CN106455417B - 一种换流阀冷却系统及使用该冷却系统的直流输电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种换流阀冷却系统及使用该冷却系统的直流输电设备，换流阀冷却系统，包括室内冷却管路、设有散热器的室外冷却管路和间壁式换热器，间壁式换热器包括互不连通的热侧支路和冷侧支路，室内冷却管路与热侧支路连通，室外冷却管路与冷侧支路连通，室外冷却管路中的冷却介质和室内冷却管路中的冷却介质被分割开来，间壁式换热器使室内冷却管路混合室外冷却管路之间只发生热量的交换而不会发生冷却介质之间的接触混合，因此室内冷却管路中使用纯水作为冷却介质，而室外冷却管路中可以使用冰点较低的冷却介质，保证室外冷却管路在室外温度较低的情况下也不会被冻坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种换流阀冷却系统及使用该冷却系统的直流输电设备。
背景技术
由于我国北方具有优质的煤炭、太阳能、风能等资源，目前国内有众多的发电、输电站如换流站均建设在北方地区，换流阀为直流输电工程中交流与直流转换的核心单元，由于其在运行过程中将产生大量的热，需要通过冷却系统对其进行冷却以保证其正常工作。冷却系统均包括位于换流阀室内的室内冷却管路和位于换流阀室外的室外冷却管路，由于北方地区往往具有极端环境温度低的特点，为保证低温环境下阀冷系统正常运行，必须对室外冷却管路进行防冻设计。目前常见的防冻方法主要有以下两种：一是将常用的冷却介质纯水中加入乙二醇防冻剂可以降低冷却介质的冰点，进而实现防冻，但是随着换流阀的运行，防冻剂对换流阀的阀组件的腐蚀问题日益突出，严重时可能导致换流阀漏水停运，国内外阀厂家已禁止向进入换流阀中的冷却介质中添加防冻剂。二是由于冷却系统包括室内冷却管路和室外冷却管路，设置加热装置并在室外加设防冻棚，冬季低温时启动加热装置实现防冻，冬季循环泵停运时，通过防冻棚实现室外设备防冻，但是该方法具有占地面积大，投资成本高，运行成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用纯水作为冷却介质进入换流阀内的并可以在温度较低时防冻的换流阀冷却系统；同时，本发明的目的还在于提供一种使用该冷却系统的直流输电设备。
为实现上述目的，本发明的一种换流阀冷却系统的技术方案是：一种换流阀冷却系统，包括室内冷却管路、设有散热器的室外冷却管路和间壁式换热器，间壁式换热器包括互不连通的热侧支路和冷侧支路，室内冷却管路与热侧支路连通，室外冷却管路与冷侧支路连通。
所述热侧支路的上下游的室内冷却管路与所述冷侧支路的上下游的室外冷却管路之间分别通过第一冷却管和第二冷却管连接连通，第一冷却管上设有第一开关阀，第二冷却管上设有第二开关阀。
所述热侧支路的进口处设有第三开关阀，热侧支路的出口处设有第四开关阀，所述冷侧支路的进口处设有第五开关阀，冷侧支路的出口处设有第六开关阀。
所述间壁式换热器为室内间隔换热器。
所述室内冷却管路还包括与热侧支路并联设置的旁通回路，室内冷却管路上设有用于使室内冷却管路中的纯水通过间隔式换热器或通过室外冷却管路或通过旁通回路的阀装置。
所述阀装置为三通阀，旁通回路和室外冷却管路分别连接于三通阀的两个出口。
所述室外冷却管路上还设置有排空口，排空口处设有排空阀。
所述间壁式换热器为板式换热器或管壳式换热器。
所述散热器为空冷器和/或冷却塔。
本发明的一种直流输电设备的技术方案是：一种直流输电设备，包括换流阀和用于对换流阀冷却的换流阀冷却系统，换流阀冷却系统包括室内冷却管路、设有散热器的室外冷却管路和间壁式换热器，间壁式换热器包括互不连通的热侧支路和冷侧支路，室内冷却管路与热侧支路连通，室外冷却管路与冷侧支路连通。
