CN106817885B - 一种换流阀的混合式外冷却系统和冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种换流阀的混合式外冷却系统和冷却系统，涉及直流输电技术领域，用以改善由于直流输电功率的不断提高，导致单一外冷却系统的缺点更加突出的问题，从而可以进行更有效的散热以及有利于工程实施。该系统包括：第一外冷却系统和第二外冷却系统，其中，所述第一外冷却系统和所述第二外冷却系统的类型不同，所述第二外冷却系统为冷水机组。

Description

一种换流阀的混合式外冷却系统和冷却系统

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种换流阀的混合式外冷却系统和冷却系统。

背景技术

风能、太阳能等新能源发电接入电网和能源互联是未来能源领域的一个重要课题，直流输电技术是解决该课题的一种有效手段。而换流阀是直流输电工程的核心设备。

换流阀在运行的过程中，其内部的晶闸管、阻尼电容、均压电容、阻尼电阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单元等元器件会产生大量的热量，尤其换流阀的核心器件晶闸管是温度敏感器件，当温度超过其结温时，将发生损坏而导致直流闭锁。因此需配置一套专用冷却系统以控制换流阀的温度在允许范围之内，该冷却系统包括内冷却系统和外冷却系统两部分，内冷却系统为封闭式去离子水循环系统，示例的，结构如图1所示，温度较低的内冷水流过与换流阀紧密接触的散热器时会带走换流阀上的热量而升温，升温后的内冷水流出换流阀后会循环到外冷却系统部分的散热装置内。

外冷却系统目前普遍采用的是闭式冷却塔(示例的，结构如图2所示)或空气冷却器(示例的，结构如图3所示)。闭式冷却塔采用水蒸发来散热，冷却效率高，耗电少，占地小，但其外冷需要不断蒸发耗费大量的水，并且会排放污水。空气冷却器采用大功率风扇来散热，外冷系统不需要耗水，不需要补水、水处理等等设备，系统更加简单，在缺水干旱的地方尤其适用；但风扇的占地面积大、耗电量大、噪声也大。随着直流输电功率水平的不断提高，换流阀的损耗也随之增加，换流阀上的产生的热量也相应增加，跟换流阀配套的冷却系统的容量也在不断提升。那么，在直流输电功率进一步提高时，上述两种冷却方式的缺点会更加突出，有时会成为工程实施的制约因素。

发明内容

本发明的实施例提供一种换流阀的混合式外冷却系统和冷却系统，用以改善由于直流输电功率的不断提高，导致单一外冷却系统的缺点更加突出的问题，从而可以进行更有效的散热以及有利于工程实施。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种换流阀的混合式外冷却系统，所述混合式外冷却系统包括：第一外冷却系统和第二外冷却系统，其中，所述第一外冷却系统和所述第二外冷却系统的类型不同，所述第二外冷却系统为冷水机组。

可选的，所述第一外冷却系统为空气冷却器。

可选的，所述第一外冷却系统为闭式冷却塔。

可选的，所述闭式冷却塔包括喷淋水池，所述冷水机组包括蒸发器；所述冷水机组的蒸发器位于所述喷淋水池中。

可选的，所述第一外冷却系统和冷水机组通过管道串联。可选的，所述系统还包括：第一阀门和第二阀门，所述第一阀门与所述冷水机组通过管道串联，所述第一阀门和所述冷水机组串联后与所述第二阀门通过管道并联，所述第一阀门和第二阀门用于控制内冷水是否通过冷水机组进行换热。

可选的，所述第一外冷却系统和冷水机组通过管道并联。可选的，所述系统还包括阀门，所述阀门与所述冷水机组通过管道串联，所述阀门用于控制内冷水是否通过冷水机组进行换热。

可选的，所述冷水机组包括：

压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口，所述回气口与所述制冷剂出口相连；

冷凝器，所述冷凝器的入口与所述排气口相连；

蒸发器，所述蒸发器具有制冷剂入口和制冷剂出口，所述制冷剂出口与所述回气口相连；

第一节流装置，所述第一节流装置的出口与所述制冷剂入口相连，所述第一节流装置的入口与所述冷凝器的出口相连；

控制装置，所述控制装置与所述压缩机和所述第一节流装置相连以控制所述压缩机和所述第一节流装置的工作状态。

第二方面，本发明实施例提供了一种换流阀的冷却系统，包括：第一方面所述的外冷却系统和内冷却系统，所述内冷却系统与所述换流阀通过管道连接，所述外冷却系统用于对从所述内冷却系统流出的内冷水进行冷却。

本发明实施例提供了一种换流阀的混合式外冷却系统和冷却系统通过采用第一外冷却系统和冷水机组的混合供冷方式，改善了由于直流输电功率的不断提高，导致单一外冷却系统的缺点更加突出的问题，从而可以进行更有效的散热以及有利于工程实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种换流阀的内冷却系统结构图；

