CN108141986A - 例如用于冷却换流器阀厅的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与第一冷却回路(3、4)和至少一个外部热交换器单元(6)结合使用的用于冷却封闭的空旷空间(1)的冷却装置(10)，诸如电力电子设备的电气设备(2)被布置在该封闭的空旷空间(1)内。电气设备(2)被耦合到延伸到封闭的空旷空间(1)的外部(5)的第一冷却回路(3、4)，该第一冷却回路(3、4)被配置为在电气设备(2)与至少一个外部热交换器单元(6)之间输送冷却介质，该至少一个外部热交换器单元(6)被布置在封闭的空旷空间(1)的外部(5)以用于冷却电气设备(2)。至少一个内部热交换器单元(7)可被布置在封闭的空旷空间(1)内。第二冷却回路(8、9)被配置以使得它可以被耦合到至少一个内部热交换器单元(7)，并且第二冷却回路(8、9)被配置为将冷却介质输送到至少一个内部热交换器单元(7)和从至少一个内部热交换器单元(7)输送冷却介质。第二冷却回路(8、9)被配置以使得第二冷却回路(8、9)能够被耦合到第一冷却回路(3、4)，从而至少一个内部热交换器单元(7)凭借第一冷却回路(3、4)和第二冷却回路(8、9)而与电气设备(2)并联耦合。本发明还公开了包括冷却装置(10)的冷却系统(11)。

Description

例如用于冷却换流器阀厅的冷却装置

技术领域

本发明总体上涉及电气设备的冷却领域。具体而言，本发明涉及一种用于冷却封闭的空旷空间的冷却装置，例如包括电力电子设备的电气设备被布置在该封闭的空旷空间内。

背景技术

由于对供电或输电以及互联的输电系统和配电系统的需求增加，HVDC输电已经变得越来越重要。在HVDC电力系统中通常包括接口装置，该接口装置包括或组成HVDC换流站，该HVDC换流站是一类被配置成将高压DC转换到高压AC(或反之亦然)的站。HVDC换流站可以包括多个元件，诸如换流器本身(或者串联或并联连接的多个换流器)、一个或多个变压器、电容器、滤波器和/或其他辅助元件。通常被称为“换流器阀”或简单被称为“阀”的换流器可以包括多个基于固态的器件(诸如半导体器件)，并且可以例如根据在换流器中采用的开关(或开关期间)的类型而被分类为电网换相换流器(line-commutated converters，LCC)或电压源换流器(VSC)。诸如IGBT的多个固态半导体器件可以例如串联连接在一起，以形成HVDC换流器或HVDC换流器阀的构建块或构建单元。

HVDC换流器阀通常被布置在室内，在所谓的换流器阀厅中。在换流器阀厅中，通常期望或甚至要求空气温度不超过阈值温度(例如，约60℃，但可以取决于例如HVDC换流器阀的特定配置和/或类型)，例如鉴于换流器阀设备在较高的环境(例如空气)温度下可能快速得无法接受的电绝缘特性老化和热老化。HVDC换流器阀的热损耗可能高达数MW。热损耗的大多数经常通过冷却HVDC换流器阀的循环冷却介质(例如，冷却液体)而被冷却。通常最多只有几个kW是被空气冷却的。HVDC换流器阀的冷却可以凭借具有高达数MW的冷却能力的液体冷却系统来进行。这种液体冷却系统可以例如包括所谓的冷却塔。这种液体冷却系统通常被布置在换流器阀厅的外部，并且通过连接到(一个或多个)HVDC换流器阀的冷却回路而被连接到(一个或多个)HVDC换流器阀。这种液体冷却系统通常具有表征其操作的以下两个主要温度：在与(一个或多个)HVDC换流器阀相对上游的入口位置处的相对低的入口温度，以及在与(一个或多个)HVDC换流器阀相对下游的出口位置处的高于入口温度的出口温度。换流器阀厅内部的环境温度(通常是换流器阀厅内部的空气温度)由冷却液体的平均温度和换流器阀厅外部的环境温度决定。

近来，人们对采用相对大量的空气冷却电力电容器的HVDC换流器阀产生兴趣。其他类型的空气冷却器件也可能被布置在换流器阀厅中。这可能会增加换流器阀厅内的空气冷却热损耗。降低封闭空间内(诸如换流器阀厅内)的环境温度(例如，空气温度)的一种方法是在封闭空间内使用空调。也就是说，在封闭空间内使用主动空气冷却。空调系统通常使用冷却机，该冷却机为相对复杂的机器，其可能具有相对较低的操作可靠性。这种冷却机的使用可能需要在整个HVDC换流器系统或HVDC换流站中引入可能影响HVDC换流器阀的操作甚至对HVDC换流器阀的操作至关重要的相对复杂的系统。整个HVDC换流器系统或HVDC换流站的操作可靠性可能因此降低。

