CN109104847B - 基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电气工程领域的基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，包括大功率风冷系统和热泵机组冷却系统，大功率风冷系统包括热风回收单元、热量回收及交换单元、冷风回收单元，热风回收单元的输入端连接融冰装置功率部件的输出端，热风回收单元的输出端连接热量回收及交换单元的输入端，热量回收及交换单元的输出单元连接冷风回收单元的输入端，冷风回收单元的输出端连接融冰装置的功率部件的输入端，热量回收及交换单元还与热泵机组冷却系统连接。本发明实现了融冰装置的散热问题。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程领域，具体涉及一种基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统。
背景技术
我国的贵州、湖南、湖北等南方地区冰雪灾害频发，由于近年气候变化异常乃至北京、辽宁等北方地区也时有冰雪灾害发生，输电线路覆冰后易引起倒塔断线，严重威胁到电网安全稳定运行和供电可靠性。为了提高输电线路抵抗冰灾的能力，国内多家单位研制了多种型号的直流融冰装置，为电网冬季安全稳定运行提供了坚实的技术保障。其中兼具SVG无功补偿功能的集约型直流融冰装置，由于运行谐波小，可与变电站内固定无功设备联合运行，实现区域电压优化控制，运行可靠性高等优点，逐渐得到广泛应用。集约型直流融冰装置采用电力电子器件实现整流直流输出或逆变交流输出，但随着容量增加，输出电压与电流均会提高，电力电子器件发热显著增多，其散热效果直接影响装置运行可靠性，严重时甚至损坏器件。
采用现有融冰装置常用散热方法，存在以下问题：问题1，采用水冷散热，冷却效果好，但因水管接头多易发生渗水危险，影响运行可靠性，且需采用昂贵的去离子水设备。问题2，采用风冷散热，结构简单，但存在灰尘进入装置内影响绝缘及腐蚀内部器件等问题，且随着装置容量增加，风冷方式难以满足散热要求。问题3，装置自身热损耗大，尤其在不需要无功调节输出时，装置自身能量消耗较大。因此，针对集约型直流融冰装置特点，迫切需要开展大功率集约型直流融冰装置冷却方法研究，满足电力电子开关器件散热及稳定运行要求，针对器件自身热损耗，开展热量回收利用研究，为大功率集约型直流融冰装置冷却系统设计与最终研制提供指导，以便有效解决大功率电力电子装置散热问题。
发明内容
本发明目的在提供一种基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，以解决现有技术中融冰装置缺乏散热装置的技术缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，包括大功率风冷系统和热泵机组冷却系统，大功率风冷系统包括热风回收单元、热量回收及交换单元、冷风回收单元，热风回收单元的输入端连接融冰装置功率部件的输出端，热风回收单元的输出端连接热量回收及交换单元的输入端，热量回收及交换单元的输出单元连接冷风回收单元的输入端，冷风回收单元的输出端连接融冰装置的功率部件的输入端，热量回收及交换单元还与热泵机组冷却系统连接。
优选地，大功率风冷系统还包括冷却风分配器，冷却风分配器的输出端与融冰装置功率部件连接，冷却风分配器的输入端与冷风回收单元的输出端连接。
优选地，热泵机组冷却系统包括工质吸热单元、工质状态转换单元和工质放热单元，工质吸热单元的输出端与工质状态转换单元的输入端连接，工质状态转换单元的输出端与工质放热单元的输入端连接，工质吸热单元的输入端与热量回收及交换单元的输出端连接。
优选地，大功率风冷系统还包括冷却风温度调节部件，冷却风温度调节部件的输出端与工质转换单元的输入端连接，冷却风温度调节部件的输入端与融冰装置功率部件的输出端连接。
优选地，风冷系统还包括热量回收利用系统，热量回收利用系统的输入端分别与大功率风冷系统的输出端以及热泵机组冷却系统的输出端连接。
