CN112218491A - 一种节能的换流站内系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能的换流站内系统,包括换流阀冷却系统、换流变压器冷却系统和光伏系统;其中换流阀冷却系统包括内冷水系统、外冷散热器和喷淋系统,与传统的内冷水系统相比,本发明增加了供暖管道和供暖循环泵,可以将从换流阀出来的热水送至换流站地下进行供暖;换流变压器冷却系统包括循环泵,空冷器和换流变压器;光伏系统包括换流阀顶部的屋顶光伏、换流阀外冷散热器旁的光伏幕墙、换流变压器外部的光伏幕墙和光伏组件,屋顶光伏和光伏幕墙将太阳光转化为电能输送至光伏组件,其中的蓄电池作为外冷散热器中散热风机、喷淋泵和空冷器中散热风机的电源。本发明对保证换流站内设备的经济高效运行具有非常重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于节能减排技术领域,尤其涉及一种节能的换流站内系统。
背景技术
能源资源分布不均衡,以及能源供给与需求在地理上的错配是全球共同面临的用能挑战。我国幅员辽阔,自然资源丰富,但也同样面临能源禀赋与经济发展分布不平衡的难题。我国三分之二的煤电资源集中在陕西、山西和内蒙三省区,80%的水电资源集中在西南地区,绝大多数可集中开发的风电和光伏则分布在西北和东北地区,而与此同时我国七成用电需求却落在了东部和中部的16个省内。为了解决我国的电力负荷中心与电能资源分布严重不匹配的问题,高压直流输电开始在我国迅速发展,它具有线路造价低、线路损耗小、系统稳定性强、运行可靠以及容易实现非同步电网间互联等诸多优点。其中特高压输电因为具有电压高、送电容量大、送电距离长等优点成为了发展直流输电的重中之重。我国计划在2020年底将完成的高压直流输电工程多达50余项,其中包括15项特高压直流输电工程。而在高压直流输电中换流站是最为重要的一环,它肩负着“交流—直流—交流”变换的重任。
换流站主要包括换流阀和换流变压器,而换流阀和换流变压器在工作过程中会产生大量的热,常常设计与其配套的冷却系统以保证其安全高效的运行,但是阳光直射会导致换流阀阀厅内部温度升高,导致换流阀冷却困难,严重影响其内部电子元器件的寿命,同时外冷散热器作为换流阀冷却系统的关键环节,因其直接暴露在阳光下导致散热非常困难,加重了换流阀冷却系统的负担。换流变压器也是直接暴露在阳光下,没有配备像换流阀一样的阀厅,其受到阳光直射的影响更加严重。跟据银川宁东±660kV换流站实际运行经验可知,阴天和晴天(相同温度)运行的散热风机组数完全不一样,晴天需要运行更多机组以满足换流设备散热的需要,同时外冷散热器在夏天需要进行多次喷淋降温。因此长时间的阳光直射不仅导致换流设备的温度升高,增加了损坏设备的风险,同时额外增加的散热设备还会导致电能和水资源的浪费。除此之外,换流阀的外冷系统将大量热量直接释放到周围环境中去,不仅造成了严重的浪费,还会因为外界温度升高而影响散热。
发明内容
针对换流站长时间阳光直射和换流阀外冷系统热量浪费等问题,本发明提供了一种节能的换流站内系统,其对保证换流站内设备的经济高效运行具有非常重要的意义,同时对倡导节约资源和绿色经济有很重要的现实意义。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种节能的换流站内系统,包括换流阀冷却系统、换流变压器冷却系统和光伏系统;其中,换流阀冷却系统包括内冷水系统和外冷散热器,内冷水系统包括第一主循环泵、换流阀、离子交换器、供暖循环泵、旁通回路和补水泵,第一主循环泵将冷却水一路输送至换流阀进行冷却,一路送至离子交换器进行去离子过程,由供暖循环泵将一部分从换流阀流出的热水送至换流站地下进行供暖,与另外一路的热水汇聚后,通往外冷散热器进行冷却,除此之外在内冷水系统内部增加旁通回路用于保持水压平衡,同时增加补水泵随时补充消耗掉的水;
换流变压器冷却系统包括第二主循环泵、换流变压器和空冷器,冷却介质经第二主循环泵输送至换流变压器,升温后的冷却介质到达空冷器内部进行降温,降温后的冷却介质由循环泵进行再次循环;
光伏系统包括换流阀顶部的屋顶光伏、换流阀外冷散热器旁的光伏幕墙、换流变压器外部的光伏幕墙和光伏组件,换流阀顶部的屋顶光伏、换流阀外冷散热器旁的光伏幕墙和换流变压器外部的光伏幕墙将太阳光转化为电能输送至光伏组件,然后光伏组件中的蓄电池作为换流阀外冷散热器中散热风机、喷淋泵和换流变压器空冷器中散热风机的电源。