发明内容

如前所述，HVDC换流器阀通常被放置在室内，在所谓的换流器阀厅中。由于换流器阀设备的电绝缘特性老化和热老化，换流器阀厅内的空气温度应该优选低于例如大约60℃的预定值。通常假设换流器阀厅内的温度始终低于预定值(例如约60℃)。在液体冷却系统中用于冷却换流器阀厅内的HVDC换流器阀的冷却液体的温度处于与(一个或多个)HVDC换流器阀相对上游的入口位置，该温度通常约为高于换流器阀厅外部的环境温度5K。换流器阀厅外部(例如室外)的环境温度通常不大于45℃。这意味着在换流器阀厅中能够使用不超过50℃的温度的冷却液体。已经由发明人进行的模拟已经表明，在换流器阀厅内不超过60℃的空气温度的情况下，可以在换流器阀厅中引入高达约30kW的空气冷却热损耗。因此，在这种情况下，换流器阀厅内高达30kW的空气冷却热损耗将是“可接受的”。如前所述，近来人们对采用相对大量的空气冷却电力电容器的HVDC换流器阀产生兴趣。可能地，也可以在换流器阀厅中布置其他空气冷却器件。如果采用这种空气冷却器件，估计高达约100kW或更多的空气冷却热损耗将被引入换流器阀厅中。已经由发明人进行的模拟已经表明，在假设100kW空气冷却热损耗的情况下，换流器阀厅内的环境(例如，空气)温度显著高于60℃。

鉴于上文所述，本发明的目的在于提供一种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，在该封闭的空旷空间内布置有电气设备，该电气设备在使用时生成能够加热封闭的空旷空间内的大气(例如空气)的热量空旷。

本发明的另一个目的是提供一种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，在该封闭的空旷空间内布置有例如HVDC换流器阀的换流器阀。

本发明的又一个目的是提供这种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，同时保持或至少不会显著增加其中包括电气设备的电气系统的总体复杂性。

本发明的再一个目的是提供这种冷却装置，该冷却装置能够对封闭的空旷空间提供相对有效的冷却，而不需要或者需要相对较少的诸如空调系统的冷却机。

为了解决这些目的中的至少一个目的和其他目的，提供了根据独立权利要求的冷却装置和方法。优选实施例由从属权利要求限定。

根据第一方面，提供了一种与第一冷却回路和至少一个外部热交换器单元结合使用的冷却装置。冷却装置用于冷却封闭的空旷空间，例如包括电力电子设备的电气设备被布置在该封闭的空旷空间内。电气设备被耦合到第一冷却回路，该第一冷却回路延伸到封闭的空旷空间的外部。第一冷却回路被配置为在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质，该至少一个外部热交换器单元被布置在封闭的空旷空间的外部以用于冷却电气设备。冷却装置包括至少一个内部热交换器单元，其能够被布置或可被布置在封闭的空旷空间内。冷却装置包括第二冷却回路，该第二冷却回路配置以使得它可以被耦合到该至少一个内部热交换器单元。第二冷却回路被配置为将冷却介质输送到至少一个内部热交换器单元以及从至少一个内部热交换器单元输送冷却介质。第二冷却回路配置以使得其可以被耦合到第一冷却回路，从而至少一个内部热交换器单元凭借第一冷却回路和第二冷却回路而变得与电气设备并联耦合或者与电气设备并联耦合。

通过因此被配置为在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质的第一冷却回路，电气设备可以通过相对冷的冷却介质的循环冷却而被冷却，从而导致热从电气设备传递到在第一冷却回路中输送的冷却介质。凭借第一冷却回路和第二冷却回路而能够与电气设备并联耦合的至少一个内部热交换器单元，可以经由第一冷却回路来利用在至少一个外部热交换器单元与电气设备之间输送的冷却介质的一部分，以便冷却封闭的空旷空间。也就是说，至少一个内部热交换器单元可以利用在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间的冷却介质的输送或流动，以用于冷却封闭的空旷空间，例如以便冷却封闭的空旷空间内的气体或大气。封闭的空旷空间内的气体或大气例如可以包括空气。由此，封闭的空旷空间可以在不需要或不太需要使用诸如空调装置或使用冷却机的另一装置的设备的情况下用于主动冷却封闭的空旷空间内的大气(大气例如包括空气)。

如前所述，封闭的空旷空间内的气体或大气可以例如包括空气。因此，在本申请的上下文中，空间内的大气并不一定意味着该空间内存在空气。在本申请的上下文中，空间内的大气相反意味着通常存在于空间内的流体，该流体可以包括空气，但是该流体备选地可以包括空气之外的流体或气体。

