CN104362834B - 用于直流输电工程的换流阀与阀厅的综合换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于直流输电工程的换流阀与阀厅的综合换热系统，包括用于换流阀换热的换流阀回路(I)和用于阀厅换热的阀厅回路，换流阀回路(I)中，换流阀回路循环泵(1)与换流阀回路换热器(2)串联，流出换流阀回路换热器(2)的介质至少分为两路，第一路流经换流阀回到换流阀回路循环泵(1)，第二路依次经过阀厅室外换热器(5)和阀厅室内换热器(7)后回到所述换流阀回路循环泵(1)。本发明中，保持换流阀回路与原回路一致，而阀厅回路则使用换流阀回路已经进行冷却(加热)的介质，减小了对设备运行的冷却容量、性能要求，大大减少了成本。

Description

用于直流输电工程的换流阀与阀厅的综合换热系统

技术领域

本发明涉及一种用于直流输电工程的换流阀与阀厅的综合换热系统。

背景技术

直流输电工程中使用的交流与直流转换的核心单元为换流阀，换流阀通常布置在一个密闭的阀厅空间内。换流阀运行时各元件的功耗发热量主要通过阀冷水系统带走，同时换流阀元件只能在一定范围内的正常运行环境温度和相对湿度条件下工作。此外当阀厅停运检修时，阀厅内还需要保证适宜的工作环境和清洁度的要求。为此阀厅需要设置必要的空调通风系统，并保持阀厅内的正压。常规的阀厅空调系统的工艺流程如图1所示：

阀厅空调系统主要由空调循环泵、阀厅空气冷却器、空调主机构成。

在制冷工况下，其中，空调主机用蒸发器(管壳式换热器)和空调循环泵、阀厅空气冷却器构成阀厅换热回路，其特点是：由空调循环泵驱动，使用氟利昂或其类似物质作为阀厅空气的冷却介质的回路。

同时，空调主机内形成空调换热回路，包括：空调主机用冷凝器(空气冷却器)、压缩机、节流阀等；其特点是：1)由高效的冷却工质：氟利昂或其类似物质组成的回路，主要由压缩机驱动；由空调循环泵驱动的使用氟利昂或其类似物质作为阀厅空气的冷却介质的回路。

如图2为常规的换流阀换热系统：设备主要包括主循环泵和室外换热设备。其中主循环泵作为换流阀的一次冷却水循环的动力源；而室外换热设备是保证换流阀冷却要求的核心和保证，没有它整个换流阀冷却设备将失去效用，室外换热设备通常为空气冷却器或闭式冷却塔。在换流阀换热系统中一般只使用纯水或纯水+乙二醇的混合物作为冷却介质。

常规的流阀换热系统和阀厅空调；第一，每个阀厅设置两套完全独立的阀厅空调系统，因此设备占地面积较大；而且，在对换热效率要求一定的情况下，对一次设备的性能要求很高，导致一次性设备投资成本较高。第二，虽然两系统独立控制，但是阀冷系统或阀厅空调系统中任意一个系统故障，换流阀均必须停运，不仅导致工程对两系统的可靠性和稳定性要求均很高，而且对控制也有较高要求，进一步推高了系统成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于直流输电工程的换流阀与阀厅的综合换热系统，用以解决现有系统成本高的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

用于直流输电工程的换流阀与阀厅的综合换热系统，其特征在于，包括用于换流阀换热的换流阀回路(I)和用于阀厅换热的阀厅回路，换流阀回路(I)包括换流阀回路循环泵(1)和换流阀回路换热器(2)；阀厅回路包括阀厅室外换热器(5)和阀厅室内换热器(7)；

所述换流阀回路(I)中，换流阀回路循环泵(1)与换流阀回路换热器(2)串联，流出换流阀回路换热器(2)的介质至少分为两路，第一路流经换流阀回到换流阀回路循环泵(1)，第二路依次经过阀厅室外换热器(5)和阀厅室内换热器(7)后回到所述换流阀回路循环泵(1)。