图2为现有技术提供的一种换流阀的闭式冷却塔外冷却系统结构图；

图3为现有技术提供的一种换流阀的空气冷却器外冷却系统结构图；

图4为本发明实施例提供的一种换流阀的冷水机组外冷却系统结构图；

图5为本发明实施例提供的换流阀的混合式外冷却系统的结构图之一；

图6为本发明实施例提供的换流阀的混合式外冷却系统的结构图之二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

本发明实施例提供了一种换流阀的混合式外冷却系统，用于对直流输电换流阀的冷却。该混合式外冷却系统包括：第一外冷却系统和第二外冷却系统，其中，第一外冷却系统和第二外冷却系统的类型不同，且第二外冷却系统为冷水机组。

冷水机组的种类有多种，可选的，参考图4所示，冷水机组包括：压缩机1、冷凝器2、蒸发器3、第一节流装置4、控制装置(图中未画出)，其中压缩机1优选的为离心式磁悬浮压缩机，压缩机1具有排气口a和回气口b。蒸发器3优选的为降膜式壳管换热器，蒸发器3具有制冷剂入口d和制冷剂出口e。第一节流装置4优选的为电子膨胀阀。冷凝器2的入口与排气口a相连，制冷剂出口e与回气口b相连，第一节流装置4的出口与制冷剂入口d相连，第一节流装置4的入口与冷凝器2的出口相连。控制装置与压缩机1和第一节流装置4相连，控制装置可以控制压缩机1的开启和关闭，控制装置可以控制第一节流装置4的开度。

如图4所示，该冷水机组还包括液位传感器5和冷却流路6，液位传感器5用于检测蒸发器3内的液位，液位传感器5与控制装置相连，控制装置根据液位传感器5的检测结果控制第一节流装置4的开度。冷却流路6用于对压缩机1的电机进行冷却，冷却流路6上串联有第二节流装置和控制阀，冷却流路6的一端与冷凝器2的第二端相连。具体地，第二节流装置和控制阀可以设在压缩机1内。可选地，第二节流装置可以为毛细管，控制阀可以为电磁阀。

冷水机组运行时，低温低压的气态制冷剂从回气口b进入压缩机1，被压缩机1压缩后形成高温高压的气态制冷剂，然后制冷剂再进入到冷凝器2中被冷却为低温高压液体，低温高压液态制冷剂经过第一节流装置4节流降压后变成低温低压气液混合体，最后制冷剂进入到蒸发器3吸热后再次变成低温低压的制冷剂气体。液位传感器5检测蒸发器3内的液位，控制装置根据液位传感器5的检测结果控制第一节流装置4的开度以控制经过第一节流装置4进入到蒸发器3内的制冷剂的量，从而通过结合液位传感器5和电子膨胀阀的控制方式，以更精确的液位控制保证冷水机组的制冷剂量，确保蒸发器3内的制冷剂液位较低而避免压缩机1吸气带液，延长冷水机组的使用寿命。当然可以理解的是，还可以通过检测冷水机组的排气或者吸气的过热度等方式控制进入到蒸发器3内的制冷剂的量。

当控制阀处于打开状态时，从冷凝器2排出的一部分制冷剂进入到冷却流路6中，进入到冷却流路6中的制冷剂经过第三节流装置的节流降压后变成低温低压气液混合体，从冷却流路6排出的制冷剂可以对电机进行冷却，以降低电机的温度，提高电机的使用寿命。

根据上述的冷水机组，可以提高冷水机组的性能和使用舒适性，同时可以采用较少的制冷剂取得较好的换热系数，进一步提高机组性能，同时冷水机组的制冷剂调节范围广，机组运行要求调节平滑稳定。

在本发明实施例中，冷水机组种类或结构不局限于上述描述的冷水机组，可以是满足本发明实施例中的应用要求的现有技术中的任一种冷水机组。

可选的，第一外冷却系统为空气冷却器。空气冷却器是通过采用大功率风扇来对送到室外的内冷水进行降温的。空气冷却器的种类和结构有多种，具体的参考现有技术，此处不做限制。在本发明实施例中，内冷水指的是在内冷却系统中流动的水。采用空气冷却器与冷水机组混合供冷的方式，可以改善增加空气冷却器的规模导致的占地面积大，噪声大等问题。

可选的，第一外冷却系统为闭式冷却塔。闭式冷却塔的种类和结构有多种，具体的参考现有技术，此处不做限制。采用闭式冷却塔与冷水机组混合供冷的方式，首先可以显著减少外冷系统的冷却水蒸发量，蒸发耗水量节省的多少与冷水机组配置的容量成正比例关系；其次可以减少冷却系统的污水排放量，减少对环境的污染，污水治理的费用和工作量也可减少；另外经冷水机组预先冷却后的内冷水温度有一定降低，即流到冷却塔换热盘管内的水温较低，喷淋水池内水温也有一定程度降低，外冷系统结垢现象可得到一定缓解。

