CN114322346A - 一种高压直流输电换流阀无水冷却系统 - Google Patents
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Abstract
一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，包括产生热量的直流输电换流阀发热元件与吸收热量的无水工质，其特征在于：系统还包括：吸热供冷装置、冷凝散热装置与节流装置；冷凝散热装置与直流输电换流阀发热元件连接，包括：第一冷凝散热装置与第二冷凝散热装置，分别用于对无水工质进行强制散热与自然散热；节流装置与冷凝散热装置连接用于改变无水工质的物理状态并加速蒸发；吸热供冷装置与节流装置连接，并连接直流输电换流阀发热元件形成闭合回路，用于加快直流输电换流阀发热元件的散热以及加快节流装置处无水工质的蒸发。本公开采用了无水工质，解决了因为低温导致水结冻，冻坏相关设备的问题。
Description
技术领域
本发明属于高压直流输电换流阀冷却领域，更具体的，涉及一种高压直流输电换流阀无水冷却系统。
背景技术
目前，高压直流输电换流阀冷却受环境影响大，散热装置采用水作为工质，废水的排放处理困难，在冬季要防止结冻，对防冻采取的措施复杂，而且不可靠。整个系统采用强制散热，利用电机风扇驱动，占地面积大，产生的噪音大。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，针对上述现有技术的缺点，本发明方案采用了不含水的工质，解决了因为低温导致水结冻，冻坏相关设备的问题，进而提出一种高压直流输电换流阀无水冷却系统。
本发明采用如下的技术方案。
一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，包括产生热量的直流输电换流阀发热元件与吸收热量的无水工质，其特征在于：
所述系统还包括：吸热供冷装置、冷凝散热装置与节流装置；
所述冷凝散热装置与直流输电换流阀发热元件连接，包括：第一冷凝散热装置与第二冷凝散热装置，分别用于对无水工质进行强制散热与自然散热；
所述节流装置与所述冷凝散热装置连接用于改变无水工质的物理状态并加速蒸发；
所述吸热供冷装置与所述节流装置连接，并连接直流输电换流阀发热元件形成闭合回路，用于加快直流输电换流阀发热元件的散热以及加快节流装置处无水工质的蒸发。
进一步的，所述冷凝散热装置连接有驱动模块，用于压缩以改变无水工质的物理形态。
进一步的，所述第一冷凝散热装置与第二冷凝散热装置并联连接，并通过电控阀切换选择。
进一步的，所述第一冷凝散热装置与第二冷凝散热装置串联连接。
进一步的，所述冷凝散热装置连接有热回收装置，用于将散热后的热能进行回收利用。
进一步的，所述冷凝散热装置与直流输电换流阀发热元件之间连接有热交换器，用于无水工质传至冷凝散热装置前，进行散热。
进一步的，所述节流装置是使管径由大变小的一种装置。
进一步的，所述冷凝散热装置与节流装置之间依次连接有过滤装置及存储提纯分离装置，其中，所述过滤装置用于对无水工质中的杂质进行过滤，存储提纯分离装置用于将多余的无水工质进行存储。
进一步的，所述吸热供冷装置与直流输电换流阀发热元件之间连接有二次热交换器，用于冷却直流输电换流阀发热元件。
一种高压直流输电换流阀无水冷却方法，包括如下步骤：
步骤1，利用无水工质吸收直流输电换流阀发热元件产生的热量；
步骤2，利用冷凝散热装置对无水工质进行散热；
步骤3，利用节流装置改变无水工质的压力以加快无水工质的蒸发；
步骤4，利用吸热供冷装置加快直流输电换流阀发热元件的散热以及加快节流装置处无水工质的蒸发。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本公开采用了无水工质，解决了因为低温导致水结冻，冻坏相关设备的问题。
(2)本公开解决了水工质散热设备占地面积大的问题。
附图说明
图1是本公开实施例提供的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统。
图2是本公开实施例提供的另一种高压直流输电换流阀无水冷却系统。
图3是本公开实施例提供的又一种高压直流输电换流阀无水冷却系统。
图4是本公开实施例提供的再一种高压直流输电换流阀无水冷却系统。
