CN109639104B - 一种直流输电换流阀循环冷却装置及直流输电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流输电换流阀循环冷却装置及直流输电设备，循环冷却装置包括主循环泵单元、散热器、主过滤单元及脱气罐，散热器的进水口通过前输水管路与主过滤单元的进水口连通，还包括去离子单元，去离子单元的进水口与前输水管路连通、出水口与脱气罐的进水口管路连通，去离子单元包括去离子交换器。去除冷却水中的相应离子，保证冷却水的电导率，提高整个装置稳定性。而且，将去离子单元连接在前输水管路上，位于主过滤单元的上游，使得前输水管路中的冷却水一部分经去离子单元处理后回到脱气罐中，另一部分经主过滤单元、换流阀回到脱气罐中，可减轻对主过滤单元的压力，延长主过滤单元的使用时间，提高其过滤效果。
Description
技术领域
本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种直流输电换流阀循环冷却装置及直流输电设备。
背景技术
高压直流输电设备中的换流阀在运行过程中，其内部的晶闸管、阻尼电容、阻尼电阻、均压电阻等元器件会产生大量的热量，当元器件的温度超过设定温度时，发生损坏而导致直流闭锁，因此，对应换流阀设置有相应的循环冷却装置，对换流阀进行冷却处理，保证整个直流输电设备的正常工作。
一般的循环冷却装置的结构如授权公告号为CN202652045U的实用新型专利中所公开的冷却系统主机装置，包括沿循环水管路依次分布的循环水泵、过滤器，加热管、脱气罐，其中，脱气罐的出水口与循环水泵的进水口管路连通，循环输泵的出水口与过滤器的进水口管路连通，脱气罐的进水口连通有用于与换流阀的冷却水出口连通的进水管，进水管包括连通在脱气罐的进水口上的后端进水管、用于连通换流阀的冷却水出水口的供水管，供水管和后端进水管通过并联布置的4个通水管连通，其中，三个通水管具体包括加热管以形成加热管路，将加热管路并联在循环冷却水路上，在不需要加热时，控制冷却水从未设置加热管的通水管上流过，在需要加热时，控制冷却水从设置有加热管的通水管上流过。
在实际运行过程中，发现冷却装置运行一段时间后，容易出现冷却水电导率上升的问题，电导率不符合规定的冷却水进入换流阀后，轻微情况下会干扰换流阀的正常工作，严重时则会直接损毁换流阀而造成事故。经过查找，冷却水电导率上升的主要原因在于使用一端时间后，循环水路中的离子数量迅速增多，因为，为降低冷却水的电导率，需要在循环冷却装置上增加相应的去处离子的结构，以保证冷却装置的正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可降低冷却水中的离子数量以降低冷却水导电率的直流输电换流阀循环冷却装置；同时，本发明还提供一种使用上述循环冷却装置的直流输电设备。
为实现上述目的，本发明所提供的直流输电换流阀循环冷却装置的技术方案是：一种直流输电换流阀循环冷却装置，包括主循环回路，主循环回路包括主循环泵单元、散热器、主过滤单元及脱气罐，主循环泵单元的出水口与散热器的进水口连通，散热器的出水口通过前输水管路与主过滤单元的进水口连通，主过滤单元具有用于与相应换流阀的冷却水进口连通的出水口，脱气罐具有用于与相应换流阀的冷却水出口连通的进水口，脱气罐的出水口与主循环泵单元的进水口管路连通，循环冷却装置还包括去离子单元，去离子单元的进水口与前输水管路连通、出水口与脱气罐的进水口管路连通，去离子单元包括去离子交换器。
所述去离子单元包括至少两个并联冗余布置的去离子支路，每个去离子支路上分别设有所述的去离子交换器。
所述每个去离子支路上沿冷却水流动方向于相应去离子交换器的下游串接有支路过滤器和电导率仪。
所述去离子单元的进水口连接有补水支路，补水支路上设有补水单元，补水单元包括补水罐和冗余并列设置的两个补水泵。
所述去离子单元的出水口连接有稳压支路，稳压支路上设有氮气稳压单元，氮气稳压单元包括相互连通的至少两个膨胀罐。
氮气稳压单元包括用于向膨胀罐中补充氮气的至少两个并联余布置的补气结构。
所述主循环泵单元包括并联冗余布置的两个主循环泵，每个主循环泵的进出水口端分别通过波纹补偿器安装在主循环泵单元中的相应管路上。
所述主过滤单元包括并联冗余布置的两个过滤支路，每个过滤支路上分别设有主过滤器和对应检测主过滤器进出口两端压差的压差计。
循环冷却装置包括用于连通脱气罐的进水口和相应换流阀的冷却水出口的回水管路，回水管路包括并联布置的连通管路和用于对经过的冷却水进行加热处理的加热管路，加热管路并联冗余布置有两个以上。