而且，与采用诸如空调装置的设备相比，可以减少用于在封闭的空旷空间内冷却大气所需的总功率量。冷却装置可能需要一些附加的功率以便实现使冷却介质流入和流出(或输送到和输送出)至少一个内部热交换器单元(例如凭借至少一个泵装置等或任何其他适当的装置以用于实现或实施本领域已知的冷却介质的输送)。然而，可以设想的是，该附加的功率将小于为诸如空调装置的设备供电所需的功率，以用于实现在封闭的空旷空间内冷却大气的特定容量或能力。而且，与使用诸如空调装置的设备相比，用于整个冷却系统的成本可能更少。

由于至少一个内部热交换器单元可以利用电气设备与至少一个外部热交换器单元之间的冷却介质的输送或流动来用于冷却封闭的空旷空间，因此可以采用已经可用的冷却系统以用于提供封闭的空旷空间的冷却。因此，现有的冷却系统可以相对容易地利用至少一个内部热交换器单元和第二冷却回路来进行改装，以便提供对封闭的空旷空间的冷却。

电气设备可以例如包括诸如HVDC换流器阀的换流器阀。换流器阀通常被布置在室内，在所谓的换流器阀厅中。在换流器阀厅中，通常希望或甚至要求空气温度不超过阈值温度，以便减少或减缓换流器阀设备的热老化。备选地或附加地，电气设备可以例如包括空气冷却电力电容器，该电力电容器例如可以被包括在HVDC换流器阀中。在这种情况或其他情况下，冷却装置可以用于降低电气设备被布置在其内的封闭的空旷空间内的大气的温度，这又可以减少电力电容器损耗和/或增加电气设备或至少其部件的操作寿命，和/或减少由于热老化而导致的对电气设备的维护需求。

如前所述，冷却装置可以例如被配置为冷却封闭的空旷空间内的大气。例如，大气可以包括诸如空气的气体。

电气设备原则上可以是任何类型的电气设备，该电气设备可能期望或甚至需要对其进行冷却。对于相对较大并且可能需要或期望被安装在专用或特制的结构或建筑物中的电气设备而言，本发明的实施例被认为是特别有利的。电气设备可以例如包括电力电子设备，电力电子设备可以包括电力系统的至少一部分或由电力系统的至少一部分构成或电连接到电力系统的至少一部分。对于例如由于电力电子设备的相对较高的操作电压或额定电压而在操作期间需要在这样的专用或特制的结构或建筑物中与周围墙壁、地板、天花板等有相对较大距离(例如空气间隙)、以便符合安全要求的电力电子设备而言，本发明的实施例被认为是特别有利的。

在本申请的上下文中，电力电子设备意味着与电力电子相关的设备。电力电子设备可以例如包括至少一个电力换流器元件或组件、变压器、电容器、滤波器等。

电力电子设备可以例如包括电力系统的至少一部分或由电力系统的至少一部分构成。在本申请的上下文中，电力系统的至少一部分应该被理解为可能是电力系统(例如输电系统)的一部分的至少一个组件或元件，该至少一个组件或元件可能与包括在电力系统中的一个或多个其他组件或元件电连接。

根据本发明的一个或多个实施例，电力系统的至少一部分或电力电子设备可以包括例如HVDC换流器的换流器或由例如HVDC换流器的换流器构成，该换流器可以被称为阀。

封闭的空旷空间例如可以位于建筑物或结构内，该建筑物或结构可以被配置为安放或容纳电力电子设备。例如，在电力电子设备包括换流器或阀或者由换流器或阀构成的情况下，封闭的空旷空间可以位于其中布置了换流器或阀的所谓的换流器阀厅内。封闭的空旷空间可能由换流器阀厅的壁的内表面限定。在配置为使得容纳一个或多个电力换流器件或元件和/或其他电力电子设备的换流器阀厅或者其他类型的建筑物或结构中，换流器阀厅、建筑物或结构内的大气可以例如包括空气。

第二冷却回路可以例如至少部分地或甚至全部地被布置在封闭的空旷空间内。

第二冷却回路可以被构造以使得它可以被耦合到第一冷却回路，从而至少一个内部热交换器单元凭借第一冷却回路和第二冷却回路而变得与至少一个外部热交换器单元并联耦合或者与至少一个外部热交换器单元并联耦合。

第一冷却回路可以包括入口导管，该入口导管可以被配置为将冷却介质从至少一个外部热交换器单元输送到电气设备。第一冷却回路可以包括出口导管，该出口导管可以被配置为将冷却介质从电气设备输送到至少一个外部热交换器单元。