所述热侧支路的上下游的室内冷却管路与所述冷侧支路的上下游的室外冷却管路之间分别通过第一冷却管和第二冷却管连接连通，第一冷却管上设有第一开关阀，第二冷却管上设有第二开关阀。
所述热侧支路的进口处设有第三开关阀，热侧支路的出口处设有第四开关阀，所述冷侧支路的进口处设有第五开关阀，冷侧支路的出口处设有第六开关阀。
所述间壁式换热器为室内间隔换热器。
所述室内冷却管路还包括与热侧支路并联设置的旁通回路，室内冷却管路上设有用于使室内冷却管路中的纯水通过间隔式换热器或通过室外冷却管路或通过旁通回路的阀装置。
所述阀装置为三通阀，旁通回路和室外冷却管路分别连接于三通阀的两个出口。
所述室外冷却管路上还设置有排空口，排空口处设有排空阀。
所述间壁式换热器为板式换热器或管壳式换热器。
所述散热器为空冷器和/或冷却塔。
本发明的有益效果是：间壁式换热器包括互不连通的热侧支路和冷侧支路，室内冷却管路与热侧支路连通，室外冷却管路与冷侧支路连通，室外冷却管路中的冷却介质和室内冷却管路中的冷却介质被分割开来，间壁式换热器使室内冷却管路混合室外冷却管路之间只发生热量的交换而不会发生冷却介质之间的接触混合，因此室内冷却管路中使用纯水作为冷却介质，而室外冷却管路中可以使用冰点较低的冷却介质，保证室外冷却管路在室外温度较低的情况下也不会被冻坏。
附图说明
图1为本发明的一种直流输电设备的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。本发明的一种直流输电设备的具体实施例，如图1所示，包括换流阀3和用于对换流阀3冷却的换流阀冷却系统，换流阀冷却系统包括室内冷却管路1、室外冷却管路2和间壁式换热器，间壁式换热器为板式换热器22且为室内间隔换热器，板式换热器22包括互不连通的热侧支路和冷侧支路，室内冷却管路1与热侧支路连通，室外冷却管路2与冷侧支路连通，室外冷却管路2上设有散热器，本实施例中散热器为空气冷却器12。
热侧支路的上游的室内冷却管路1与冷侧支路的下游的室外冷却管路2之间通过第一冷却管20连接连通，第一冷却管20上设有第一开关阀7，热侧支路的下游的室内冷却管路1与冷侧支路的上游的室外冷却管路2之间通过第二冷却管21连接连通，第二冷却管21上设有第二开关阀10，热侧支路的进口处设有第三开关阀8，热侧支路的出口处设有第四开关阀9，冷侧支路的进口处设有第五开关阀11，冷侧支路的出口处设有第六开关阀13。室内冷却管路1还包括与热侧支路并联设置的旁通回路，室内冷却管路1上设有用于使室内冷却管路1中的纯水通过间隔式换热器或通过室外冷却管路2或通过旁通回路的阀装置，阀装置为三通阀6，旁通回路和室外冷却管路2分别连接于三通阀6的两个出口。
室外冷却管路2上设置有外循环泵16和外循环过滤器15，外循环过滤器15位于外循环泵16的下游，室外冷却管路2上还设置有用于排出内部冷却介质以更换冷却介质的排空口，排空口处设置有排空阀14。室内冷却管路1上设有主泵18和内循环过滤器17，室内冷却管路1上还设置有氮气稳压装置19和用向当室内冷却管路1中纯水发生损耗时向其内部补充纯水的补水系统，补水系统包括补水泵5和水箱4，室内冷却管路上还设置有去离子装置23。
