CN105987282B - 一种换流阀并联水路流量匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换流阀并联水路流量匹配方法，包括以下步骤：将换流阀阀模块与水冷系统连接，并调整通过换流阀阀模块的总流量；用尺寸为150*53*280mm的阻尼电阻B将尺寸为110*48*120mm的阻尼电阻A替换；通过阻尼电阻A和阻尼电阻B的压降差值计算换流阀阀模块中阻力管的长度；进行高压直流换流阀并联水路流量匹配。本发明主要用于高压直流输电换流站及其相关领域内的高压直流换流阀内并联水路的流量匹配，避免出现因不同水路流量不一致导致无法满足元器件正常散热的问题。且保证了阻尼电阻更换后并联水路的各支路流量维持原有数值不变，确保发热元器件能充分散热。

Description

一种换流阀并联水路流量匹配方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种换流阀并联水路流量匹配方法。

背景技术

高压直流输电换流阀是换流站的关键设备，是实现交直流电转换的核心功能单元。换流阀冷却元件及冷却管路是换流阀的重要组成部分，如晶闸管散热器、阻尼电阻及支路配水管等。一定流速的冷却介质经过换流阀冷却系统的压力提升，通过换流阀冷却管路进入冷却元件中，带走换流阀工作产生的热量，随后进入室外换热设备，通过室外换热设备将热量排放到空气中，冷却后的介质再通过换流阀冷却系统提升压力进入换流阀冷却元件，形成密闭式循环，以确保换流阀冷却元件温度处于正常范围。目前高压直流换流阀主要采用去离子水进行冷却，某高压直流换流阀的阻尼电阻冷却容量较小，工程应用中存在内冷水低流量保护动作时间过短(小于10s)、与冷却泵启动特性和站用电备自投切换时间匹配困难等问题。为了改善换流阀的断流能力，新开发冷却容量更大的阻尼电阻。而更换后的阻尼电阻水路压力流量特性与原有阻尼电阻有较大不同，需进行并联水路流量匹配研究，从而满足各个管路的流量要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种换流阀并联水路流量匹配方法，主要用于高压直流输电换流站及其相关领域内的高压直流换流阀内并联水路的流量匹配，避免出现因不同水路流量不一致导致无法满足元器件正常散热的问题。通过比较阻尼电阻A和阻尼电阻B的流阻-流量特性计算出两者的流阻差值，运用流体力学沿程阻力和局部阻力计算阻力管装入原有水管中进行流量匹配，以保证阻尼电阻更换后并联水路的各支路流量维持原有数值不变，确保发热元器件能充分散热。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种换流阀并联水路流量匹配方法，所述换流阀为高压直流换流阀；所述方法包括以下步骤：