本发明所提供的使用上述循环冷却装置的直流输电设备的技术方案是：一种直流输电设备，包括具有冷却水进口和冷却水出口的换流阀，还包括用于对换流阀进行冷却的循环冷却装置，循环冷却装置包括主循环回路，主循环回路包括主循环泵单元、散热器、主过滤单元及脱气罐，主循环泵单元的出水口与散热器的进水口连通，散热器的出水口通过前输水管路与主过滤单元的进水口连通，主过滤单元具有用于与相应换流阀的冷却水进口连通的出水口，脱气罐具有用于与相应换流阀的冷却水出口连通的进水口，脱气罐的出水口与主循环泵单元的进水口管路连通，循环冷却装置还包括去离子单元，去离子单元的进水口与前输水管路连通、出水口与脱气罐的进水口管路连通，去离子单元包括去离子交换器。
本发明的有益效果是：本发明所提供的循环冷却装置中，利用去离子单元过滤去除冷却水中的相应离子，保证冷却水的电导率，提高整个装置的稳定性。而且，将去离子单元连接在前输水管路上，位于主过滤单元的上游，使得前输水管路中的冷却水一部分经去离子单元处理后回到脱气罐中，另一部分则经主过滤单元、换流阀回到脱气罐中，这样可减轻对主过滤单元的压力，延长主过滤单元的使用时间，提高其过滤效果。
本发明所提供的循环冷却装置中，主循环泵、主过滤器、电加热管、去离子交换器、支路过滤器、补气结构、补水泵均采用高冗余度配置，均有备用，可以实现设备的在线检修和维护，保证设备可以长期可靠稳定运行。
附图说明
图1为本发明所提供的带直流输电换流阀循环冷却装置的直流输电装置的一种实施例的冷却原理示意图；
图2为图1所示循环冷却装置中主循环回路的结构示意图；
图3为图1所示循环冷却装置中去离子回路的结构示意图；
图4为图1所示循环冷却装置中稳压支路的结构示意图；
图5为图1所示循环冷却装置中补水支路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但并不以此为限。
本发明所提供的直流输电设备的具体实施例，如图1至图5所示，该实施例中的直流输电设备包括换流阀104，换流阀104具有冷却水进口和冷却水出口，还包括用于对换流阀进行冷却的循环冷却装置。换流阀的结构与现有技术中的直流输电换流阀的结构相同，在此不再赘述。
循环冷却装置具体包括主循环回路、去离子回路、补水支路106及稳压支路107。
其中，主循环回路包括沿冷却流动方向布置的主循环泵单元101、空气散热器102、主过滤单元103及脱气罐9，其中，主循环泵单元101的出水口与空气散热器102的进水口管路连通，空气散热器102的出水口通过前输水管路200与主过滤单元103的进水口连通，主过滤单元103具有用于与相应换流阀104的冷却水进口连通的出水口，脱气罐9具有用于与相应换流阀104的冷却水出口连通的进水口，脱气罐9的出水口与主循环泵单元101的进水口管路连通。
主循环泵单元101包括并联冗余布置的两个主循环泵1，每个主循环泵1的进出水口端分别通过波纹补偿器3安装在主循环泵单元101的相应管路上，以利用波纹补偿器3补偿主循环泵运行时产生的位移，保证主循环泵的正常工作。每个主循环泵1的进水口均通过供水管路与脱气罐9的出水口连通，供水管路上连通有检漏装置2，该检漏装置2上连接有用于在主循环泵漏水时报警的漏水报警器。
空气散热器102的进水口与主循环泵单元101的出水口管路连通，空气散热器102的出水口经前输水管路200与主过滤单元103的进水口连通。
主过滤单元103具体包括并联冗余布置的两个过滤支路，每个过滤支路上分别设有主过滤器5和对应检测主过滤器进出口两端压差的压差计6，压差计6上控制连接有用于在相应过滤器的压差超过预定压差时报警的压差报警器。另外，在每个主过滤器5的进出水口端也分别设有相应的过滤器检修阀门4，方便在线维护检修。
如图1和图2所示，本实施例中，脱气罐9的进水口通过回水管路与相应换流阀104的冷却水出口连通，回水管路包括并联布置的连通管路107和用于对经过的冷却水进行加热处理的加热管路，加热管路并联冗余布置有三个，三个加热管路上分别设有加热管7。实际上，在电加热管7的进出口端分别设有加热管检修阀门8，便于在线维护检修，电加热管用于在冬季温度较低及阀体停运时水温过低对换流阀造成损害时运行，实现对冷却水的温度调节。当不需要加热时，也可关闭加热管，使得从换流阀的冷却水出口中排出的冷却水经上述的连通管路直接进入脱气罐中。
如图1、图3所示，本实施例所提供的循环冷却装置还包括去离子单元105，去离子单元105的进水口与前输水管路200连通、出水口与脱气罐9的进水口管路连通。去离子单元包括两个并联冗余布置的去离子支路，每个去离子支路上分别设有去离子交换器，以过滤掉需要去除的离子，每个去离子支路上沿冷却水流动方向于相应去离子交换器的下游串接有支路过滤器11和电导率仪12，支路过滤器12为精密过滤器。在去离子支路上，去离子交换器过滤掉需要去除的离子，然后经精密过滤器过滤后，再流入主循环回路中，利用电导率仪检测经过去离子处理后的冷却水的电导率值，观测其是否满足换流阀对冷却水电导率的要求。