优选地，热量回收利用系统包括自来水输入单元、热量回收单元以及生活热水供应单元，自来水输入单元的输入端与冷却风温度调节部件的输出端连接，自来水输入单元的输出端与热量回收单元的输入端连接，热量回收单元的输出端与生活热水供应单元的输入端连接，热量交换单元的输入端还与工质放热单元的输出端连接。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的大功率风冷系统和热泵机组冷却系统协同工作，大功率冷风系统的热风回收单元收集融冰装置功率部件产生的热量并传给热量回收及交换单元，热泵机组冷却系统吸收热量回收及交换单元的热量使热量回收及交换单元产生冷风，并由冷风回收单元传送至融冰装置功率部件，从而实现融冰装置功率部件的散热问题。
2、本发明还设置了热量回收利用系统，热泵机组冷却系统工作时产生的热量通过热量回收利用系统转化，使得热量能够被利用。热能被加以利用，十分环保。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统结构框图。
其中，1、融冰装置功率部件；2、大功率风冷系统；21、冷却风分配器；22、冷风回收单元；23、热风回收单元；24、冷却风温度调节单元；25、热量回收及交换单元；3、热泵机组冷却系统；31、工质吸热单元；32、工质状态转换单元；33、工质放热单元；4、热量回收利用系统；41、自来水输入单元；42、热量转化单元；43、生活热水供应单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明首先公开了一种基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，包括大功率风冷系统2和热泵机组冷却系统3，大功率风冷系统2包括热风回收单元23、热量回收及交换单元25、冷风回收单元22，热风回收单元23的输入端连接融冰装置功率部件1的输出端，热风回收单元23的输出端连接热量回收及交换单元25的输入端，热量回收及交换单元25的输出单元连接冷风回收单元22的输入端，冷风回收单元22的输出端连接融冰装置的功率部件的输入端，热量回收及交换单元25还与热泵机组冷却系统3连接。
参见图1，融冰装置为集约型直流融冰装置，集约型直流融冰装置的功率部件是融冰装置的主要发热位置，因此需要对融冰装置功率部件1进行散热，保证融冰装置的正常运行。大功率风冷系统2用于吸收融冰装置的热风，并将转化成的冷风输出给融冰装置功率部件1。热泵机组冷却系统3用于将大功率风冷系统2吸收的热风转化为冷风。热风回收单元23的作用为吸收融冰装置功率部件1产生的热风，热量回收及交换单元25的作用为将热风回收单元23的热水与循环水反应，使热风中的热量被循环水吸收变为热水。热水经过热泵机组冷却系统3进行制冷变为冷水，冷风回收单元22应用冷水制造出冷风，并将冷风吹向融冰装置功率部件1，实现融冰装置功率部件1的降温。融冰装置功率部件1采用10kv-JYRBZZ型融冰装置功率部件，热风回收单元23采用RFHS型热风回收单元，热量回收及交换单元25采用RLJH型热量回收及交换单元，冷风回收单元22采用8-LFHS型冷风回收单元。
优选地，大功率风冷系统2还包括冷却风分配器21，冷却风分配器21的输出端与融冰装置功率部件1连接，冷却风分配器21的输入端与冷风回收单元22的输出端连接。
冷却风分配器21可以将冷风回收单元22生产的冷风均匀分配至融冰装置功率部件1的各个单元，使各个单元都能够达到散热的效果。冷却风分配器21采用6-LQFPQ型冷却风均匀分配器
优选地，热泵机组冷却系统3包括工质吸热单元31、工质状态转换单元32和工质放热单元33，工质吸热单元31的输出端与工质状态转换单元32的输入端连接，工质状态转换单元32的输出端与工质放热单元33的输入端连接，工质吸热单元31的输入端与热量回收及交换单元25的输出端连接。
实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质。工质吸热单元31用于将热量回收及交换单元25的热水转化为冷水，工质状态转换单元32用于实现工质在气态与液态间转化，工质放热单元33用于将工质吸热单元31和工质状态转换单元32工作时产生的热量释放出去。工质吸热单元31采用RBJZ/Q型工质吸热单元、工质状态转换单元32采用GZZH型工质状态转换器，工质放热单元33采用GZFR型工质放热单元。
优选地，大功率风冷系统2还包括冷却风温度调节单元24，冷却风温度调节单元24的输出端与工质转换单元的输入端连接，冷却风温度调节单元24的输入端与融冰装置功率部件1的输出端连接。
