CN105915075A - 一种直流输电换流阀及其水冷散热装置 - Google Patents

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朱新华
王艳
任成才
于丽阳
张承
李华君
肖晋
孙占华
谢云龙
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Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
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Xuji Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种直流输电换流阀及其水冷散热装置，水冷散热装置包括散热装置本体，散热装置本体的上侧面和/或下侧面形成用于对晶闸管进行散热的散热面，所述散热装置本体内设有用于供冷却水流进和流出的散热水道，散热装置本体内设有与所述散热水道隔离开的用于封装阻尼电阻的电阻安装腔。本发明利用绝缘导热材料将阻尼电阻封装在散热装置本体内，利用散热水道中冷却水的流动对阻尼电阻进行冷却，阻尼电阻采用封装的安装方式相对于插装的方式热传导更快，散热效果更好。同时阻尼电阻与散热水道隔开设置，避免了阻尼电阻与冷却水的直接接触，防止阻尼电阻被腐蚀。

Description

一种直流输电换流阀及其水冷散热装置
技术领域
本发明涉及一种直流输电换流阀及其水冷散热装置。
背景技术
特高压直流技术的快速发展对我国能源的优化配置起到了重要作用，工程中特高压直流换流阀采用多个晶闸管串联的方式进行换流，使用阻尼回路并联于晶闸管两端很好地解决了其均压的问题。换流阀通常由晶闸管、阻尼电阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单元等零部件组成。其中，晶闸管是换流阀的核心部件，它决定换流阀的通流能力，通过将多个晶闸管元件串联可得到希望的系统电压。晶闸管和阻尼电阻是水冷系统的核心冷却对象之一。
现有的阻尼电阻的散热方式主要有两种：（1）、间接冷却法，利用水冷散热器间接对晶闸管散热进行散热，阻尼电阻插装在散热器内，晶闸管和阻尼电阻将热量传递到水冷散热器内，通过水冷散热器内的冷却水间接带走热量实现散热。这种方法的缺点是：阻尼电阻插装在散热器内，热传导效率低；阻尼电阻需要占用较大的散热器面积，导致水冷散热器的整体体积较大。（2）、直接水冷法，晶闸管通过散热器间接冷却，阻尼电阻采用直接水冷的方式，电阻直接布置在PVDF壳体的水路中，冷却水和阻尼电阻直接接触实现冷却。例如中国专利CN 104282642 A（申请公布日 2015.01.14）公开的一种水冷散热装置，该水冷散热装置包括铝质晶闸管散热器、PVDF阻尼电阻散热器和铝质连接体，铝质晶闸管散热器包括一个晶闸管散热器腔体、晶闸管散热器水道、两个晶闸管散热器面板和一个进水口。PVDF 阻尼电阻散热器包括一个阻尼电阻散热器腔体、阻尼电阻散热器水道，阻尼电阻布置在阻尼电阻散热器水道中，与冷却水直接接触散热。直接冷却方式较间接方式效率提高，但也存在金属电阻与水接触会有腐蚀、水路连接稳定性降低等弊端。
发明内容
本发明的目的是提供一种水冷散热装置，以解决现有的水冷散热装置采用直接水冷的方式存在金属电阻与水接触会有腐蚀的技术问题。同时本发明还提供使用该水冷散热装置的直流输电换流阀。
为了实现以上目的，本发明中水冷散热装置的技术方案如下：水冷散热装置，包括散热装置本体，散热装置本体的上侧面和/或下侧面形成用于对晶闸管进行散热的散热面，所述散热装置本体内设有用于供冷却水流进和流出的散热水道，所述散热装置本体内设有与所述散热水道隔离开的用于封装阻尼电阻的电阻安装腔。
所述电阻安装腔内通过绝缘导热材料封装有一个阻尼电阻，阻尼电阻的两端分别设有用于与外界电气连接的进线端子和出线端子，所述进线端子和出线端子均处于所述散热装置本体的外侧。
所述散热水道包括进水水道和出水水道，进水水道和出水水道均沿左右方向延伸，所述散热水道还包括连通所述进水水道和出水水道的连通水道，所述连通水道设有至少两个且沿前后方向延伸。
所述连通水道上下分层设置，所述连通水道包括上连通水道和下连通水道，所述上连通水道位于电阻安装腔的上方，所述下连通水道位于所述电阻安装腔的下方。