第二冷却回路可以包括入口导管，该入口导管可以被配置以使得它可以被耦合到第一冷却回路的入口导管。第二冷却回路的入口导管可以被配置为将冷却介质从第一冷却回路的入口导管输送到至少一个内部热交换器单元。第二冷却回路的入口导管可以例如被耦合到至少一个外部热交换器单元下游并且在封闭的空旷空间内的第一冷却回路的入口导管。第二冷却回路可以包括出口导管，该出口导管可以被配置以使得它可以被耦合到第一冷却回路的出口导管。第二冷却回路的出口导管可以被配置为将冷却介质从至少一个内部热交换器单元输送到第一冷却回路的出口导管。第二冷却回路的出口导管可以例如被耦合到电气设备下游并且在封闭的空旷空间内的第一冷却回路的出口导管。

至少一个内部热交换器单元可以就其操作而言是可控制的。至少一个内部热交换器单元可以例如包括至少一个风扇等，该风扇例如可以就旋转速度而言是可控制的。

冷却装置可以包括控制单元。控制单元可以被配置为基于封闭的空旷空间内的温度来控制至少一个内部热交换器单元的操作。

封闭的空旷空间内的温度可以例如由温度传感器感测，该温度传感器因此可以被配置为感测封闭的空旷空间内的温度。温度传感器可以被包括在冷却装置中。

控制单元可以例如被配置为基于封闭的空旷空间内的温度来控制至少一个内部热交换器单元的操作。

控制单元可以例如被配置为基于封闭的空旷空间内的温度来控制至少一个内部热交换器单元的操作，例如以便减少冷却介质与封闭的空旷空间内的大气(例如，诸如空气的流体)之间的热传递，该冷却介质通过第二冷却回路被输送到至少一个内部热交换器单元。

第一冷却回路和/或第二冷却回路可以例如被配置为通过或利用至少一个泵装置等或任何其它适当的装置来输送冷却介质，以用于实现或实施在本领域中已知的冷却介质的输送。

根据本发明的一个或多个实施例，至少一个内部热交换器单元可以例如包括液体到气体热交换器。

在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间输送的冷却介质可以例如包括冷却液体。

根据本发明的一个或多个实施例，至少一个外部热交换器单元可以例如包括液体到气体热交换器。至少一个外部热交换器单元可以例如包括所谓的冷却塔。

根据第二方面，提供了一种用于冷却封闭的空旷空间的冷却系统，电气设备被布置在该封闭的空旷空间中。冷却系统包括延伸到封闭的空间外部的第一冷却回路。冷却系统包括至少一个外部热交换器单元，该至少一个外部热交换器单元被布置在封闭的空旷空间的外部。第一冷却回路被配置为在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质以用于冷却电气设备。冷却系统包括根据第一方面的用于冷却封闭的空旷空间的冷却装置。电气设备可以例如包括电力电子设备。电气设备可以例如包括诸如例如HVDC换流器的换流器。

根据第二方面，至少一个内部热交换器单元被布置在封闭的空旷空间内，并且第二冷却回路被耦合到至少一个内部热交换器单元并且被配置为将冷却介质输送到至少一个内部热交换器单元和从至少一个内部热交换器单元输送冷却介质。进一步根据第二方面，第二冷却回路被耦合到第一冷却回路，以使得至少一个内部热交换器单元凭借第一冷却回路和第二冷却回路而与电气设备并联耦合。

根据第三方面，提供了一种构造用于冷却封闭的空旷空间的冷却装置的方法，电气设备被布置在该封闭的空旷空间中，其中电气设备被耦合到第一冷却回路，该第一冷却回路延伸到封闭的空旷空间的外部，并且其中第一冷却回路被配置为在电气设备与被布置在封闭的空旷空间外部的至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质以用于冷却电气设备。该方法包括在封闭的空旷空间内布置至少一个内部热交换器单元。第二冷却回路被耦合到至少一个内部热交换器单元，以便允许经由第二冷却回路而将冷却介质输送到至少一个内部热交换器单元并从至少一个内部热交换器单元输送冷却介质。第二冷却回路被耦合到第一冷却回路，以使得至少一个内部热交换器单元凭借第一冷却回路和第二冷却回路而与电气设备并联耦合。

下面通过示例性实施例描述本发明的其他目的和优点。应当注意的是，本发明涉及权利要求中所记载特征的所有可能的组合。当研究所附权利要求和本文的描述时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。本领域的技术人员认识到，可以组合本发明的不同特征来创建除了本文描述的那些实施例之外的其他实施例。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明的示例性实施例。

图1是根据本发明的实施例的冷却系统的示意性框图。

图2是根据本发明的实施例的方法的示意性流程图。

所有附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常仅示出为了阐明本发明的实施例而必需的部分，其中可能省略或仅仅暗示了其他部分。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图来描述本发明，其中示出了本发明的特定实施例。然而，本发明可以以许多不同形式来实施并且不应当被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，通过示例来提供这些实施例，以使得本公开将本发明的范围传达给本领域技术人员。

