CN103580504A - 一种直流换流阀用阀外冷却系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流换流阀用阀外冷却系统及其操作方法，该系统包括：主泵、空气冷却器和闭式冷却塔，主泵、空气冷却器和闭式冷却塔通过管路依次串联连接，串联管路与换流阀连接形成闭合回路；空气冷却器和闭式冷却塔之间设有三通阀，三通阀并联旁通管路与换流阀连接；根据环境温度的变化对空气冷却器和闭式冷却塔工作状态的调节，使回路中的冷却介质降温并达到预设温度。和现有技术比，本发明提供的直流换流阀用阀外冷却系统，冷却容量大，适应环境能力强，具有良好的节能节水功能。

Description

一种直流换流阀用阀外冷却系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种直流换流阀用阀外冷却系统，具体讲涉及一种直流换流阀用复合多气候适应阀外冷却系统及其操作方法。

背景技术

随着我国高压直流输电技术的日益成熟，直流输电工程建设正处于发展的黄金期。在高压直流输电系统中，冷却系统作为换流阀散热系统的重要组成，其运行情况直接影响到整个直流系统的输电能力。因此，保证冷却系统稳定、可靠和高效运行显得尤为重要。

目前，换流阀冷却系统的阀外冷却设备采用空气冷却器或闭式冷却塔将换流阀产生的热量排放到空气中。换流阀冷却系统按冷却水冷却方式划分为：水－风换热（空气冷却器）、水－水换热(闭式冷却塔)、制冷机换热三种主要形式。空气冷却器的冷却功率取决于环境温度和冷却水温之差，一般用于环境温度不太高的区域；闭式冷却塔因蒸发需要消耗大量的水，一般用于水资源较为丰富的区域；制冷机换热功率目前较小，一般小于1MW。

但是，我国西部地区如哈密属于高温干旱气候特点，加上水资源匮乏，原有的空气冷却器和闭式冷却塔的冷却方式难以满足换流阀的正常运行要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种直流换流阀用阀外冷却系统及其操作方法，不但冷却容量大，而且适应环境能力强。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供的一种直流换流阀用阀外冷却系统，其改进之处在于，所述系统包括：主泵、空气冷却器和闭式冷却塔，所述主泵、空气冷却器和闭式冷却塔通过管路依次串联连接，所述串联管路与换流阀连接形成闭合回路；所述空气冷却器和闭式冷却塔之间设有三通阀，所述三通阀并联旁通管路与换流阀连接。

其中，所述换流阀包括：晶闸管、阻尼电容、均压电容、阻尼电阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单元和配水系统；所述串联管路和旁通管路与所述配水系统的水管连接。

其中，所述闭式冷却塔包括：喷淋水池、喷淋水泵和换热盘管，所述换热盘管与串联管路连接，所述喷淋水池中的水通过所述喷淋水泵均匀喷洒在换热盘管的表面。

其中，所述喷洒在换热盘管表面的水吸热后蒸发成水蒸汽通过风机排至大气。

其中，所述喷淋水池设置在室外地下。

其中，所述空气冷却器的工作温度为-2℃～41℃。

其中，所述空气冷却器的工作温度为23℃～41℃。

其中，所述闭式冷却塔的工作温度为大于41℃。

本发明基于另一目的提供一种直流换流阀用阀外冷却系统的操作方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

1、换流阀中带有热量的冷却介质，通过主泵加压至空气冷却器和闭式冷却塔的串联管路中；

2、测定环境温度，确定空气冷却器和闭式冷却塔的运行模式；当环境温度低于-2℃时，进入步骤3；当环境温度为-2℃～23℃时，跳至步骤4；当环境温度为23℃～41℃时，跳至步骤5；当环境温度高于41℃时，跳至步骤6；

3、当环境温度低于-2℃时，空气冷却器和闭式冷却塔停机，通过自然风冷即可将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤7；

4、当环境温度在-2℃～23℃时，闭式冷却塔停机，空气冷却器的冷却风扇投入运行的数量不超过50%，通过调节空气冷却器运行的风机数量和频率，将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤7；

5、当环境温度在23℃～41℃时，闭式冷却塔停机，空气冷却器的冷却风扇全部投入运行，将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤7；

