一种晶闸管阀组水冷系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种晶闸管阀组水冷系统，包括主水管和至少一个分支水路，所述主水管的进水管连接外冷却水系统的出水主管道，主水管的出水管连接外冷却水系统的出水主管道；所述分支水路均连接主水管，各级分支水路并联；所述各分支水路包括两只散热器和一只水电阻，任一只散热器与水电阻串联后，再与另一只散热器并联。此种水冷系统可保证大容量阀体分支水路承受的水压在安全范围内，降低水冷系统的水泵扬程和电机功率，同时大幅增加晶闸管阀组的通流容量，具有很好的散热效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冷却技术，特别涉及一种用于晶闸管阀组冷却系统的分支水路架构。
技术介绍
随着FACTS技术和直流输电技术的大力发展，电力电子器件的应用在广度和深度上得到了快速的推进。晶闸管作为目前应用最广泛的电力电子器件，其应用领域已经渗透进电力系统发、输、配、用等各个部分。作为快速开关类器件，晶闸管的开通、关断和通态都会产生有功损耗，随着其应用电压等级的升高以及通流容量的加大，由串并联晶闸管构成的阀组其整体的发热量急剧增加。作为半导体器件，晶闸管的结温直接影响到它的工作性能，所以为阀组配备高效可靠的冷却设备，对确保阀组长期稳定运行具有重要的作用。阀组的冷却方式一般可以分为两种:主动式和被动式。小容量阀组常用被动式冷却，包括空气自冷和热管自冷。水冷方式是目前应用最广、散热效率最高的主动式冷却方式，高电压大容量晶闸管阀组都采用这种冷却模式。在密闭的水回路中，水泵循环带动纯水以一定的流量流过阀体水回路，带走热量。水流量越大，水泵扬程越高，阀组的散热效率也就越高。但是流量的增加会对阀体水管带来很高的水压，阀组的管路在设计上需要考虑长期耐受此水压的要求。如图1所示，现有设计技术中，C支路是外冷却水系统的主管道，阀组水路由主水管(B支路)和分支水路(A支路)构成，两根主水管分别连接外冷却水系统的进水和出水管道，每一级分支水路以并联的方式与阀体的主水管连接。每一级分支水路串联两个晶闸管散热器和一只水电阻，这种结构的晶闸管阀组目前已经有大量的工程应用。随着阀体通流容量的增加，这种结构对冷却系统的流量和水泵扬程提出了更高的要求，在主水管内径不变的前提下，流量的增大带来了水管水压的增加，无法满足水回路安全运行的要求。
技术实现思路
本技术的目的，在于提供一种晶闸管阀组水冷系统及其实现方法，其可保证大容量阀体分支水路承受的水压在安全范围内，降低水冷系统的水泵扬程和电机功率，同时大幅增加晶闸管阀组的通流容量，具有很好的散热效率。为了达成上述目的，本技术的解决方案是:一种晶闸管阀组水冷系统，包括主水管和至少一个分支水路，所述主水管的进水管连接外冷却水系统的出水主管道，主水管的出水管连接外冷却水系统的出水主管道；所述分支水路均连接主水管，各级分支水路并联；所述各分支水路包括两只散热器和一只水电阻，任一只散热器与水电阻串联后，再与另一只散热器并联。采用上述方案后，本技术通过对工程中已经大量应用的阀组冷却回路进行流量和水压的计算，提出一种新的阀体分支水路布置方式，可以大幅增加晶闸管阀组的通流容量，降低水冷系统的水泵扬程和电机功率，保证大容量阀体分支水路承受的水压在安全范围内，分支水路将具有更高的散热效率，同时减小了水冷系统的能源消耗，有利于促进超高压大容量晶闸管阀组的工程应用，确保阀组工程运行的可靠性与稳定性，提高了大容量阀组长期运行的安全性。附图说明图1是现有阀体水回路的结构示意图；图2是本技术提出的阀体水回路的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的技术方案及有益效果进行详细说明。如图2所示，本技术提供一种晶闸管阀组水冷系统，其中，C支路是外冷却水系统的主管道，B支路是阀组水路的主水管，A支路是分支水路。首先，由图1所示的现有水回路结构可以看到，A支路只有一种结构，由两只散热器和一只水电阻串联而成，这种结构的晶闸管阀组目前已经有大量的工程应用，但是随着阀组通流容量的进一步增加，这种结构的配水由于回路压力过大，已经无法满足安全运行的要求。本技术所提供的水冷系统中，外冷却水系统的出水主管道连接晶闸管阀组水路的主水管的进水管，外冷却水系统的出水主管道连接晶闸管阀组水路的主水管的出水管，所述阀组水路还包括与主水管连接的分支水路，各级分支水路并联，本技术将所述分支水路拆分成两个支路，一个支路是一只散热器串联一只水电阻，另一个支路是单独一只散热器，这种结构的水回路具有更大的散热效率和更小的流阻。本技术还提供一种前述晶闸管阀组水冷系统的实现方法，步骤如下:(I)首先确定冷却容量；(2)在一定的冷却容量条件下，选择水冷系统设备型号和管道；(3)通过仿真计算和试验测试散热器的散热性能；(4)对同一级分支水路中并联的散热器和串联水电阻的散热器进行单级并联流量分配试验，根据管路中流量与流阻的关系和实验结果推算晶闸管阀组中各分支水路中的流量;(5)验证不同分支水路中流量分配相差不大，流量较小支路能够满足散热要求；如果不能满足，则重新选择水冷系统设备型号和管道，重复步骤(2)。在保持阀组电气回路不变的情况下，本技术对阀体水回路的结构改动很小，整体结构清晰，有利于工程实施。以上实施例仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本技术的保护范围，凡是按照本技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本技术保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶闸管阀组水冷系统，包括主水管和至少一个分支水路，所述主水管的进水管连接外冷却水系统的出水主管道，主水管的出水管连接外冷却水系统的出水主管道；所述分支水路均连接主水管，各级分支水路并联；其特征在于：所述各分支水路包括两只散热器和一只水电阻，任一只散热器与水电阻串联后，再与另一只散热器并联。

【技术特征摘要】
1.一种晶闸管阀组水冷系统，包括主水管和至少一个分支水路，所述主水管的进水管连接外冷却水系统的出水主管道，主水管的出水管连接外冷却水系统的出水主管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，朱岸明，王中阳，喻新强，李晓明，陈赤汉，罗念华，陈炜，王敏，
申请(专利权)人：陕西省电力公司规划评审中心，西北电网有限公司，南京南瑞继保电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：