图1是根据本发明的实施例的冷却系统11的示意性框图。冷却系统11被配置为冷却封闭的空旷空间1。电气设备2被布置在封闭的空旷空间1内。根据图1中示出的本发明的实施例，电气设备2包括HVDC换流器阀，并且封闭的空旷空间1是在所谓的HVDC换流器阀厅14内的空旷空间。然而，虽然图1中示出的本发明的实施例关于HVDC换流器阀厅14进行描述，该HVDC换流器阀厅14安放或容纳一个或多个HVDC换流器阀，但是应该理解的是本发明的实施例不限于此。原则上对于任何类型的电气设备2而言，特别是对于诸如可能期望或甚至需要对其进行冷却的电气设备2、以及可能相对较大并期望或需要被安装在专用或特制的结构或建筑物(至少部分地限定封闭的空旷空间)中的电气设备2而言，本发明的一个或多个实施例被认为是有利的。

冷却系统11包括延伸到封闭的空间1的外部5的第一冷却回路3、4以及被布置在封闭的空旷空间1外部的外部热交换器单元6。

第一冷却回路3、4被配置为在电气设备2与外部热交换器单元6之间输送冷却介质以用于冷却电气设备2。第一冷却回路3、4可以例如被配置为通过或利用至少一个泵装置等(图1中未示出)，和/或用于本领域中已知的实现或实施冷却介质输送的任何其它适当装置来输送冷却介质。

冷却系统11包括用于冷却封闭的空旷空间1的冷却装置10。冷却装置10可以例如被配置为冷却封闭的空旷空间1内的大气。封闭的空旷空间1内的大气可以例如包括诸如空气的气体。也就是说，冷却装置10可以被配置为冷却在封闭的空旷空间1内的流体，例如，诸如空气的气体。

冷却装置10包括被布置在封闭的空旷空间1内的内部热交换器单元7以及被耦合到内部热交换器单元7的第二冷却回路8、9，并且该第二冷却回路8、9被配置为将冷却介质输送到内部热交换器单元7并且从内部热交换器单元7输送冷却介质。第二冷却回路8、9可以例如被配置为通过或利用至少一个泵装置等(图1中未示出)，和/或用于本领域中已知的实现或实施冷却介质输送的任何其它适当器件来输送冷却介质。第二冷却回路8、9例如诸如如图1所示被耦合到第一冷却回路3、4，以使得内部热交换器单元7凭借第一冷却回路3、4和第二冷却回路8、9而与电气设备2并联耦合。

根据图1所示的本发明的实施例，第一冷却回路3、4可以包括入口导管3和出口导管4，该入口导管3被配置为将冷却介质从外部热交换器单元6输送到电气设备2，该出口导管4被配置为将冷却介质从电气设备2输送到外部热交换器单元6。

进一步根据图1所示的本发明的实施例，第二冷却回路8、9可以包括入口导管8，该入口导管8被耦合到第一冷却回路3、4的入口导管3。第二冷却回路8、9的入口导管8可以被配置为将冷却介质从第一冷却回路3、4的入口导管3输送到内部热交换器单元7。如图1所示，第二冷却回路8、9可以包括出口导管9，该出口导管9被耦合到第一冷却回路3、4的出口导管4。第二冷却回路8、9的出口导管9可以被配置为将冷却介质从内部热交换器单元7输送到第一冷却回路3、4的出口导管4。

通过被耦合到内部热交换器单元7并且被配置为将冷却介质输送到内部热交换器单元7和从内部热交换器单元7输送冷却介质的第二冷却回路8、9，可以降低封闭的空旷空间1内的大气的温度。封闭的空旷空间1内的大气可以例如包括空气，以使得冷却装置10可以被配置为冷却封闭的空旷空间1内的空气。通过内部热交换器单元7的操作，可以在封闭的空旷空间1内引入用15示意性表示的冷空气，以用于冷却其中的空气。

内部热交换器单元7可以例如包括液体到气体热交换器。内部热交换器单元7例如可以例如包括由Luvata制造的例如型号为“KCE”的所谓的“干燥冷却器(dry cooler)”，该干燥冷却器可以利用空气作为二次流体。

外部热交换器单元6可以例如包括所谓的冷却塔，该冷却塔可以利用水作为二次流体。然而，应该理解，外部热交换器单元6可以基于另一种类型或其他类型的热交换器。外部热交换器单元6可以例如包括液体到气体热交换器。在电气设备2与外部热交换器单元6之间输送的冷却介质例如可以包括冷却液体。外部热交换器单元6和第一冷却回路3、4可以具有高达数MW的冷却能力以用于电气设备2的冷却。这样的冷却能力例如对于其中电气设备2包括一个或多个HVDC换流器阀的情况可以是有利的。

可以在冷却系统11中使用的冷却介质可以例如包括液体，诸如水、任何适当的油、水和乙二醇的组合(例如，混合物)、或以上的任何组合。

尽管参考图1将内部热交换器单元7和外部热交换器单元6描述为液体到气体热交换器类型，但应当理解，这是根据本发明的示例性实施例，并且内部热交换器单元7和外部热交换器单元6可以是另一种类型的热交换器。