所述散热装置本体上还封装有均压电阻和取能电阻。
本发明直流输电换流阀采用如下技术方案：包括水冷散热装置，水冷散热装置包括散热装置本体，散热装置本体的上侧面和/或下侧面形成用于对晶闸管进行散热的散热面，所述散热装置本体内设有用于供冷却水流进和流出的散热水道，所述散热装置本体内设有与所述散热水道隔离开的用于封装阻尼电阻的电阻安装腔。
所述电阻安装腔内通过绝缘导热材料封装有一个阻尼电阻，阻尼电阻的两端分别设有用于与外界电气连接的进线端子和出线端子，所述进线端子和出线端子均处于所述散热装置本体的外侧。
所述散热水道包括进水水道和出水水道，进水水道和出水水道均沿左右方向延伸，所述散热水道还包括连通所述进水水道和出水水道的连通水道，所述连通水道设有至少两个且沿前后方向延伸。
所述连通水道上下分层设置，所述连通水道包括上连通水道和下连通水道，所述上连通水道位于电阻安装腔的上方，所述下连通水道位于所述电阻安装腔的下方。
所述散热装置本体上还封装有均压电阻和取能电阻。
本发明的有益效果：本发明水冷散热装置在其内部设置电阻安装腔，利用绝缘导热材料将阻尼电阻封装在散热装置本体内，利用散热水道中冷却水的流动，可以对阻尼电阻进行冷却，阻尼电阻采用封装的安装方式相对于插装的方式热传导更快，散热效果更好。同时阻尼电阻与散热水道隔开设置，避免了阻尼电阻与冷却水的直接接触，防止阻尼电阻被腐蚀。
附图说明
图1是本发明水冷散热装置的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明水冷散热装置的安装上阻尼电阻后的结构示意图。
具体实施方式
本发明水冷散热装置的实施例：如图1-3所示，水冷散热装置，包括散热装置本体1，散热装置本体1呈长方体状并采用高强度铝合金材质，具有良好的导热性，而且具有优良的机械加工性能和焊接性能。散热装置本体1内设有用于供冷却水流进和流出的散热水道，散热装置本体内设有与散热水道隔离开的用于封装阻尼电阻的电阻安装腔2。散热水道包括进水水道6和出水水道7，进水水道6和出水水道7均沿前后方向延伸，进水水道6的右端形成进水口5，出水通道7的右端形成出水口8，进水口5、出水口8开设在散热装置本体1的右侧壁上。散热水道还包括连通进水水道和出水水道的连通水道，连通水道沿左右方向延伸。连通水道采用上下分层设置，连通水道包括上连通水道3和下连通水道4，上连通水道3位于电阻安装腔2的上方，下连通水道4位于所述电阻安装腔2的下方。上连通水道3和下连通水道4均是包括多个的成排设置的，各上连通水道平行间隔设置，各下连通水道4平行间隔设置。进水水道6为不等径的腔体，靠近进水口5一侧的为小径段，远离进水口的一侧由于要同时与多个上连通水道3和下连通水道4进行连通，因此远离进水口的一侧为大径段，该大径段所占的腔体体积相对小径段较大。出水水道7的结构与进水水道6相同。散热装置本体1的上侧面和下侧面形成用于对晶闸管进行散热的散热面，分别为上散热面14和下散热面15。采用双列直通式水道，水道可以直接机械加工，加工简便，水道尺寸的一致性和可靠性大大提升。而且采用双列直通式水道增加了散热面积，提升了散热效率，而且可以有效避免内部水道堵塞。
电阻安装腔内通过绝缘导热树脂封装有一个阻尼电阻11，阻尼电阻11的两端分别设有用于与外界电气连接的进线端子12和出线端子13，进线端子12和出线端子13均处于散热装置本体1的外侧。散热装置本体上还通过绝缘导热树脂封装有均压电阻9和取能电阻10，均压电阻9和取能电阻10均是通过绝缘导热树脂实现电气绝缘，电气连接通过相应的端子引出。
阻尼电阻11集成在散热装置本体内，不仅散热效率提升，而且消除了单独阻尼电阻水压耐受的缺陷和水管接头漏水的隐患。均压电阻、取能电阻均集成在同一散热装置上，消除了电阻固定螺栓松动带来的隐患，结构十分紧凑，电气连接十分简便，电气接头数量少。
在其它实施例中，散热水道也可单层设置，这样散热装置本体的上侧面或下侧面形成对晶闸管进行散热的散热面。此时，散热水道也可采用蛇形管或螺旋形的管道。在其它实施例中，散热水道的进水口和出水口也可左右设置，例如进水口处于散热装置本体的右侧，出水口设置在散热装置本体的左侧。
在其它实施例中，绝缘导热材料也可采用塑料、陶瓷粉末等。
本发明直流输电换流阀的实施例，直流输电换流阀包括水冷散热装置，水冷散热装置与上述实施例中的水冷散热装置的结构相同，具体实施方式不再详述。