如图1、图4所示，去离子单元的出水口连接有稳压支路107，稳压支路107具体为氮气稳压支路，稳压支路上设有氮气稳压单元，氮气稳压单元具体包括相互连通的两个膨胀罐13，还包括用于向两膨胀罐中补充氮气的并联冗余布置的补气结构，补气结构具体包括氮气瓶14。两膨胀罐13相互连通，提高膨胀稳压能力。两膨胀罐上设置有液位检测装置，用以监视膨胀罐中的液位变化并判断冷却系统是否存在泄漏。补气结构采用冗余配置，一用一备，保证设备的在线检修和维护。
如图1、图5所示，去离子单元的进水口处连接有补水支路106，补水支路106上设有补水单元，补水单元包括补水罐16和冗余并列设置的两个补水泵15，补水灌16上设置有就地显示和远传功能的液位计以监视液位并提醒用户定期补水，补水泵采用冗余配置。
本实施例所提供的循环冷却装置中，如图3、图4和图5所示，将补水灌16、两膨胀罐13并排布置在最外侧，将两个去离子交换器10对应布置在两膨胀罐的内侧，同时，将用于补气的氮气瓶14位于端部位置处，这样一来，将连接管路布置在的尽量靠外的位置，方便进行控制操作和维护检修。
本发明所提供的循环冷却装置中，主循环泵、主过滤器、电加热管、去离子交换器、支路过滤器、补气结构、补水泵均采用高冗余度配置，均有备用，可以实现设备的在线检修和维护，保证设备可以长期可靠稳定运行。
本发明所提供的循环冷却装置中，利用去离子单元过滤去除冷却水中的相应离子，保证冷却水的电导率，提高整个装置的稳定性。
本实施例中，去离子单元包括冗余布置的两个去离子支路。在其他实施例中，也可选择布置一个去离子支路。本实施例中，对应配置有相应的补水支路和稳压支路。在其他实施例中，也可以省去补水支路和稳压支路。
本实施例中，利用空气散热器对冷却水进行换热冷却。在其他实施例中，换热器也可采用具有室外冷却回路的间壁式散热器。
本发明还提供一种直流输电换流阀循环冷却装置的实施例，其结构与上述直流输电设备中的循环冷却装置的结构相同，在此不再赘述。
Claims (9)
1.一种直流输电换流阀循环冷却装置，包括主循环回路，主循环回路包括主循环泵单元、散热器、主过滤单元及脱气罐，主循环泵单元的出水口与散热器的进水口连通，散热器的出水口通过前输水管路与主过滤单元的进水口连通，主过滤单元具有用于与相应换流阀的冷却水进口连通的出水口，脱气罐具有用于与相应换流阀的冷却水出口连通的进水口，脱气罐的出水口与主循环泵单元的进水口管路连通，其特征在于：循环冷却装置还包括去离子单元，去离子单元的进水口与前输水管路连通、出水口与脱气罐的进水口管路直接连通，去离子单元包括去离子交换器，所述去离子单元的出水口并联连接有稳压支路，稳压支路上设有氮气稳压单元，氮气稳压单元包括相互连通的至少两个膨胀罐。
2.根据权利要求1所述的直流输电换流阀循环冷却装置，其特征在于：所述去离子单元包括至少两个并联冗余布置的去离子支路，每个去离子支路上分别设有所述的去离子交换器。
3.根据权利要求2所述的直流输电换流阀循环冷却装置，其特征在于：所述每个去离子支路上沿冷却水流动方向于相应去离子交换器的下游串接有支路过滤器和电导率仪。
4.根据权利要求1或2或3所述的直流输电换流阀循环冷却装置，其特征在于：所述去离子单元的进水口连接有补水支路，补水支路上设有补水单元，补水单元包括补水罐和冗余并列设置的两个补水泵。
5.根据权利要求1或2或3所述的直流输电换流阀循环冷却装置，其特征在于：氮气稳压单元包括用于向膨胀罐中补充氮气的至少两个并联冗 余布置的补气结构。
6.根据权利要求1或2或3所述的直流输电换流阀循环冷却装置，其特征在于：所述主循环泵单元包括并联冗余布置的两个主循环泵，每个主循环泵的进出水口端分别通过波纹补偿器安装在主循环泵单元中的相应管路上。
7.根据权利要求1或2或3所述的直流输电换流阀循环冷却装置，其特征在于：所述主过滤单元包括并联冗余布置的两个过滤支路，每个过滤支路上分别设有主过滤器和对应检测主过滤器进出口两端压差的压差计。
8.根据权利要求1或2或3所述的直流输电换流阀循环冷却装置，其特征在于：循环冷却装置包括用于连通脱气罐的进水口和相应换流阀的冷却水出口的回水管路，回水管路包括并联布置的连通管路和用于对经过的冷却水进行加热处理的加热管路，加热管路并联冗余布置有两个以上。
9.一种直流输电设备，包括具有冷却水进口和冷却水出口的换流阀，其特征在于：还包括如权利要求1至8中任意一项所述的用于对换流阀进行冷却的循环冷却装置。
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