CN101916632A - 一种高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种直流换流阀用大功率水冷电阻器，其采用直接水冷的方式冷却，其特征在于，采用四层电阻膜，通过串并联的方式构成所需阻值，其中每层电阻膜的功率至少达到1500W，因此此种结构能做成大功率电阻器，在电阻膜层的基片一侧通水以带走电阻产生的热量。采用绝缘冷却方式，电阻部分与水之间的热阻极低，换热面积也很大，同等功率下电阻部分温度大幅度降低，因此该型水冷电阻具有最高的功率体积比，在水流量充足的情况下功率可达6kW以上，适用于大功率场合。该型电阻内部水仓较大，在断水试验时具有优势。所述电阻外壳材料为pps白色本色，能够承受2MPa水压，优于PVDF材料。所述的电阻的进、出水口在电阻的底部，电阻的接线端子在电阻的顶部。

Description

一种高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻器
技术领域
本发明属于电力系统器件领域，具体涉及一种高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻器。
背景技术
自20世纪80年代中期以来，电力系统中的所有换流阀都采用了纯水或水/乙二醇混合的液体冷却，水冷电阻是换流阀中一个主要散热元件，其散热性能的好坏直接关系到换流阀的正常运行，通常的直流换流阀采用间接水冷方式，水冷系统和水冷电阻是独立分离的，此种散热方式体积大，散热性能较差，另外水冷电阻的电感在高频电压下会出现高阻抗，换流阀在运行时，可能遭受雷电冲击、陡波冲击电压，频率非常高，最终造成设备损坏。
中国专利申请200720311343.5公开了一种结构简单、模块化设计，外形尺寸较为固定，并且特别适用于特高压直流输电换流阀用水冷型阻尼电阻器。该电阻器包括电阻体和绝缘外壳，其特征在于，所述的绝缘外壳包括有腔体和盖体，腔体内设有螺旋水道，其进、出水口分别连接腔体一个侧面的上、下管螺纹水接头；所述的电阻体为电阻带，其设置在螺旋水道之间，电阻带的两端分别连接腔体另一个侧面的上、下接线端子，所述的盖体与腔体对接将所述的螺旋水道和电阻带密封。
中国专利申请01246810.X公开了一种大功率水冷线绕电阻器，它是针对目前大功率线绕电阻器耐大电流冲击能力差，靠压力连接电气不安全可靠而导致的功率小，体积大、重量重而提供的一种耐大电流冲击、电气接触安全可靠，功率大、体积小、重量轻的大功率水冷线绕电阻器。它是在瓷管内外圆设过水道，在瓷管上下帽盖上设过水孔，瓷管外圆上所设电阻带端头固接在上下帽盖上组成电阻芯，在电阻芯外设水套，形成过水层，将两个或两个以上的电阻芯并接在设有进水孔的下压板和出水孔的上压板之间，通过螺纹配合及导电带接通形成上、下电极构成。
本发明的大功率水冷式电阻器与上述现有技术中的水冷线绕电阻相比，具有以下优势：
使用寿命和可靠性更好——线绕电阻采用极细的合金丝绕制而成，长达6～10m，合金丝制备和绕制过程中可能造成缺陷或损伤。线绕电阻直接侵在水中冷却，电阻合金丝有游离金属释出，受到腐蚀。长期工作后将导致电阻开路、影响水质。而玻璃釉膜电阻采用膜式结构，基体表面覆满经850度高温烧结而成的玻璃釉膜导电层，即使出现个别点缺陷不会影响电阻的正常使用，因此水冷线绕电阻不适合应用在可靠性要求高、寿命时间长的情况下；
高压脉冲性能好——现有技术中的线绕电阻直接冷却，低压工作且水质较好时可保证正常工作，但高压脉冲，尤其伴随水质下降时有匝间击穿的隐患；
电感量小——玻璃釉膜电阻采用表面整体导电、多层并联的结构，电感量为极低的分布电感，在100nH之内；
体积功率比高——线绕电阻受合金带电阻率限制，为保证可靠性选用较大截面积的带材后电阻丝长度将增加，体积增大，而玻璃釉膜电阻不受电阻率限制，设计更加灵活。在体积功率比上超过线绕电阻；
并且现有技术中的大功率线绕电阻在使用过程中有开路、影响水质等问题。
本发明的直接水冷式阻尼电阻器采用pps材料，使电阻器机械强度、耐温性能大幅度提高，且易于注塑加工。当发生断水、过载时，功率型电阻将产生大量高温水蒸汽，采用pps，电阻体不易因热变形导致电阻损坏，可靠性大幅度提高。优于PVDF材料。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种直流换流阀用大功率水冷电阻器，采用直接水冷的方式冷却，采用四层电阻膜，通过串并联的方式构成所需阻值的电阻膜层，其中每层电阻膜的功率至少达到1500W，从而能够做成大功率电阻器，将所述电阻膜层基片固定并容纳在内的塑料外壳，采用直接水冷的方式冷却，在所述电阻膜层基片的左右两侧通水，以带走电阻功率产生的热量，所述大功率水冷电阻器的进、出水口设置在塑料外壳的底部，电阻器的接线端子设置在塑料外壳的顶部；采用绝缘冷却方式，电阻部分与水之间的热阻极低，换热面积也很大，同等功率下电阻部分温度大幅度降低，使得该大功率水冷电阻器具有的功率体积比，在水流量充足的情况下功率达到6kW以上。
其中，所述电阻膜层基片包括电阻基片和电阻膜层，所述电阻膜层由四层玻璃釉电阻膜串并联构成，所述电阻基片的外侧通水，把电阻产生的热量及时带走，所述电阻膜层基片的上、下两端分别采用密封圈来密封。