尽管参考图1描述的冷却系统11的封闭的空旷空间1内的大气包括空气，但应当理解，这是根据本发明的示例性实施例，并且封闭的空旷空间1例如可以包括除空气之外的另一种气体、或者空气与另一种气体或其他气体的混合物。

下面将参考示例来描述本发明的实施例的原理，其中由于换流器阀设备的电绝缘特性老化和热老化，HVDC换流器阀厅14内的空气温度应当优选地低于预定值，例如大约60℃或某个其他值。应当理解，下面提供的60℃的空气温度阈值的值和其他数值是示例性的并仅仅是为了说明本发明的实施例的原理，并且不应该被解释为以任何方式限制本发明的实施例。在HVDC换流器阀厅14的入口处的例如冷却液体的冷却介质的温度通常比HVDC换流器阀厅14内的环境温度高约5K，该冷却液体在第一冷却回路3、4和外部热交换器6中使用以用于电气设备2的冷却，该电气设备2根据本发明所示的实施例包括一个或多个HVDC换流器阀。HVDC换流器阀厅14外部(例如室外)的环境温度通常不大于45℃。因此，冷却介质的温度可以在通过第一冷却回路3、4的入口导管3进入HVDC换流器阀厅14的内部时具有不大于50℃的温度。已经由本发明人完成的模拟已经表明，在不超过HVDC换流器阀厅14内的60℃的环境温度的情况下，在HVDC换流器阀厅14内可以引入高达约30kW的空气冷却热损耗。因此，在这种情况下，HVDC换流器阀厅14内高达30kW的空气冷却热损耗将是“可接受的”。例如，如果在HVDC换流器阀厅14中布置诸如采用相对大量的空气冷却电力电容器的诸如HVDC换流器阀的空气冷却器件并将它们投入操作，则在HVDC换流器阀厅14内能够引入高达约100kW或更多的空气冷却热损耗。已经由本发明人完成的模拟已经表明，假设HVDC换流器阀厅14内有100kW的空气冷却热损耗，HVDC换流器阀厅14内的环境(例如，空气)温度可能会显著超过60℃。为了将HVDC换流器阀厅14内的环境(例如，空气)温度保持在至多60℃(或保持在环境温度的某个其它预定阈值)，根据图1所示的实施例的冷却装置10采用内部热交换器7，该内部热交换器7通过第二冷却回路8、9而连接在第一冷却回路3、4的入口导管3与第一冷却回路3、4的出口导管4之间。根据本示例，假设如果采用诸如采用相对大量的空气冷却电力电容器的HVDC换流器阀的空气冷却器件则将在HVDC换流器阀厅14内引入高达约100kW的空气冷却热损耗，那么内部热交换器7将需要从HVDC换流器阀厅14的封闭的空旷空间1内的大气(环境空气)“拾取”大约70kW，这是因为如前所述，在HVDC换流器阀厅14内的高达30kW的空气冷却热损耗将是“可接受的”。在HVDC换流器阀厅14的封闭的空旷空间1中的内部热交换器7的引入，可以增加至少一个泵装置等或者用于本领域已知的任何其它适当装置的所需容量和/或能力，以用于实现或实施冷却系统11中的冷却介质的流动或输送。例如，HVDC换流器阀厅14中的液体冷却热损耗可以高达约1500kW。假设HVDC换流器阀厅14中有这样的液体冷却热损耗，那么由内部热交换器7从HVDC换流器阀厅14的封闭的空旷空间1内的大气(环境空气)“拾取”的附加的70kW可以使每单位时间在冷却系统11中流动的冷却介质的总量增加约70/1500＝4.7％。该计算是在(一个或多个)HVDC换流器阀和内部热交换器7两者中的冷却介质的温度升高相等或基本相等的假设下进行的。

内部热交换器单元7可以相对于其操作是可控制的。内部热交换器单元7可以例如包括液体到气体的热交换器，其利用空气作为二次流体。如前所述，HVDC换流器阀厅14的封闭的空旷空间1内的大气可以是空气。内部热交换器单元7可以例如包括一个或多个风扇等，该一个或多个风扇可以例如就其旋转速度而言是可控制的。

冷却装置10或冷却系统11可以包括控制单元12。控制单元12可以例如通过将控制消息、命令、数据等传输到冷却装置10或冷却系统11的一个或多个元件或组件中的相应的一个，来控制冷却装置10或冷却系统11中的一个或多个元件或组件的操作。控制单元12以及冷却装置10或冷却系统11的一个或多个元件或组件可以被配置以便允许它们之间的通信，该通信可以是有线和/或无线的并且例如可以采用本领域中已知的任何已知的通信方法或技术，诸如但不限于光学(例如，红外)通信、无线射频通信等。