1、直流输电换流阀发热元件；2、吸热供冷装置；3、热交换器；4、电控阀；5、驱动模块；6、第一冷凝散热装置(强制换热)；7、第二冷凝散热装置(自然换热)；8、过滤装置；9、存储提纯分离装置；10、节流装置；11、驱动装置(压缩机)；12、二次热交换器。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
本发明采用不含水的一种工质，利用该无水工质的物理形态不同，所拥有不同品质的能量，并根据物理状态的变化，直接或者间接把换流阀部件(晶闸管、IGBT等因损耗所产生的热量带到无水工质本身。再通过机械做功改变无水工质本身的物理状态变化，进而充分利用环境温度和无水工质温度的温差进行自然散热，使换流阀部件产生的热量带到室外散到大气或者回收利用。很大程度上减少了无水工质散热大量机械通风风机数量，减少了能量的消耗；总之，本无水循环冷却系统在节能、节地，防冻等方面很好解决了水冷却的问题。需要说明的是，无水工质可以是HFCs(Hydrofluorocarbons，氢氟烃)或者PFCs(perfluoro-carbons，氟碳化合物)。
如图1所示，本发明通过无水工质对直流输电换流阀发热元件1产生的热量进行吸收，并传至冷凝散热装置(例如图1中的第一冷凝散热装置6或第二冷凝散热装置7)。优选的，无水工质在传至冷凝散热装置前，可以在热交换器3处进行第一次散热，如图2所示。
在图1中，冷凝散热装置可以包括第一冷凝散热装置6或第二冷凝散热装置7。其中，第一冷凝散热装置可通过常规电力或者太阳能电力的方式进行驱动。第一冷凝散热装置6是利用太阳能或者其他自然能源进行储电，用储电驱动风机，风机启动，实现强制散热；第二冷凝散热装置7通过低的自然环境的温度和系统温度的温差，自然散热实现。在一些实施例中，第一冷凝散热装置6或第二冷凝散热装置7可以并联。当工质温差与环境温差相差很小的时候，可以利用第一冷凝散热装置6进行强制换热；当无水工质温差与环境温差相差很大的时候，可以利用第二冷凝散热装置7进行自然换热。如图1所示，第一冷凝散热装置6或第二冷凝散热装置7可以通过电控阀4进行切换选择。在一些实施例中，如图3所示，第一冷凝散热装置6或第二冷凝散热装置7可以串联。需要说明的是，第一冷凝散热装置6与第二冷凝散热装置7串联顺序不受图3的限定。
优选的，为了使得无水工质在冷凝散热装置中进行更好的换热，可以在无水工质传至冷凝散热装置前，经过支路中的驱动模块5中的驱动装置11进行压缩以改变无水工质的物理形态。如图1所示，驱动模块5中还并联有电控阀4，用于选择是否需要对无水工质进行压缩。
优选的，冷凝散热装置还可以与热回收装置进行连接，从而将散热后的热能进行回收利用。
无水工质在换热后可以进入节流装置10，可以使无水工质产生物理状态的变化，激发无水工质潜热，使无水工质处于低温低压状态。更具体的，节流装置是在系统中管径突然变小的一种装置，这种节流装置流通系统液体的管径是根据进入换流阀的问温度连锁自动调整的，系统将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差，经过节流后，由于压力降低，根据系统内工质的物理性质特点，无水工质就容易蒸发。在一些实施例中，节流装置10是使管径由大变小的一种装置。
优选的，无水工质在进入节流装置10前，可以经过支路(对应的是主路中的电控阀4)的过滤装置8及存储提纯分离装置9。其中，过滤装置8用于对无水工质中的杂质进行过滤，存储提纯分离装置9用于将多余的无水工质进行存储。存储的意义是在于不同的环境温度下系统的工质的量是不一样的，为了不根据环境温度去人为的放出和充注工质，采用了一种在系统中可以存贮的一种装置。提纯主要是除去系统中的水汽，过滤主要是滤掉系统的大颗粒的物质，比如说系统管道脱落剥离的金属碎屑。
无水工质在节流后，最后进入直流输电换流阀发热元件1。
优选的，为了加快直流输电换流阀发热元件1的散热，可以设置吸热供冷装置2给直流输电换流阀发热元件1冷却。另一方面，由于无水工质在进入节流装置10后会产生蒸发。为了加快蒸发速度，吸热供冷装置2还可以用于引导直流输电换流阀发热元件1的热量以加快节流装置10的蒸发速度。在一些实施例中，吸热供冷装置2可以是风扇，通过吹冷风冷却直流输电换流阀发热元件1。优选的，也可以通过二次热交换器12进行换热，进一步冷却直流输电换流阀发热元件1，如图4所示。
