CN207542237U - 一种基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，包括多个通过连接水管依次首尾串联起来的水冷散热器，各水冷散热器之间通过Stakpak器件从水冷散热器的底端进行压接；将水冷散热器进行串联连接，解决了各个水冷散热器热负载大小不同、局部水冷散热器热负载过大带来的散热问题，同时减少了连接管路接头数量；各个水冷散热器进水顺序可以任意调节，冷却介质优选最先进入热负载最大的水冷散热器，使热负载最大水冷散热器进水温度最低，以降低热负载最大水冷散热器的温度。

Description

一种基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统

技术领域

本实用新型涉及高压直流输电技术领域，尤其涉及一种基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统。

背景技术

传统直流输电换流阀功率单元采用若干晶闸管和水冷散热器压接的结构，随着输电行业对大容量换流阀功率单元的研发需求，为提升换流阀功率单元的容量和电气控制性能，新的换流阀功率单元采用了更大发热功率的Stakpak器件，换流阀在一种运行工况下功率单元内各个Stakpak器件发热损耗不同，换流阀在不同运行工况下功率单元内各个Stakpak器件发热损耗又不同，个别Stakpak器件存在过热风险，散热可靠性是保证换流阀系统正常、可靠工作的基础，不合理的散热设计可能导致输电系统不稳定甚至损坏。

因此，基于Stakpak器件的具有自清除故障能力换流阀功率单元研制面临散热设计的难题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种同时满足各种工况散热要求、结构尺寸小、接头数量少、散热均匀的基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下方案：

一种基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，包括多个通过连接水管依次首尾串联起来的水冷散热器，各水冷散热器之间通过Stakpak器件从水冷散热器的底端进行压接，串联的水冷散热器的输入端位于一侧水冷散热器的上端，并且水冷散热器输入端通过进水支管与主进水管相连接，是水冷散热器的冷却介质的输入通道，串联的水冷散热器的输出端位于另一侧水冷散热器的上端，并且通过回水支管与主回水管相连接，用于将水冷散热器中的冷却介质排出。

进一步，所述水冷散热器上大下小，竖向截面为“T”形。

进一步，Stakpak器件位于相邻的两个“T”形水冷散热器尺寸缩小的下部。

进一步，所有连接水管通过连接管路接头连接在“T”形水冷散热器尺寸大的上部。

进一步，热负载大的水冷散热器采用双层流道，热负载小的散热器采用单层简易流道。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术优势和创新：

1.本实用新型通过将水冷散热器进行串联连接，解决了各个水冷散热器热负载大小不同、局部水冷散热器热负载过大带来的散热问题，同时减少了连接管路接头数量。

2.本实用新型中各个水冷散热器进水顺序可以任意调节，冷却介质优选最先进入热负载最大的水冷散热器，使热负载最大水冷散热器进水温度最低，以降低热负载最大水冷散热器的温度。

进一步，本实用新型通过将各水冷散热器设计成“T”形结构，连接水管接头安装在“T”形的上部，解决了串联水路管路粗管径的需求。

进一步，本实用新型通过将各水冷散热器设计成“T”形结构，Stakpak器件处于“T”形的下部，减小了压接组件体积尺寸，水冷散热器厚度的降低也提升了换热效率。

进一步，本实用新型中对热负载大的水冷散热器采用两层水冷流道设计，与单面流道相比提升了散热容量和效率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2为连接水管与水冷散热器安装的局部放大图；

图注：1、水冷散热器1；2、水冷散热器2；3、水冷散热器3；4、水冷散热器4；5、水冷散热器5；6、Stakpak器件1；7、Stakpak器件2；8、Stakpak 器件3；9、Stakpak器件4；10、主进水管；11、主回水管；12、进水支管；13、回水支管；14、连接水管；15、连接管路接头。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，所述换流阀功率单元主要由5个水冷散热器1-5通过连接水管14依次首尾串联起来，并且各水冷散热器之间通过Stakpak器件6-9从水冷散热器的底端进行压接，所述5个串联的水冷散热器的输入端位于水冷散热器1的上端，并且通过进水支管12与主进水管10相连接，是水冷散热器的冷却介质的输入通道，所述串联连接的5个水冷散热器的输出端位于水冷散热器5的上端，并且通过回水支管13与主回水管11相连接，用于将水冷散热器中的冷却介质排出。

冷却介质从主进水管10通过进水支路12进入水冷散热器的进水口，冷却介质在水冷散热器内部流道循环并吸收热量后通过连接水管14进入另一个水冷散热器进水口，最终形成一个完整的串联水路单元，最后通过回水支管13将水冷散热器中的冷却过的介质排到主回水管11中对介质进水降温处理。

因4个Stakpak器件各自热负载和两面热负载大小各不同，根据4个Stakpak 器件热负载大小调整最先进水位置，优选冷却介质经进水支路12最先进入热负载最大水冷散热器，从而均衡各个水冷散热器间的温度差异。所述5个水冷散热器水路串联，使最大额定流量的冷却介质通过每个水冷散热器，避免水冷散热器间水路并联分流从而产生局部器件过热的情况。

所述5个水冷散热器可根据各自热负载的大小设计流道结构，热负载小的水冷散热器优选简易流道，从而降低压串联水路水阻大小。而对热负载大的水冷散热器优选采用两层水冷流道设计，分别为2个Stakpak器件散热，提升了散热容量和效率。

所述5个水冷散热器外形设计成竖向截面为“T”形的结构，管路连接接头位于“T”形的上部，保证进、回水管径尺寸。同时Stakpak器件的压接组件位于“T”形下部，实现了压接组件的更小尺寸。

优选的，5个水冷散热器可以采用一种流道结构类型，也可针对损耗分布采用多种流道结构类型。

如图2连接水管与水冷散热器安装的局部放大图，连接水管接头15的外径大于连接水管14外径，连接水管接头15的尺寸决定了水冷散热器的厚度。

上述事实说明实施实例仅是简单的实施方式说明，其它任何未背离本实用新型的等效方法都包含在本实用新型的保护范围内。

本实用新型公开了基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，采用了各水冷散热器水路串联的连接方式进行散热，并对散热器进行了“T”型设计，有效的解决了传统的散热不均、水管接头多、尺寸大等问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.一种基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，其特征在于：包括多个通过连接水管(14)依次首尾串联起来的水冷散热器，各水冷散热器之间通过Stakpak器件从水冷散热器的底端进行压接，串联的水冷散热器的输入端位于一侧水冷散热器的上端，并且水冷散热器输入端通过进水支管(12)与主进水管(10)相连接，是水冷散热器的冷却介质的输入通道，串联的水冷散热器的输出端位于另一侧水冷散热器的上端，并且通过回水支管(13)与主回水管(11)相连接，用于将水冷散热器中的冷却介质排出。

2.根据权利要求1所述的基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，其特征在于：所述水冷散热器上大下小，竖向截面为“T”形。

3.根据权利要求2所述的基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，其特征在于：Stakpak器件位于相邻的两个“T”形水冷散热器尺寸缩小的下部。

4.根据权利要求2所述的基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，其特征在于：所有连接水管(14)通过连接管路接头(15)连接在“T”形水冷散热器尺寸大的上部。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于Stakpak器件的换流阀功率单元水冷散热系统，其特征在于：热负载大的水冷散热器采用双层流道，热负载小的散热器采用单层简易流道。