域，尤其涉及一种配电站大型电源温度控制系统。

技术介绍

[0002]出于各种功能和目的需求，配电网设施内配备有各种类型的交流或直流电源，包括各类大型电源，受工艺材料以及单电池电压等级的限制，大多数大型电源往往采用多个小型电源组网形式来构成，在电池充放电过程中，电源内部氧化还原反应以及极化反应会产生大量反应热，特别是电源内部中心位置，温度会快速上升，不同类型的电源最佳的工作温度并不相同，温度过高或者过低都会影响电源的整体性能。
[0003]现有的温度调节系统主要利用换热结构来实现冷热量的控制和传递，但收到传递戒指以及结构特点的限制，不仅结构体积庞大，且对于电源整体的温度控制效果并不好，无法对电源的特定工况进行快速反应，不利于维持电源长期稳定运行。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于，基于实际需求，提供一种温度控制速度快，结构简单，控制方便，能够提高电源整体以及局部温度控制效果的配电站大型电源温度控制系统。
[0005]为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
[0006]本申请的配电站大型电源温度控制系统，用于由多个独立的电源模块组合形成的联合电源，包括二氧化碳压缩泵1、储存罐2、四通阀3、空气换热器4、第一节流阀7、外部热交换器8、第二节流阀9、内部热交换器10；
[0007]所述外部换热器2设置于电源外部空间或与电源外部散热结构进行热交换，所述内部热交换器10设于电源内部的电源模块之间进行热交换；
[0008]所述二氧化碳压缩泵1将二氧化碳压缩至高温超临界态并存储至储存罐2中，高压存储罐2中的超临界二氧化碳经过第二节流阀9后连接至四通阀3的第一接口3a；
[0009]还包括：通过四通阀3的第二接口3b引出的外部回路、通过四通阀3的第三接口3c引出的内部回路、通过四通阀3的第四接口3d引出的回流回路；
[0010]外部回路依次连通空气换热器4、第一节流阀7；
[0011]内部回路依次连通内部热交换器10、外部热交换器8后经第一节流阀7与外部回路连通；
[0012]回流回路连接至二氧化碳压缩泵1二氧化碳入口；
[0013]制冷模式下：四通阀3控制第一接口3a与第二接口3b连通，同时第三接口3c与第四接口3d连通；高温超临界二氧化碳经由空气热交换器4散热经第一节流阀7节流后转换至二相态二氧化碳依次进入外部热交换器8、内部热交换器10从电源吸热后转换为二氧化碳气体后经过四通阀3返回至二氧化碳压缩泵1；
[0014]制热模式下：四通阀3控制第一接口3a与第三接口3c连通，同时第二接口3b与第四
接口3d连通使系统切换至制热模式；高温超临界二氧化碳依次经过内部热交换器10、外部热交换器8向电源模块散热转换为二相态二氧化碳，之后经过第一节流阀7节流泄压后经过空气换热器4吸热转换为二氧化碳，最后经四通阀3返回至二氧化碳压缩泵1。
[0015]对前述配电站大型电源温度控制系统的进一步改进或者优选实施方案，所述第二节流阀3控制高温超临界二氧化碳的流量以控制热交换总量；所述第一节流阀7控制路径流量，以使两侧二氧化碳保持相应的相态。
[0016]对前述配电站大型电源温度控制系统的进一步改进或者优选实施方案，还包括快速预热结构，所述快速预热结构包括设置于空气换热器4和第一节流阀7之间的三通管14，设置于三通管14与空气换热器4之间的第三控制阀5、设置于三通管14与二氧化碳压缩泵1之间的第四控制阀6。
[0017]对前述配电站大型电源温度控制系统的进一步改进或者优选实施方案，还包括设于第四接口3d后侧的单向阀11，所述单向阀11用于限制流体仅可由第四接口3d流出。
[0018]对前述配电站大型电源温度控制系统的进一步改进或者优选实施方案，还包括设于二氧化碳压缩泵1前侧的气液分离器12和干燥器13。
[0019]对前述配电站大型电源温度控制系统的进一步改进或者优选实施方案，所述内部热交换器10包括多个分别连接至不同电源模块之间的换热支路，还包括用于控制不同换热支路内部流量的控制阀，以及用于检测不同电源模块温度的温度传感器。
[0020]对前述配电站大型电源温度控制系统的进一步改进或者优选实施方案，还包括设于空气换热器4附近的外部风机15。
[0021]对前述配电站大型电源温度控制系统的进一步改进或者优选实施方案，还包括设于第一节流阀7和外部热交换器8之间、内部热交换器10和四通阀3之间的温度传感器和压力传感器。
[0022]其有益效果在于：