当第一外冷却系统为闭式冷却塔时，可选的，闭式冷却塔包括喷淋水池，冷水机组包括蒸发器；冷水机组的蒸发器位于喷淋水池中。冷水机组用于冷却喷淋水池中的水，以降低喷淋水的温度。这样经冷水机组预先冷却后喷淋水池内的喷淋水温度有一定降低，即流到冷却塔换热盘管内的水温较低，外冷系统结垢现象可得到一定缓解。需要说明的是喷淋水池也可以叫喷淋水槽，在本发明中的很多结构，在现有技术中都有多个名称，其实质一样，在此不再一一列举。

可选的，参考图5所示(图中内冷却系统省略)，第一外冷却系统和冷水机组通过管道串联。优选的，该系统还包括：第一阀门和第二阀门，第一阀门与冷水机组通过管道串联，第一阀门和冷水机组串联后与第二阀门通过管道并联，第一阀门和第二阀门用于控制内冷水是否通过冷水机组进行换热。当打开第一阀门，闭合第二阀门时，内冷水从内冷系统流出后经第一外冷却系统换热后回到内冷系统；当闭合第一阀门，打开第二阀门时，内冷水从内冷系统流出后经第二外冷却系统又经第一外冷却系统换热后回到内冷系统。

可选的，参考图6所示(图中内冷却系统省略)，第一外冷却系统和冷水机组通过管道并联。优选的，该系统还包括阀门，阀门与冷水机组通过管道串联，阀门用于控制内冷水是否通过冷水机组进行换热。即当阀门打开时，内冷水从内冷系统流出后经第一外冷却系统换热后回到内冷系统；当阀门闭合时，内冷水从内冷系统流出后分为两路，一路进入第一外冷却系统，一路进入第二外冷却系统中，两路被冷却后的内冷水再汇聚到一起后回到内冷系统。

本发明实施例提供了一种换流阀的混合式外冷却系统，通过采用第一外冷却系统和冷水机组的混合供冷方式，改善了由于直流输电功率的不断提高，导致单一外冷却系统的缺点更加突出的问题，从而可以进行更有效的散热以及有利于工程实施。

实施例二

本发明实施例提供了一种换流阀的冷却系统，包括：实施例一所述的外冷却系统和内冷却系统，内冷却系统与换流阀通过管道连接，具体可参考现有技术，外冷却系统用于对从内冷却系统流出的内冷水进行冷却，具体参考上述实施例，在此不再赘述。

本发明实施例提供了一种换流阀的冷却系统，通过采用第一外冷却系统和冷水机组的混合供冷方式，改善了由于直流输电功率的不断提高，导致单一外冷却系统的缺点更加突出的问题，从而可以进行更有效的散热以及有利于工程实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种换流阀的混合式外冷却系统，其特征在于，所述混合式外冷却系统包括：第一外冷却系统和第二外冷却系统，其中，所述第一外冷却系统和所述第二外冷却系统的类型不同，所述第二外冷却系统为冷水机组，所述第一外冷却系统为闭式冷却塔，所述闭式冷却塔包括喷淋水池和换热盘管，所述冷水机组包括蒸发器；所述冷水机组的蒸发器位于所述喷淋水池中，所述冷水机组用于冷却所述喷淋水池中的水，且所述喷淋水池中的水被冷却后流到所述换热盘管；所述第一外冷却系统和所述冷水机组通过管道并联。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括阀门，所述阀门与所述冷水机组通过管道串联，所述阀门用于控制内冷水是否通过冷水机组进行换热。

3.根据权利要求1-2任一项所述的系统，其特征在于，所述冷水机组包括：

压缩机，所述压缩机具有排气口和回气口，所述回气口与制冷剂出口相连；

冷凝器，所述冷凝器的入口与所述排气口相连；

蒸发器，所述蒸发器具有制冷剂入口和制冷剂出口，所述制冷剂出口与所述回气口相连；

第一节流装置，所述第一节流装置的出口与所述制冷剂入口相连，所述第一节流装置的入口与所述冷凝器的出口相连；

控制装置，所述控制装置与所述压缩机和所述第一节流装置相连以控制所述压缩机和所述第一节流装置的工作状态。

4.一种换流阀的冷却系统，其特征在于，包括：权利要求1-3任一项所述的外冷却系统和内冷却系统，所述内冷却系统与所述换流阀通过管道连接，所述外冷却系统用于对从所述内冷却系统流出的内冷水进行冷却。