所述换流阀回路换热器(2)为风-风换热器和/或水-风换热器。

所述阀厅室外换热器(5)为风-风换热器和/或水-风换热器。

所述阀厅室内换热器(7)上游还设有加热器(8)。

换热系统还包括一个用于在换流阀回路停运时旁路换流阀回路的旁路，该旁路上串设有阀厅回路循环泵(6)和阀厅回路稳压装置(9)，该旁路与所述阀厅室外换热器(5)和阀厅室内换热器(7)串联。

所述旁路上，以及所述流出换流阀回路换热器(2)的第二路与旁路之间均设有切换阀(V2、V3，V1)。

所述介质为纯水或纯水与乙二醇的混合物

本发明中，保持换流阀回路与原回路一致，而阀厅回路则使用换流阀回路已经进行冷却(加热)的介质，减小了对设备运行的冷却容量、性能要求，大大减少了成本。

取消了常规阀厅空调中配置的蒸发器、压缩机、节流阀等设备，减少了设备种类，循环泵数量也能够减少，提高了设备运行时的可靠稳定性。换流阀回路与阀厅回路结合在一起，冷却介质相同，均可以采用纯水，体现了绿色环保的特点。

在系统中，还可以通过旁路设置，在换流阀回路出现问题或者检修时，将其旁路掉，不影响阀厅回路的运行。

附图说明

图1是常规阀厅空调系统；

图2是常规换流阀换热系统；

图3是实施例1的换热系统原理图；

图4是实施例2的换热系统原理图；

1换流阀回路循环泵，2换流阀回路换热器，3淋水池，4喷淋泵，5阀厅室外换热器，7阀厅室内换热器，8加热器，6阀厅回路循环泵，9阀厅回路稳压装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

以下说明中，将换流阀相关的介质循环回路简称为换流阀回路，阀厅系统相关的介质循环回路简称为阀厅回路。

实施例1

如图3所示，换流阀回路为虚线框I包围部分，虚线框以外部分为阀厅回路。换流阀回路与常规换流阀系统组成一致，包括串联设置的换流阀，以及换流阀回路循环泵1和换流阀回路换热器2。

本发明的基本方案在于，将换流阀回路与阀厅回路综合设置，流出换流阀回路换热器的介质除了一部分直接进入换流阀，另一部分进入了阀厅回路，在阀厅回路中，介质经过阀厅室外换热器5进一步冷却(加热)，然后进入阀厅室内换热器对阀厅空气进行冷却(加热)。

具体的，如图3所示，换流阀回路换热器2、阀厅回路换热器5均采用配备风机的冷却塔，包括一个公用的淋水池3，喷淋系统中设有喷淋泵4。作为其他实施方式，也可以采用其它类型的换热器，如采用风-风冷换热器。

总的来说，换热介质在换流阀回路中经过一次换热后，在阀厅回路中进一步进行换热，然后用于阀厅降温或者升温。

下面分制冷工况和制热工况分别进行具体说明。

1)制冷工况：

在换流阀回路循环泵1的驱动下，被换流阀回路冷却后的内冷水(换流阀冷却介质)一部分进入换流阀中冷却换流阀，另一部分进入阀厅空冷器7(即阀厅回路换热器7)中。

设置在控制楼中的阀厅空冷器7吸入阀厅内的空气，空气与阀厅空冷器7中的循环冷却水进行换热而使空气不断被冷却。被空气加热后的循环水重新回到换流阀回路循环泵1入口，如此不断往复循环。

在制冷工况下，阀厅中的空气在阀厅空冷器7作用下直接换热，其热量通过换流阀回路冷却塔2(换流阀回路换热器2)冷却后，再经过阀厅回路冷却塔5(阀厅回路换热器5)继续进行冷却至露点温度以下，以控制阀厅内的湿度，同时降低阀厅内的空气温度。