冷却风温度调节单元24可以获取融冰装置功率部件1的温度信息，并且根据融冰装置功率部件1的温度信息调节工质状态转化单元，使工质转化单元能够控制工质吸热单元31的吸热状态，从而使得冷风回收单元22吹出的冷风满足融冰装置功率部件1的降温需求。冷却风温度调节单元24采用50/WDTJQ型温度调节部件。
优选地，风冷系统还包括热量回收利用系统4，热量回收利用系统4的输入端分别与大功率风冷系统2的输出端以及热泵机组冷却系统3的输出端连接。
热泵机组冷却系统3对大功率风冷系统2的热风进行冷却的同时也会产生热，该热源由于远离融冰装置功率部件1，可以加以利用。本发明设置了热量回收利用系统4，对热泵机组冷却系统3工作时产生的热量进行利用。
优选地，热量回收利用系统4包括自来水输入单元41、热量回收单元以及生活热水供应单元43，自来水输入单元41的输入端与冷却风温度调节单元24的输出端连接，自来水输入单元41的输出端与热量回收单元的输入端连接，热量回收单元的输出端与生活热水供应单元43的输入端连接，热量交换单元的输入端还与工质放热单元33的输出端连接。
自来水输入单元41将自来水引入热量回收利用系统4，热量转化单元42将自来水进行加热，生活热水供应单元43将被加热后的自来水进行供给利用。对热泵机组冷却系统3工作产生的热量加以利用，保证热能资源不被浪费，比较环保。自来水输入单元41采用ZLSSR型自来水输入系统、热量转化单元42采用RLJH型转化单元、生活热水供应单元43采用RSXT-55热水供应系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，其特征在于，包括大功率风冷系统(2)和热泵机组冷却系统(3)，所述大功率风冷系统(2)包括热风回收单元(23)、热量回收及交换单元(25)、冷风回收单元(22)，所述热风回收单元(23)的输入端连接融冰装置功率部件(1)的输出端，所述热风回收单元(23)的输出端连接所述热量回收及交换单元(25)的输入端，所述热量回收及交换单元(25)的输出单元连接冷风回收单元(22)的输入端，冷风回收单元(22)的输出端连接融冰装置的功率部件的输入端，所述热量回收及交换单元(25)还与所述热泵机组冷却系统(3)连接；所述热泵机组冷却系统(3)包括工质吸热单元(31)、工质状态转换单元(32)和工质放热单元(33)，所述工质吸热单元(31)的输出端与所述工质状态转换单元(32)的输入端连接，所述工质状态转换单元(32)的输出端与所述工质放热单元(33)的输入端连接，所述工质吸热单元(31)的输入端与所述热量回收及交换单元(25)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，其特征在于，所述大功率风冷系统(2)还包括冷却风分配器(21)，所述冷却风分配器(21)的输出端与所述融冰装置功率部件(1)连接，所述冷却风分配器(21)的输入端与所述冷风回收单元(22)的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，其特征在于，所述大功率风冷系统(2)还包括冷却风温度调节单元(24)，所述冷却风温度调节单元(24)的输出端与工质转换单元的输入端连接，所述冷却风温度调节单元(24)的输入端与所述融冰装置功率部件(1)的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，其特征在于，所述风冷系统还包括热量回收利用系统(4)，所述热量回收利用系统(4)的输入端分别与所述大功率风冷系统(2)的输出端以及所述热泵机组冷却系统(3)的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的基于热泵原理的集约型直流融冰装置风冷系统，其特征在于，所述热量回收利用系统(4)包括自来水输入单元(41)、热量转化单元(42)以及生活热水供应单元(43)，所述自来水输入单元(41)的输入端与所述冷却风温度调节单元(24)部件的输出端连接，所述自来水输入单元(41)的输出端与所述热量转化单元(42)的输入端连接，所述热量转化单元(42)的输出端与所述生活热水供应单元(43)的输入端连接，所述热量转化单元(42)的输入端还与所述工质放热单元(33)的输出端连接。
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