将换流阀阀模块与水冷系统连接，并调整通过换流阀阀模块的总流量；

用尺寸为150*53*280mm的阻尼电阻B将尺寸为110*48*120mm的阻尼电阻A替换；

通过阻尼电阻A和阻尼电阻B的压降差值计算换流阀阀模块中阻力管的长度；

进行高压直流换流阀并联水路流量匹配。

所述换流阀阀模块和冷却系统串联组成流量匹配系统，所述冷却系统为换流阀阀模块提提供冷却介质，通过冷却介质对换流阀阀模块进行散热。

所述换流阀阀模块包括进水主管、出水主管、第一支路、第二支路和第三支路；所述第一支路、第二支路和第三支路并联在进水主管和出水主管之间。

所述第一支路上设有换流阀饱和电抗器；所述第二支路上设有晶闸管散热器；

所述第三支路上设有串联的阻尼电阻和晶闸管散热器，所述阻尼电阻为阻尼电阻A或阻尼电阻B。

所述晶闸管散热器与进水主管和出水主管之间的支路水管中均设有阻力管。

所述阻尼电阻B与进水主管和出水主管之间的支路水管中均设有阻力管，所述阻尼电阻B与晶闸管散热器之间的支路水管中设有阻力管。

调整通过换流阀阀模块的总流量，使换流阀阀模块的总流量达到额定容量，此时记录换流阀阀模块进出口的压力，并记录第一支路、第二支路和第三支路各自的额定流量。

通过阻尼电阻A和阻尼电阻B的压降差值计算换流阀阀模块中阻力管的长度L，包括：

1)根据阻尼电阻A和阻尼电阻B各自的流阻-流量特性，得到阻尼电阻A和阻尼电阻B的压降差值Δh；

2)管道局部阻力用Δh_RF表示，有：

其中，ζ为突变处阻力系数，ρ为冷却介质密度，v为冷却介质流速，Q为管道流量，d为阻力管内径；

3)管道沿程阻力用Δh_R表示，有：

其中，λ为管道摩擦系数；

4)由于满足：

Δh＝Δh_RF+Δh_R (3)

根据式(1)、(2)和(3)即可计算出换流阀阀模块中阻力管的长度L。

进行高压直流换流阀并联水路流量匹配包括：

加工得到长度为L的阻力管，并将该阻力管完全推入支路水管中；

对第一支路、第二支路和第三支路分别进行流量测试，分别得到第一支路、第二支路和第三支路各自的测试流量；

将三条支路各自的测试流量与各自的额定流量进行比较；若相同支路的流量偏差均在±3％以内，则匹配符合要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

A.主要用于高压直流输电换流站及其相关领域内的高压直流换流阀内并联水路的流量匹配，避免出现因不同水路流量不一致导致无法满足元器件正常散热的问题；

B.通过比较阻尼电阻A和阻尼电阻B的流阻-流量特性计算出两者的流阻差值，运用流体力学沿程阻力和局部阻力计算阻力管装入原有水管中进行流量匹配，以保证阻尼电阻更换后并联水路的各支路流量维持原有数值不变，确保发热元器件能充分散热；

C.更换阻尼电阻前后三种不同类型的配水支路流阻-流量特性相同，可满足各支路的散热要求；

D.更换前后不同阀模块流阻-流量特性相同，可满足换流阀散热要求。

附图说明

图1是本发明实施例中换流阀并联水路流量匹配原理图；

其中，1-进水主管，2-出水主管，3-晶闸管散热器，4-阻尼电阻B，5-阻力管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种换流阀并联水路流量匹配方法，所述换流阀为高压直流换流阀；所述方法包括以下步骤：

将换流阀阀模块与水冷系统连接，并调整通过换流阀阀模块的总流量；

用尺寸为150*53*280mm的阻尼电阻B 4将尺寸为110*48*120mm的阻尼电阻A替换；

通过阻尼电阻A和阻尼电阻B 4的压降差值计算换流阀阀模块中阻力管的长度；

进行高压直流换流阀并联水路流量匹配。

所述换流阀阀模块和冷却系统串联组成流量匹配系统，所述冷却系统为换流阀阀模块提提供冷却介质，通过冷却介质对换流阀阀模块进行散热。

所述换流阀阀模块包括进水主管1、出水主管2、第一支路、第二支路和第三支路；所述第一支路、第二支路和第三支路并联在进水主管1和出水主管2之间。

所述第一支路上设有换流阀饱和电抗器；所述第二支路上设有晶闸管散热器；

所述第三支路上设有串联的阻尼电阻和晶闸管散热器3，所述阻尼电阻为阻尼电阻A或阻尼电阻B 4。

所述晶闸管散热器3与进水主管1和出水主管2之间的支路水管中均设有阻力管。

如图1，所述阻尼电阻B 4与进水主管1和出水主管2之间的支路水管中均设有阻力管，所述阻尼电阻B 4与晶闸管散热器3之间的支路水管中设有阻力管。

调整通过换流阀阀模块的总流量，使换流阀阀模块的总流量达到额定容量，此时记录换流阀阀模块进出口的压力，并记录第一支路、第二支路和第三支路各自的额定流量。

通过阻尼电阻A和阻尼电阻B 4的压降差值计算换流阀阀模块中阻力管的长度L，包括：

1)根据阻尼电阻A和阻尼电阻B 4各自的流阻-流量特性，得到阻尼电阻A和阻尼电阻B 4的压降差值Δh；

2)管道局部阻力用Δh_RF表示，有：

其中，ζ为突变处阻力系数，ρ为冷却介质密度，v为冷却介质流速，Q为管道流量，d为阻力管内径；

3)管道沿程阻力用Δh_R表示，有：

其中，λ为管道摩擦系数；

4)由于满足：

Δh＝Δh_RF+Δh_R (3)