[0023]本申请的配电站大型电源温度控制系统整体机构简单，控制方便，通过利用超临界二氧化碳介质自身放热吸热特性以及配合流量以及热交换结构的控制配合，同时结合四通阀进行换向调节，实现利用较为简单的结构和控制方式进行制冷制热双模式的快速切换和稳定运行。
[0024]本申请的温度控制系统传递通道简洁紧凑，需要的控制机构和控制方式简单高效，在充分保证两种温度控制功能和效果的前提下有效降低电源内外部热交换结构的复杂性，降低结构成本和使用维护的难度，提高电池性能，同时能够充分利用二氧化碳介质自身的阻燃绝缘特性，有效提升电源自身安全性。
附图说明
[0025]图1是配电站大型电源温度控制系统的结构示意图
[0026]其中附图标记包括：
[0027]二氧化碳压缩泵1、储存罐2、四通阀3、空气换热器4、第一节流阀7、外部热交换器8、第二节流阀9、内部热交换器10、单向阀11、分离器12、干燥器13、三通管14、外部风机15。
具体实施方式
[0028]以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
[0029]本申请提供的配电站大型电源温度控制系统，主要用用于由多个独立的电源模块组合形成的联合电源，包括二氧化碳压缩泵1、储存罐2、四通阀3、空气换热器4、第一节流阀7、外部热交换器8、第二节流阀9、内部热交换器10；
[0030]外部换热器2设置于电源外部空间或与电源外部散热结构进行热交换，内部热交换器10设于电源内部的电源模块之间进行热交换；在传统散热结构中，散热系统一般仅有电源外部设置的散热翅片等而结构进行热交换，通过导热板等结构将内部热量引出，但随着电源容量和尺寸的增大，传统的导热散热结构存在导热散热效率低下，无法实现快速准确的温度控制等问题，同时对于出于不同工作模式下的电源模块往往具有不同的最佳工作温度区间，因此采用整体温控的方式也无法保证新型电源整体性能的稳定发挥，因此本申请中设置内外部两种换热结构，在制热阶段，利用压缩机制备的高温高压超临界二氧化碳的分段散热过程配合电源自内向外的热传导过程，提升整个电源的温度变化的均匀性，在低温工作环境下维持电源内外部温度的均衡变化，在实际实施过程中，外部换热结构一般是由盘管配合翅片等形式，内部换热器则采用导热板以及导热板内部的内部通道构成，结构成熟。在此不予赘述。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电站大型电源温度控制系统，用于由多个独立的电源模块组合形成的联合电源，其特征在于，包括二氧化碳压缩泵(1)、储存罐(2)、四通阀(3)、空气换热器(4)、第一节流阀(7)、外部热交换器(8)、第二节流阀(9)、内部热交换器(10)；所述外部换热器(2)设置于电源外部空间或与电源外部散热结构进行热交换，所述内部热交换器(10)设于电源内部的电源模块之间进行热交换；所述二氧化碳压缩泵(1)将二氧化碳压缩至高温超临界态并存储至储存罐(2)中，高压存储罐(2)中的超临界二氧化碳经过第二节流阀(9)后连接至四通阀(3)的第一接口(3a)；还包括：通过四通阀(3)的第二接口(3b)引出的外部回路、通过四通阀(3)的第三接口(3c)引出的内部回路、通过四通阀(3)的第四接口(3d)引出的回流回路；外部回路依次连通空气换热器(4)、第一节流阀(7)；内部回路依次连通内部热交换器(10)、外部热交换器(8)后经第一节流阀(7)与外部回路连通；回流回路连接至二氧化碳压缩泵(1)二氧化碳入口；制冷模式下：四通阀(3)控制第一接口(3a)与第二接口(3b)连通，同时第三接口(3c)与第四接口(3d)连通；高温超临界二氧化碳经由空气热交换器(4)散热经第一节流阀(7)节流后转换至二相态二氧化碳依次进入外部热交换器(8)、内部热交换器(10)从电源吸热后转换为二氧化碳气体后经过四通阀(3)返回至二氧化碳压缩泵(1)；制热模式下：四通阀(3)控制第一接口(3a)与第三接口(3c)连通，同时第二接口(3b)与第四接口(3d)连通使系统切换至制热模式；高温超临界二氧化碳依次经过内部热交换器(10)、外部热交换器(8)向电源模块散热转换为二相态二氧化碳，之后经过第一节流...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海忠，蒋中军，张静，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，
类型：发明
国别省市：