Claims (10)

1.水冷散热装置，包括散热装置本体，散热装置本体的上侧面和/或下侧面形成用于对晶闸管进行散热的散热面，所述散热装置本体内设有用于供冷却水流进和流出的散热水道，其特征在于：所述散热装置本体内设有与所述散热水道隔离开的用于封装阻尼电阻的电阻安装腔。
2.根据权利要求1所述的水冷散热装置，其特征在于：所述电阻安装腔内通过绝缘导热材料封装有一个阻尼电阻，阻尼电阻的两端分别设有用于与外界电气连接的进线端子和出线端子，所述进线端子和出线端子均处于所述散热装置本体的外侧。
3.根据权利要求1所述的水冷散热装置，其特征在于：所述散热水道包括进水水道和出水水道，进水水道和出水水道均沿左右方向延伸，所述散热水道还包括连通所述进水水道和出水水道的连通水道，所述连通水道设有至少两个且沿前后方向延伸。
4.根据权利要求3所述的水冷散热装置，其特征在于：所述连通水道上下分层设置，所述连通水道包括上连通水道和下连通水道，所述上连通水道位于电阻安装腔的上方，所述下连通水道位于所述电阻安装腔的下方。
5.根据权利要求1至4任一项所述的水冷散热装置，其特征在于：所述散热装置本体上还封装有均压电阻和取能电阻。
6.直流输电换流阀，包括水冷散热装置，水冷散热装置包括散热装置本体，散热装置本体的上侧面和/或下侧面形成用于对晶闸管进行散热的散热面，所述散热装置本体内设有用于供冷却水流进和流出的散热水道，其特征在于：所述散热装置本体内设有与所述散热水道隔离开的用于封装阻尼电阻的电阻安装腔。
7.根据权利要求6所述的直流输电换流阀，其特征在于：所述电阻安装腔内通过绝缘导热材料封装有一个阻尼电阻，阻尼电阻的两端分别设有用于与外界电气连接的进线端子和出线端子，所述进线端子和出线端子均处于所述散热装置本体的外侧。
8.根据权利要求6所述的直流输电换流阀，其特征在于：所述散热水道包括进水水道和出水水道，进水水道和出水水道均沿左右方向延伸，所述散热水道还包括连通所述进水水道和出水水道的连通水道，所述连通水道设有至少两个且沿前后方向延伸。
9.根据权利要求8所述的直流输电换流阀，其特征在于：所述连通水道上下分层设置，所述连通水道包括上连通水道和下连通水道，所述上连通水道位于电阻安装腔的上方，所述下连通水道位于所述电阻安装腔的下方。
10.根据权利要求6至9任一项所述的直流输电换流阀，其特征在于：所述散热装置本体上还封装有均压电阻和取能电阻。
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