根据式(1)、(2)和(3)即可计算出换流阀阀模块中阻力管的长度L。局部阻力为由于管道内径突然增大或减小导致水流出现局部涡流而增加的阻力，沿程阻力为流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦力而产生的阻力。

进行高压直流换流阀并联水路流量匹配包括：

加工得到长度为L的阻力管，并将该阻力管完全推入支路水管中；

对第一支路、第二支路和第三支路分别进行流量测试，分别得到第一支路、第二支路和第三支路各自的测试流量；

将三条支路各自的测试流量与各自的额定流量进行比较；若相同支路的流量偏差均在±3％以内，则匹配符合要求。

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 (1)

1.一种换流阀并联水路流量匹配方法，所述换流阀为高压直流换流阀；其特征在于：所述方法包括以下步骤：

将换流阀阀模块与水冷系统连接，并调整通过换流阀阀模块的总流量；

用尺寸为150*53*280mm的阻尼电阻B将尺寸为110*48*120mm的阻尼电阻A替换；

通过阻尼电阻A和阻尼电阻B的压降差值计算换流阀阀模块中阻力管的长度；

进行高压直流换流阀并联水路流量匹配；

所述换流阀阀模块和冷却系统串联组成流量匹配系统，所述冷却系统为换流阀阀模块提提供冷却介质，通过冷却介质对换流阀阀模块进行散热；

所述换流阀阀模块包括进水主管、出水主管、第一支路、第二支路和第三支路；所述第一支路、第二支路和第三支路并联在进水主管和出水主管之间；

所述第一支路上设有换流阀饱和电抗器；所述第二支路上设有晶闸管散热器；

所述第三支路上设有串联的阻尼电阻和晶闸管散热器，所述阻尼电阻为阻尼电阻B；

所述晶闸管散热器与进水主管和出水主管之间的支路水管中均设有阻力管；

所述阻尼电阻B与进水主管和出水主管之间的支路水管中均设有阻力管，所述阻尼电阻B与晶闸管散热器之间的支路水管中设有阻力管；

调整通过换流阀阀模块的总流量，使换流阀阀模块的总流量达到额定容量，此时记录换流阀阀模块进出口的压力，并记录第一支路、第二支路和第三支路各自的额定流量；

通过阻尼电阻A和阻尼电阻B的压降差值计算换流阀阀模块中阻力管的长度L，包括：

1)根据阻尼电阻A和阻尼电阻B各自的流阻-流量特性，得到阻尼电阻A和阻尼电阻B的压降差值Δh；

2)管道局部阻力用Δh_RF表示，有：

其中，ζ为突变处阻力系数，ρ为冷却介质密度，v为冷却介质流速，Q为管道流量，d为阻力管内径；

3)管道沿程阻力用Δh_R表示，有：

其中，λ为管道摩擦系数；

4)由于满足：

Δh＝Δh_RF+Δh_R (3)

根据式(1)、(2)和(3)即可计算出换流阀阀模块中阻力管的长度L；

进行高压直流换流阀并联水路流量匹配包括：

加工得到长度为L的阻力管，并将该阻力管完全推入支路水管中；

对第一支路、第二支路和第三支路分别进行流量测试，分别得到第一支路、第二支路和第三支路各自的测试流量；

将三条支路各自的测试流量与各自的额定流量进行比较；若相同支路的流量偏差均在±3％以内，则匹配符合要求。