本发明进一步的改进在于,换流阀冷却系统还包括喷淋系统,喷淋系统包括依次连通的软化单元、高压泵、反渗透膜、喷淋泵和喷淋水泡。
本发明进一步的改进在于,对于喷淋系统,首先工业水通过软化单元进行水质软化,然后经过高压泵流过反渗透膜去除水内胶体和有机物,通过喷淋泵将水输送至喷淋水泡,喷淋水泡将水均匀的洒在换流阀表面对其进行降温。
本发明进一步的改进在于,换流变压器的冷却介质是绝缘油。
本发明进一步的改进在于,空冷器利用内部的散热风机对绝缘油进行降温,降温后的绝缘油经过第二主循环泵进行再次循环。
本发明进一步的改进在于,光伏幕墙的安装考虑倾斜角和方位角,以保证接收最长时间的光照。
本发明进一步的改进在于,输送至光伏组件的电能经过内部的汇流箱和逆变器储存在蓄电池内,蓄电池供电时通过逆变器将直流电转化为220V的交流电。
与现有技术相比,本发明至少具有如下有益的技术效果
1、阀厅顶部增加的屋顶光伏和外冷散热器旁增加的光伏幕墙可以减少阳光照射对内部温升的影响,避免阳光照射导致的阀厅温度升高及冷却困难,避免阳光照射导致的散热器散热困难;同时屋顶光伏的电池板可以将太阳光转换为电能,作为外冷散热器的散热风机和喷淋泵的电力来源。同时从换流阀外冷主循环管道分出一条支路作为供暖管道,在冬天将热量引导到换流站地下为室内供暖,在相同环境和气候条件下,相比于传统换流阀冷却系统,可以减少散热风机的运行组数,减少对外冷系统散热器的喷淋次数,同时光伏电池板转化的电能可以驱动冷却系统中的动力设备,节约了水电资源。
2、换流阀外冷系统的热水可以给换流站供暖,相比于其他换流阀而言不仅避免了直接将热量散失到空气中造成的环境温度上升和热量浪费,还实现了废热再利用。
3、在换流变压器外面安装光伏幕墙,不仅解决了阳光照射引起的内部温升和冷却系统运行负荷加重的问题,还可以将转化的电能作为冷却系统中动力设备的动力来源,节省了电能。
综上,本发明解决了因阳光照射引起的内部温升问题,从而降低了换流站内设备冷却系统的运行负荷,减少了电能消耗和水资源浪费,而且再次利用了从换流阀内部导出的热量,实现了节能高效的目标。
附图说明
图1为本发明一种节能的换流站内系统的结构原理图。
附图标记说明:
1-第一主循环泵,2-换流阀,3-旁通回路,4-离子交换器,5-补水泵,6-供暖循环泵,7-软化单元,8-高压泵,9-反渗透膜,10-喷淋泵,11-喷淋水泡,12-太阳光,13-光伏幕墙,14-屋顶光伏,15-第二主循环泵,16-换流变压器,17-空冷器,18-光伏组件,19-内冷水系统,20-外冷散热器,21-换流站,22-喷淋系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
如图1所示,本发明提供的一种节能的换流站内系统,包含换流阀冷却系统、换流变压器冷却系统和光伏系统。
其中,换流阀冷却系统包括内冷水系统19、外冷散热器20和喷淋系统22,内冷水系统主要包括第一主循环泵1、换流阀2、离子交换器4、供暖循环泵6、旁通回路3和补水泵5,喷淋系统主要包括软化单元7、高压泵8、反渗透膜9、喷淋泵10和喷淋水泡11。经过第一主循环泵1的冷却介质分为两路,一路输送至换流阀2内部,对换流阀2进行冷却降温,一路送至离子交换器4进行去离子过程,之后从换流阀2出来的热水一部分由供暖循环泵送至换流站21地下进行供暖,供暖完成后的水与另外一路热水汇聚,通往外冷散热器20进行冷却,除此之外,通过在内冷水系统19内部增加旁通回路3保持水压平衡,同时增加补水泵5随时补充消耗掉的水。内冷水系统中增加的供暖管道不仅可以避免热量的浪费,还可以满足换流站冬天的供暖需求。
在夏天外冷散热器常常无法满足换流阀2的冷却需要,需要增加喷淋系统,对于喷淋系统,首先将工业水通过软化单元7进行水质软化,然后经过高压泵8流过反渗透膜9去除水内胶体和有机物等,通过喷淋泵10将水输送至喷淋水泡11,喷淋水泡11将水均匀的洒在换流阀2表面对其进行降温。
换流变压器冷却系统主要包括第二主循环泵15、换流变压器16和空冷器17,换流变压器16的冷却介质是绝缘油,绝缘油经第二主循环泵15输送至换流变压器16,主要依靠对流换热对换流变压器16内部进行冷却,升温后的绝缘油输送至空冷器17,空冷器17利用内部的散热风机对绝缘油进行降温,降温后的绝缘油经过第二主循环泵15进行再次循环。