控制单元12可以被配置为例如基于封闭的空旷空间1内的温度来控制内部热交换器单元7的操作。封闭的空旷空间1内的温度可以例如由温度传感器13感测。温度传感器13因此可以被配置为感测封闭的空旷空间1内的温度。温度传感器13可以被包括在冷却装置10或冷却系统11中。

控制单元12可以例如被配置为基于封闭的空旷空间1内的温度来控制内部热交换器单元7的操作，以便减少在冷却介质与存在于封闭的空旷空间1内的空气(和/其他流体)之间的热传递，该冷却介质通过第二冷却回路8、9被输送到内部热交换器单元7。

如前所述，内部热交换器单元7可以包括一个或多个风扇等，该风扇可以例如就其旋转速度是可控制的。控制单元12可以被配置为在封闭的空旷空间1内的感测温度超过预定或选定的阈值(例如，55℃)的情况下，启动或激活一个或多个风扇等的操作和/或将其旋转速度设置为某个选定值。如果一个或多个风扇等正在操作，则控制单元12可以被配置为在封闭的空旷空间1内感测的温度落到低于预定的或选定的阈值的情况下停止或停用一个或多个风扇等的操作(或者将其旋转速度设置为某个选定值)。

第二冷却回路8、9可以是可控制的，以便选择性地和可控制地允许或不允许第二冷却回路8、9中的冷却介质流入和流出内部热交换器单元7。为此，第二冷却回路8、9可以例如包括一个或多个分流阀或旁通阀(图1中未示出)，凭借该分流阀或旁通阀，可以选择性地且可控制地限制或不允许来自外部热交换器单元6的冷却介质经由第一冷却回路3、4的入口导管3流入第二冷却回路8、9的入口导管8，并且可以选择性地且可控制地限制或不允许来自内部热交换器单元7的冷却介质经由第二冷却回路8、9的出口导管9流入第一冷却回路3、4的出口导管4。

第二冷却回路8、9可以是可控制的，以便选择性地且可控制地允许和不允许第二冷却回路8、9中的冷却介质流入和流出内部热交换器单元7。控制单元12可以被配置为控制第二冷却回路8、9的操作，从而在封闭的空旷空间1内的感测的温度达到或低于预定或选定的阈值(例如55℃)的情况下不允许第二冷却回路8、9中的冷却介质流入和流出内部热交换器单元7。预定或选定的阈值可以是与用于如前所述的一个或多个风扇等的条件启动操作或停止操作的阈值相同的阈值。如果封闭的空旷空间1内的感测温度上升或超过预定或选定的阈值，则控制单元12可以被配置为控制第二冷却回路8、9的操作，以便不允许第二冷却回路8、9中的冷却介质流入或流出内部热交换器单元7。

现在参考图2，示出了根据本发明的实施例的方法20的示意性流程图。方法20用于构建冷却装置，例如如前面参考图1所述的冷却装置10，以用于冷却封闭的空旷空间，电气设备被布置在该封闭的空旷空间中。电气设备被耦合到第一冷却回路，该第一冷却回路延伸到封闭的空旷空间的外部。第一冷却回路被配置为在电气设备与至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质，该外部热交换器单元被布置在封闭的空旷空间的外部以用于冷却电气设备。

方法20包括：

-在封闭的空旷空间21内布置至少一个内部热交换器单元；

-将第二冷却回路耦合到至少一个内部热交换器单元，以便允许经由第二冷却回路22将冷却介质输送到至少一个内部热交换器单元和从至少一个内部热交换器单元输送冷却介质；和

-将第二冷却回路耦合到第一冷却回路，以使得至少一个内部热交换器单元凭借第一冷却回路和第二冷却回路而与电气设备23并联耦合。

尽管在附图和前面的描述中已经说明了本发明，但是这样的说明应当被认为是说明性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。公开的实施例的其它变形可以通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究而被本领域的技术人员所理解并实现。在所附权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。特定措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实，并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。在权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。

Claims (13)

1.一种冷却装置(10)，其与第一冷却回路(3、4)和至少一个外部热交换器单元(6)结合使用以用于冷却封闭的空旷空间(1)，电气设备(2)被布置在所述封闭的空旷空间(1)内，其中所述电气设备被耦合到所述第一冷却回路(3、4)，所述第一冷却回路(3、4)延伸到所述封闭的空旷空间的外部(5)，所述第一冷却回路被配置为在所述电气设备与被布置在所述封闭的空旷空间外部的所述至少一个外部热交换器单元(6)之间输送冷却介质，以用于冷却所述电气设备，所述冷却装置包括：