6、当环境温度高于41℃，空气冷却器和闭式冷却塔同时投入运行，使冷却介质通过空气冷却器和闭式冷却塔进行两次冷却，以达到所要降低的温度值；进入步骤7；

7、经降温后达到进入换流阀温度要求的冷却介质流入换流阀，并在换流阀中吸热升温；返回至步骤1。

其中，当闭式冷却塔需要检修时，关闭三通阀，使通往闭式冷却塔的管路断路，冷却介质直接通过旁通管路回流到换流阀。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、具有冷却容量大特点。

空气冷却器和闭式冷却塔共同工作，可以满足各种输电容量的功率要求。

2、具有良好的环境适应能力。

通过空气冷却器和闭式冷却塔负荷的调节和匹配，可以很好得适应外界环境温度变化的要求。

3、具有良好的节能节水功能。

依据环境温度变化进行运行模式的改变，以达到节能节水最优目的。

4、空气冷却器和闭式冷却塔串联冷却方式，冷却效果更佳。

5、闭式冷却塔并联旁通管路便于检修。

附图说明

图1是：本发明提供的直流换流阀用阀外冷却系统的原理图；

其中：1、主泵；2、空气冷却器；3、三通阀；4、闭式冷却塔；5、喷淋水泵；6、喷淋水池；7、换流阀；8、旁通管路；9、换热盘管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例以直流换流阀用阀外冷却系统为例，如图1所示，本发明实施例提供的直流换流阀用阀外冷却系统包括：主泵1、空气冷却器2、三通阀3、闭式冷却塔4、喷淋水泵5、喷淋水池6、换流阀7、旁通管路8、换热盘管9。主泵1、空气冷却器2和闭式冷却塔4通过管路依次串联连接，串联管路与换流阀7连接形成闭合回路；空气冷却器2和闭式冷却塔4之间设有三通阀3，三通阀3并联旁通管路8与换流阀7连接。冷却介质经过主泵1的压力提升，进入空气冷却器2和闭式冷却塔4，将换流阀7产生的热量在室外与空气进行热交换，冷却后的介质再进入换流阀7，带出热量，回流到主泵1入口，形成密闭式循环冷却系统。

其中，闭式冷却塔4包括：喷淋水池6、喷淋水泵5和换热盘管9，换热盘管9与串联管路连接，喷淋水池6设置在室外地下，喷淋水池6中的水通过喷淋水泵5均匀喷洒在换热盘管9的表面，喷淋的水吸热后蒸发成水蒸汽通过风机排至大气。

其中，当环境温度低于-2℃时，空气冷却器2的风机全停，只依赖自然风冷即可将冷却介质降低到所要求的温度值，同时使进入空气冷却器2的冷却介质温度不至太低；当环境温度在-2℃～23℃时，空气冷却器2的冷却风扇投入运行的数量不超过50%，可通过自动控制系统调节运行风机数量、风机频率，使空气冷却器2处于最佳运行工况，使冷却介质降低到所要求的温度；当环境温度在23℃～41℃时，空气冷却器2大部分时间内全部投入运行状态，在一定频率条件或满负荷条件下工作，从而达到冷却介质的降温要求；当环境温度高于41℃，空气冷却器2即使全部投入运行状态，满负荷工作，仍无法满足冷却要求，甚至冷却介质被环境加热升温，此时就需要与空气冷却器2串联的闭式冷却塔4辅助冷却，使得冷却介质从空气冷却器2至闭式冷却塔4进行二次冷却，冷却介质进入闭式冷却塔4内的换热盘管9，喷淋水泵5从室外地下喷淋水池6抽水均匀喷洒到换热盘管9的表面，喷淋水吸热后蒸发成水蒸汽通过风机排至大气；在此过程中，换热盘管9内的冷却介质将得到进一步冷却，经二次降温后达到进入换流阀7的温度要求的冷却介质由循环水泵再送至换流阀7，在换流阀7内吸热升温后，再通过主泵1加压排至串联管路，如此周而复始地循环。

其中，当闭式冷却塔4因意外故障需要检修时，将通往闭式冷却塔4的三通阀3关闭，冷却介质不经过闭式冷却塔4，直接经过旁通管路8回流到换流阀7，从而为闭式冷却塔4检修创造条件。

本发明还提供了直流换流阀用阀外冷却系统的操作方法，具体包括下述步骤：

1、将换流阀7中带有热量的冷却介质通过主泵1加压至空气冷却器2和闭式冷却塔4的串联管路中；

2、测定环境温度，确定空气冷却器2和闭式冷却塔4的运行模式；当环境温度低于-2℃时，进入步骤3；当环境温度为-2℃～23℃时，跳至步骤4；当环境温度为23℃～41℃时，跳至步骤5；当环境温度高于41℃时，跳至步骤6；