其中，通过所述进、出水口的尺寸来控制水流量，从而控制电阻的功率，所述电阻膜层基片的外壳采用白色高强度pps工程塑料制成，表面光滑，能经受2Mpa的水压。
其中，所述大功率水冷电阻器的进、出水口设置在塑料外壳的底部，大功率水冷电阻器的接线端子设置在塑料外壳的顶部。
其中，所述电阻膜层采用串并联方式，能够方便地组成各种阻值。
本发明的有益效果是：
1、本实用新型的电阻器内部采用高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻采用绝缘冷却方式，电阻部分与水之间的热阻极低，换热面积也很大。同等功率下电阻部分温度大幅度降低，因此该型水冷电阻具有最高的功率体积比，非常适用于高压大功率场合。
2、高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻，电阻体采用玻璃釉膜电阻基片，在涂有电阻膜层的瓷片另一侧通水，以带走电阻功率产生的热量，该型电阻内部水仓较大，在断水试验时具有优势。
3、高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻，外壳材料为pps白色本色，表面光洁美观，且强度很大，能够承受2Mpa水压，优于PVDF材料。
附图说明
图1是本发明的电阻整体图；
图2是本发明的电阻侧视图；
图3是本发明的冷却原理图。
图中：1、水冷电阻接线端；2、铰链；3、进水口；4、出水口；5、电阻底座；6、pps外壳；7、水流；8、密封圈；9、电阻膜层；10、电阻基片；
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明做进一步的详细描述；
如图1、2所示，一种高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻器，绝缘外壳包括四个组成部分：分别为电阻上部、电阻下部、电阻左侧和电阻右侧。采用铰链2组装在一起，构成整个电阻外壳。接线端子1位于电阻体的顶部，为电阻的接线端，电阻的进水口3和出水口4都位于电阻体的底部。
如图3所示，一种高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻器内部由电阻基片10、电阻膜层9组成。电阻膜层由四层玻璃釉电阻膜串并联构成，电阻基片的外侧通水7，把电阻产生的热量及时带走，电阻的上、下分别采用密封圈8来密封。
本实施例可通过控制玻璃釉膜层的串并联来达到不同的阻值，通过水口的尺寸来控制水流量，从而控制电阻的功率。电阻的四个组成部分由精密模具成型，外观无焊接缝；电阻外壳采用白色高强度pps工程塑料6，表面光滑，能经受2Mpa的水压。
为解决现有技术中水冷电阻的散热效果差、电感大的问题，提供一种无感、可直接与水接触的散热良好的水冷电阻器。具体方案如下：
一种直流换流阀直接水冷式电阻，具体涉及直流换流阀中电阻，采用直接水冷的方式冷却。采用绝缘冷却方式，电阻部分与水之间的热阻极低，换热面积也很大。同等功率下电阻部分温度大幅度降低，因此该型水冷电阻具有最高的功率体积比，在水流量充足的情况下最高功率可达6kW以上，适用于大功率场合。
上述方案中，所述电阻体采用玻璃釉膜，在电阻基片一侧通水，以带走电阻功率产生的热量，该型电阻内部水仓较大，在断水试验时具有优势。
上述方案中，所述电阻器的进、出水口在电阻的底部，电阻的接线端子分别在电阻的顶部和侧部，底部用绝缘支架支撑。
以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种直流换流阀用大功率水冷电阻器，其特征在于，采用直接水冷的方式冷却，采用四层电阻膜，通过串并联的方式构成所需阻值的电阻膜层，其中每层电阻膜的功率至少达到1500W，从而能够做成大功率电阻器，将所述电阻膜层基片固定并容纳在内的塑料外壳，采用直接水冷的方式冷却，在所述电阻膜层基片的左右两侧通水，以带走电阻功率产生的热量，所述大功率水冷电阻器的进、出水口设置在塑料外壳的底部，电阻器的接线端子设置在塑料外壳的顶部；采用绝缘冷却方式，电阻部分与水之间的热阻极低，换热面积也很大，同等功率下电阻部分温度大幅度降低，使得该大功率水冷电阻器具有的功率体积比，在水流量充足的情况下功率达到6kW以上。
2.如权利要求1所述的水冷电阻器，其特征在于，所述电阻膜层基片包括电阻基片10和电阻膜层9，所述电阻膜层9由四层玻璃釉电阻膜串并联构成，所述电阻基片10的外侧通水7，把电阻产生的热量及时带走，所述电阻膜层基片的上、下两端分别采用密封圈8来密封。
3.如权利要求2所述的水冷电阻器，其特征在于，通过所述进、出水口的尺寸来控制水流量，从而控制电阻的功率，所述电阻膜层基片的外壳采用白色高强度pps工程塑料6制成，表面光滑，能经受2Mpa的水压。
4.如权利要求3所述的水冷电阻器，其特征在于，所述大功率水冷电阻器的进、出水口设置在塑料外壳的底部，大功率水冷电阻器的接线端子设置在塑料外壳的顶部。
5.如权利要求4所述的高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻，其特征在于，所述电阻膜层9采用串并联方式，能够方便地组成各种阻值。
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