至少一个内部热交换器单元(7)，其能够被布置在所述封闭的空旷空间内；和

第二冷却回路(8、9)，所述第二冷却回路(8、9)被配置以使得所述第二冷却回路(8、9)能够被耦合到所述至少一个内部热交换器单元，并且所述第二冷却回路(8、9)被配置为将所述冷却介质输送到所述至少一个内部热交换器单元以及从所述至少一个内部热交换器单元输送所述冷却介质；

其中所述第二冷却回路被配置以使得所述第二冷却回路能够被耦合到所述第一冷却回路，从而所述至少一个内部热交换器单元凭借所述第一冷却回路和所述第二冷却回路而变得与所述电气设备并联耦合。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述第二冷却回路能够被至少部分地布置在所述封闭的空旷空间内。

3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中所述第二冷却回路被配置以使得所述第二冷却回路能够被耦合到所述第一冷却回路，从而所述至少一个内部热交换器单元凭借所述第一冷却回路和所述第二冷却回路而变得与所述至少一个外部热交换器单元也并联耦合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，其中所述第一冷却回路包括被配置为将所述冷却介质从所述至少一个外部热交换器单元输送到所述电气设备的入口导管(3)、以及被配置为将所述冷却介质从所述电气设备输送到所述至少一个外部热交换器单元的出口导管(4)，其中所述第二冷却回路包括：

入口导管(8)，所述入口导管(8)被配置以使得所述入口导管(8)能够被耦合到所述第一冷却回路的所述入口导管，所述第二冷却回路的所述入口导管被配置为将所述冷却介质从所述第一冷却回路的所述入口导管输送到所述至少一个内部热交换器单元；以及

出口导管(9)，所述出口导管(9)被配置以使得所述出口导管(9)能够被耦合到所述第一冷却回路的所述出口导管，所述第二冷却回路的所述出口导管被配置为将所述冷却介质从所述至少一个内部热交换器单元输送到所述第一冷却回路的所述出口导管。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却装置，其中所述至少一个内部热交换器单元包括液体到气体热交换器，并且其中在所述电气设备与所述至少一个外部热交换器单元之间输送的所述冷却介质包括冷却液体。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却装置，其中所述至少一个内部热交换器单元就其操作而言是可控制的。

7.根据权利要求6所述的冷却装置，还包括控制单元(12)，所述控制单元(12)被配置为基于所述封闭的空旷空间内的温度来控制所述至少一个内部热交换器单元的操作。

8.根据权利要求7所述的冷却装置，还包括温度传感器(13)，所述温度传感器(13)被配置为感测所述封闭的空旷空间内的温度。

9.一种用于冷却封闭的空旷空间(1)的冷却系统(11)，电气设备(2)被布置在所述封闭的空旷空间(1)内，所述冷却系统包括：

第一冷却回路(3、4)，其延伸到所述封闭的空旷空间的外部(5)；和

至少一个外部热交换器单元(6)，其被布置在所述封闭的空旷空间的外部；

其中所述第一冷却回路被配置为在所述电气设备与所述至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质以用于冷却所述电气设备；

其中所述冷却系统还包括根据权利要求1至8中任一项所述的冷却装置(10)以用于冷却所述封闭的空旷空间，其中所述至少一个内部热交换器单元(7)被布置在所述封闭的空旷空间内，所述第二冷却回路(8、9)被耦合到所述至少一个内部热交换器单元，并且所述第二冷却回路被耦合到所述第一冷却回路，从而所述至少一个内部热交换器单元凭借所述第一冷却回路和所述第二冷却回路而与所述电气设备并联耦合。

10.根据权利要求9所述的冷却系统，其中所述电气设备包括电力电子设备。

11.根据权利要求10所述的冷却系统，其中所述电气设备包括换流器。

12.根据权利要求11所述的冷却系统，其中所述换流器包括高压直流HVDC换流器。

13.一种构造冷却装置(10)的方法(20)，所述冷却装置(10)用于冷却其内布置有电气设备(2)的封闭的空旷空间(1)，其中所述电气设备被耦合到第一冷却回路(3、4)，所述第一冷却回路(3、4)延伸到所述封闭的空旷空间的外部(5)，所述第一冷却回路被配置为在电气设备与被布置在所述封闭的空旷空间外部的至少一个外部热交换器单元之间输送冷却介质，以用于冷却所述电气设备，所述方法包括：

在所述封闭的空旷空间内布置(21)至少一个内部热交换器单元(6)；

将第二冷却回路(7、8)耦合(22)到所述至少一个内部热交换器单元，以便允许经由所述第二冷却回路将所述冷却介质输送到所述至少一个内部热交换器单元和从所述至少一个内部热交换器单元输送所述冷却介质；和

将所述第二冷却回路耦合(23)到所述第一冷却回路，从而所述至少一个内部热交换器单元凭借所述第一冷却回路和所述第二冷却回路而与所述电气设备并联耦合。