2)制热工况：

设置在控制楼中的阀厅空冷器7吸入阀厅内的空气，空气与阀厅空冷器7中的循环冷却水进行换热而使空气不断被加热。被空气冷却后的空调循环水在换流阀回路循环泵1的作用下往复循环。阀厅回路中的空冷器7上游设有加热器8，循环水被电加热器8不断加热以补充热量。由于进阀温度一般相对较高，因此制热电加热器功率可以相对较小。

实施例2

实施例2与实施例1相比，差别在于，增加了一条旁路，如图4所示切换阀V2、阀厅回路循环泵6、切换阀V3、阀厅回路稳压装置9的串联部分。

在制冷和制热工况下，在换流阀回路正常运行时，阀厅回路循环泵6进出口的阀门V2、V3关闭，去往阀厅回路冷却塔5的控制阀门V1打开，阀厅回路循环泵6处于停运状态。

在换流阀回路停运时，阀厅回路循环泵6进出口的阀门V2、V3打开，去往阀厅回路冷却塔5的控制阀门V1关闭，阀厅回路循环泵6处于运行状态。

通过旁路设置，在换流阀回路出现问题或者检修时，将其旁路掉，不影响阀厅回路的运行。

其中切换阀门(V1/V2/V3)可双重化设置，既可以使用手动阀门，也可使用其他自动阀门(电动、液动、气动等)。

阀厅回路稳压装置可采用气体(氮气、空气等)稳压，也可采用高位水箱稳压。

具体制冷或者制热工况，在此不再赘述。

本发明，①、彻底解决了氟利昂泄露所造成的环境污染问题的问题：冷却系统内使用的冷却介质均为纯水或水和防冻剂的混合液；②、解决了阀冷系统和阀厅空调系统独立设置时阀厅空调可靠性差的问题：使用综合冷却系统有效避免了阀厅内设备2套独立空调的问题，降低了设备造价成本；同时将阀冷系统和空调系统有机结合，有效避免了阀冷系统和空调系统相互配合不当引起凝露，而导致的换流阀和直流输电工程停运问题；③、创造性地将阀冷系统和阀厅空调相结合，形成一体化的工作系统，使其与常规直流输电工程中独立使用阀冷系统和阀厅空调系统相比，减少了设备种类，有效降低了设备一次性投资，大大减少了设备运行时的维护工作量。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.用于直流输电工程的换流阀与阀厅的综合换热系统，其特征在于，包括用于换流阀换热的换流阀回路(I)和用于阀厅换热的阀厅回路，换流阀回路(I)包括换流阀回路循环泵(1)和换流阀回路换热器(2)；阀厅回路包括阀厅室外换热器(5)和阀厅室内换热器(7)；

所述换流阀回路(I)中，换流阀回路循环泵(1)与换流阀回路换热器(2)串联，流出换流阀回路换热器(2)的介质至少分为两路，第一路流经换流阀回到换流阀回路循环泵(1)，第二路依次经过阀厅室外换热器(5)和阀厅室内换热器(7)后回到所述换流阀回路循环泵(1)。

2.根据权利要求1所述的综合换热系统，其特征在于，所述换流阀回路换热器(2)为风-风换热器和/或水-风换热器。

3.根据权利要求1所述的综合换热系统，其特征在于，所述阀厅室外换热器(5)为风-风换热器和/或水-风换热器。

4.根据权利要求1所述的综合换热系统，其特征在于，所述阀厅室内换热器(7)上游还设有加热器(8)。

5.根据权利要求1所述的综合换热系统，其特征在于，换热系统还包括一个用于在换流阀回路停运时旁路换流阀回路的旁路，该旁路上串设有阀厅回路循环泵(6)和阀厅回路稳压装置(9)，该旁路与所述阀厅室外换热器(5)和阀厅室内换热器(7)串联。

6.根据权利要求5所述的综合换热系统，其特征在于，所述旁路上，以及所述流出换流阀回路换热器(2)的第二路与旁路之间均设有切换阀(V2、V3，V1)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的综合换热系统，其特征在于，所述介质为纯水或纯水与乙二醇的混合物。