本发明的直流输电设备的工作过程为：当在冬季室外温度较低时，关闭第一开关阀7和第二开关阀10，打开第三开关阀8、第四开关阀9、第五开关阀11和第六开关阀13，实现室内冷却管路1中的冷却介质纯水和室外冷却管路2中的冷却介质分割开来，然后通过介质排空阀14将室外冷却管路2中的纯水放出，并加入冰点较低的防冻剂，本实施例中防冻剂为乙二醇水溶液，然后打开外循环泵16和主泵18，室内冷却管1中的纯水将换流阀3的热量带至板式换热器22，通过板式换热器22与室外冷却管路2中的防冻剂进行热交换，将热量传递到室外冷却管路2中，再通过空气冷却器12释放到外界环境中，进而即实现了纯水对换流阀3的冷却，又实现了室外冷却管路2和散热器的防冻。当室外环境温度较高时，首先通过排空阀14将室外冷却管路2中的防冻剂（乙二醇水溶液）排放出来，并补充适量的纯水作为冷却介质，然后打开第一开关阀7和第二开关阀10，关闭第三开关阀8、第四开关阀9、第五开关阀11和第六开关阀13，打开外循环泵16和主泵18，这样室内冷却管路1与室外冷却管路2连通，室内冷却管路1中的纯水不再经过板式换热器22，而是室内冷却管路1中的纯水将热量带至室外冷却管路2中，直接经过空气冷却器12将热量释放到大气中，然后将纯水送入换流阀3中。当室外温度低但还未低至使纯水上冻时，室内冷却管路1中的纯水也可以不经过板式换热器22和室外冷却管路2，可以通过三通阀6直接流经旁通回路，然后流回换流阀。
在本发明的其他实施例中，间壁式换热器也可以是管壳式换热器；空气冷却器也可以由冷却塔代替以起到散热器的作用；散热器还可以是空气冷却器和冷却塔的组合；也可以不设置旁通回路；室内冷却管路和室外冷却管路也可以不连通，即不设置第一冷却管和第二冷却管。
一种换流阀冷却系统的实施例与上述一种直流输电设备的各实施例中的换流阀冷却系统的实施例相同，此处不再赘述。
Claims (8)
1.一种换流阀冷却系统，其特征在于：包括室内冷却管路、设有散热器的室外冷却管路和间壁式换热器，间壁式换热器包括互不连通的热侧支路和冷侧支路，室内冷却管路与热侧支路连通，室外冷却管路与冷侧支路连通；所述热侧支路的上游的室内冷却管路与冷侧支路的下游的室外冷却管路之间通过第一冷却管连接连通，热侧支路下游的室内冷却管路与所述冷侧支路的上游的室外冷却管路之间通过第二冷却管连接连通，第一冷却管上设有第一开关阀，第二冷却管上设有第二开关阀；所述热侧支路的进口处设有第三开关阀，热侧支路的出口处设有第四开关阀，所述冷侧支路的进口处设有第五开关阀，冷侧支路的出口处设有第六开关阀。
2.根据权利要求1所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于：所述间壁式换热器为室内间隔换热器。
3.根据权利要求1所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于：所述室内冷却管路还包括与热侧支路并联设置的旁通回路，室内冷却管路上设有用于使室内冷却管路中的纯水通过间隔式换热器或通过室外冷却管路或通过旁通回路的阀装置。
4.根据权利要求3所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于：所述阀装置为三通阀，旁通回路和室外冷却管路分别连接于三通阀的两个出口。
5.根据权利要求1所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于：所述室外冷却管路上还设置有排空口，排空口处设有排空阀。
6.根据权利要求1所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于：所述间壁式换热器为板式换热器或管壳式换热器。
7.根据权利要求1所述的一种换流阀冷却系统，其特征在于：所述散热器为空冷器和/或冷却塔。
8.一种直流输电设备，包括换流阀和用于对换流阀冷却的换流阀冷却系统，换流阀冷却系统采用权利要求1-7任一项所述的一种换流阀冷却系统。
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