3、当环境温度低于-2℃时，空气冷却器2和闭式冷却塔4停机，通过自然风冷即可将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤7；

4、当环境温度在-2℃～23℃时，闭式冷却塔4停机，空气冷却器2的冷却风扇投入运行的数量不超过50%，通过调节空气冷却器2运行的风机数量和频率，将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤7；

5、当环境温度在23℃～41℃时，闭式冷却塔停机4，空气冷却器2的冷却风扇全部投入运行，将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤7；

6、当环境温度高于41℃，空气冷却器2和闭式冷却塔4同时投入运行，使冷却介质通过空气冷却器2和闭式冷却塔4进行两次冷却，以达到所要降低的温度值；进入步骤7；

7、经降温后达到进入换流阀7温度要求的冷却介质流入换流阀7，并在换流阀7中吸热升温；返回至步骤1。

其中，当闭式冷却塔4需要检修时，关闭三通阀3，使通往闭式冷却塔4的管路断路，冷却介质直接通过旁通管路8回流到换流阀7。

直流换流阀用阀外冷却系统运行模式的最大优点是根据环境情况确定空气冷却器2和闭式冷却塔4的投运状态，从而使系统总是处于环境条件下的最佳运行、最低能耗状态，保证了换流阀设备和水冷系统设备本身的稳定性、可靠性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述系统包括：主泵、空气冷却器和闭式冷却塔，所述主泵、空气冷却器和闭式冷却塔通过管路依次串联连接，所述串联管路与换流阀连接形成闭合回路；所述空气冷却器和闭式冷却塔之间设有三通阀，所述三通阀并联旁通管路与换流阀连接。

2.如权利要求1所述的直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述换流阀包括：晶闸管、阻尼电容、均压电容、阻尼电阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单元和配水系统；所述串联管路和旁通管路与所述配水系统的水管连接。

3.如权利要求1所述的直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述闭式冷却塔包括：喷淋水池、喷淋水泵和换热盘管，所述换热盘管与串联管路连接，所述喷淋水池中的水通过所述喷淋水泵均匀喷洒在换热盘管的表面。

4.如权利要求3所述的直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述喷洒在换热盘管表面的水吸热后蒸发成水蒸汽通过风机排至大气。

5.如权利要求4所述的直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述喷淋水池设置在室外地下。

6.如权利要求1所述的直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述空气冷却器的工作温度为-2℃～41℃。

7.如权利要求6所述的直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述空气冷却器的工作温度为23℃～41℃。

8.如权利要求1所述的直流换流阀用阀外冷却系统，其特征在于，所述闭式冷却塔的工作温度为大于41℃。

9.一种如权利要求1所述的直流换流阀用阀外冷却系统的操作方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）换流阀中带有热量的冷却介质，通过主泵加压至空气冷却器和闭式冷却塔的串联管路中；

（2）测定环境温度，确定空气冷却器和闭式冷却塔的运行模式；当环境温度低于-2℃时，进入步骤（3）；当环境温度为-2℃～23℃时，跳至步骤（4）；当环境温度为23℃～41℃时，跳至步骤（5）；当环境温度高于41℃时，跳至步骤（6）；

（3）当环境温度低于-2℃时，空气冷却器和闭式冷却塔停机，通过自然风冷即可将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤（7）；

（4）当环境温度在-2℃～23℃时，闭式冷却塔停机，空气冷却器的冷却风扇投入运行的数量不超过50%，通过调节空气冷却器运行的风机数量和频率，将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤（7）；

（5）当环境温度在23℃～41℃时，闭式冷却塔停机，空气冷却器的冷却风扇全部投入运行，将冷却介质降低到所要求的温度值；跳至步骤（7）；

（6）当环境温度高于41℃，空气冷却器和闭式冷却塔同时投入运行，使冷却介质通过空气冷却器和闭式冷却塔进行两次冷却，以达到所要降低的温度值；进入步骤（7）；

（7）经降温后达到进入换流阀温度要求的冷却介质流入换流阀，并在换流阀中吸热升温；返回至步骤（1）。

10.如权利要求9所述的操作方法，其特征在于，当闭式冷却塔需要检修时，关闭三通阀，使通往闭式冷却塔的管路断路，冷却介质直接通过旁通管路回流到换流阀。

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