光伏系统主要包括换流阀2顶部的屋顶光伏14、换流阀外冷散热器旁的光伏幕墙13、换流变压器外部的光伏幕墙13、光伏组件18和电路等,换流阀2顶部的屋顶光伏14将白天照射在换流阀2顶部的太阳光12转化为电能输送至光伏组件14,换流阀外冷散热器旁的光伏幕墙13将照射在外冷散热器的大部分太阳光12转化为电能输送至光伏组件14,换流变压器外部的光伏幕墙13将照射在换流变压器的太阳光12转化为电能输送至光伏组件14。光伏幕墙13的安装需要考虑倾斜角和方位角,以保证接收最长时间的光照。光伏幕墙13的倾斜角和方位角要根据实际情况进行设置,要综合考虑当地日照时长,经纬度,换流阀2外冷散热器和换流变压器的布置方位等。
输送至光伏组件14的电能经过内部的汇流箱和逆变器储存在蓄电池内,蓄电池作为换流阀外冷散热器20散热风机、喷淋泵10和换流变压器空冷器中散热风机的电源,蓄电池供电时通过逆变器将直流电转化为220V的交流电。
在冬天,从换流阀2内部带走的部分热量可以通过供暖管道进入换流站21地下进行供暖,同时增加的供暖循环泵为循环提供动力。
在白天,换流阀冷却系统中的散热风机和喷淋泵10的运行依靠屋顶光伏14和光伏幕墙13转化的电能。同时由于屋顶光伏14和光伏幕墙13的存在,换流阀冷却系统的运行负荷降低,这样即使在炎热的夏天也不需要对散热器进行多次喷淋,节省了水资源。
在白天,对于换流变压器,通过光伏幕墙13转化的电能可以供空冷器17中的散热风机使用。增加的光伏幕墙13解决了换流变压器16在夏天散热困难的问题,同时减少了散热风机运行组数,节省了电能。
Claims (7)
1.一种节能的换流站内系统,其特征在于,包括换流阀冷却系统、换流变压器冷却系统和光伏系统;其中,
换流阀冷却系统包括内冷水系统(19)和外冷散热器(20),内冷水系统(19)包括第一主循环泵(1)、换流阀(2)、离子交换器(4)、供暖循环泵(6)、旁通回路(3)和补水泵(5),第一主循环泵(1)将冷却水一路输送至换流阀(2)进行冷却,一路送至离子交换器(4)进行去离子过程,由供暖循环泵(6)将一部分从换流阀(2)流出的热水送至换流站(21)地下进行供暖,与另外一路的热水汇聚后,通往外冷散热器(20)进行冷却,除此之外在内冷水系统(19)内部增加旁通回路(3)用于保持水压平衡,同时增加补水泵(5)随时补充消耗掉的水;
换流变压器冷却系统包括第二主循环泵(15)、换流变压器(16)和空冷器(17),冷却介质经第二主循环泵(15)输送至换流变压器(16),升温后的冷却介质到达空冷器(17)内部进行降温,降温后的冷却介质由循环泵(15)进行再次循环;
光伏系统包括换流阀(2)顶部的屋顶光伏(14)、换流阀外冷散热器旁的光伏幕墙(13)、换流变压器外部的光伏幕墙(13)和光伏组件(18),换流阀(2)顶部的屋顶光伏(14)、换流阀外冷散热器旁的光伏幕墙(13)和换流变压器外部的光伏幕墙(13)将太阳光(12)转化为电能输送至光伏组件(18),然后光伏组件(18)中的蓄电池作为换流阀外冷散热器(20)中散热风机、喷淋泵(10)和换流变压器空冷器中散热风机的电源。
2.根据权利要求1所述的一种节能的换流站内系统,其特征在于,换流阀冷却系统还包括喷淋系统(22),喷淋系统(22)包括依次连通的软化单元(7)、高压泵(8)、反渗透膜(9)、喷淋泵(10)和喷淋水泡(11)。
3.根据权利要求2所述的一种节能的换流站内系统,其特征在于,对于喷淋系统(22),首先工业水通过软化单元(7)进行水质软化,然后经过高压泵(8)流过反渗透膜(9)去除水内胶体和有机物,通过喷淋泵(10)将水输送至喷淋水泡(11),喷淋水泡将水均匀的洒在换流阀(2)表面对其进行降温。
4.根据权利要求1所述的一种节能的换流站内系统,其特征在于,换流变压器(16)的冷却介质是绝缘油。
5.根据权利要求4所述的一种节能的换流站内系统,其特征在于,空冷器(17)利用内部的散热风机对绝缘油进行降温,降温后的绝缘油经过第二主循环泵(15)进行再次循环。
6.根据权利要求1所述的一种节能的换流站内系统,其特征在于,光伏幕墙(13)的安考虑倾斜角和方位角,以保证接收最长时间的光照。
7.根据权利要求1所述的一种节能的换流站内系统,其特征在于,输送至光伏组件(14)的电能经过内部的汇流箱和逆变器储存在蓄电池内,蓄电池供电时通过逆变器将直流电转化为220V的交流电。
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