一种高压直流输电换流阀无水冷却方法，包括：
本发明无水工质通过传热把直流输电换流阀发热元件1产生的热量通过吸收，在热交换器3处进行第一次散热经过在热交换器3处进行第一次散热后经驱动装置11，通过电控阀4的切换或者改变工质流向进入冷凝散热装置(第一冷凝散热装置(强制换热)6和第二冷凝散热装置(自然换热)7)，无水工质经冷凝散热装置后直接或者经过滤装置8及存储提纯分离装置9后经过节流装置10使无水工质产生物理状态的变化，激发无水工质潜热，使工质蒸发，根据蒸发吸热的原理，使无水工质处于低温低压状态，然后进入直流输电换流阀发热元件1，使换流阀发热元件1的散发的热量传递到低温的系统工质中，再通过这个系统的循环，把热量持续的带走，实现换流阀冷却的目的。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，包括产生热量的直流输电换流阀发热元件(1)与吸收热量的无水工质，其特征在于：
所述系统还包括：吸热供冷装置(2)、冷凝散热装置与节流装置(10)；
所述冷凝散热装置与直流输电换流阀发热元件(1)连接，包括：第一冷凝散热装置(6)与第二冷凝散热装置(7)，分别用于对无水工质进行强制散热与自然散热；
所述节流装置(10)与所述冷凝散热装置连接用于改变无水工质的物理状态并加速蒸发；
所述吸热供冷装置(2)与所述节流装置(10)连接，并连接直流输电换流阀发热元件(1)形成闭合回路，用于加快直流输电换流阀发热元件(1)的散热以及加快节流装置(10)处无水工质的蒸发。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述冷凝散热装置连接有驱动模块(5)，用于压缩以改变无水工质的物理形态。
3.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述第一冷凝散热装置(6)与第二冷凝散热装置(7)并联连接，并通过电控阀(4)切换选择。
4.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述第一冷凝散热装置(6)与第二冷凝散热装置(7)串联连接。
5.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述冷凝散热装置连接有热回收装置，用于将散热后的热能进行回收利用。
6.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述冷凝散热装置与直流输电换流阀发热元件(1)之间连接有热交换器(3)，用于无水工质传至冷凝散热装置前，进行散热。
7.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述节流装置(10)是使管径由大变小的一种装置。
8.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述冷凝散热装置与节流装置(10)之间依次连接有过滤装置(8)及存储提纯分离装置(9)，其中，所述过滤装置(8)用于对无水工质中的杂质进行过滤，存储提纯分离装置(9)用于将多余的无水工质进行存储。
9.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却系统，其特征在于：所述吸热供冷装置(2)与直流输电换流阀发热元件(1)之间连接有二次热交换器(12)，用于冷却直流输电换流阀发热元件(1)。
10.根据权利要求1所述的一种高压直流输电换流阀无水冷却方法，在权利要求1至9所述的系统上执行，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，利用无水工质吸收直流输电换流阀发热元件(1)产生的热量；
步骤2，利用冷凝散热装置对无水工质进行散热；
步骤3，利用节流装置(10)改变无水工质的压力以加快无水工质的蒸发；
步骤4，利用吸热供冷装置(2)加快直流输电换流阀发热元件(1)的散热以及加快节流装置(10)处无水工质的蒸发。
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