CN211980608U - 一种浸没式换流阀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换流阀技术领域，公开了一种浸没式换流阀装置，包括壳体、接线端子以及换流阀组件，所述换流阀组件安装于所述壳体的内部空腔，所述空腔灌注有绝缘液体，以使所述换流阀组件浸没在所述绝缘液体内，所述接线端子与所述换流阀组件电气连接，所述接线端子设于所述壳体的外侧。将所述换流阀组件浸没在所述绝缘液体内，在该换流阀装置工作过程中，利用所述绝缘液体直接带走所述换流阀组件产生的热量，通过所述接线端子连接外界设备，所述绝缘液体的绝缘性能比空气还好，只需更小的距离便可以实现绝缘要求，所述壳体同时对所述换流阀组件起到保护作用，不需要建立阀厅，节省了大量安装空间。

Description

一种浸没式换流阀装置

技术领域

本实用新型涉及换流阀技术领域，特别是涉及一种浸没式换流阀装置。

背景技术

直流换流阀等电力电子设备具有电压等级高、功率损耗大等特点，对于散热要求较高，阀内部通常采用去离子水进行冷却。典型换流阀水冷系统需要冷却水流量约200m³/h，水冷系统压力约0.8Mpa，接头数量约30000个，传感器约33种，约130处位置，约280个，去离子水电气长度约25米。而且水冷系统存在着冷却水绝缘性较差，换热效率低，系统复杂，运维难度较高的缺点。实际运行中，约45％的故障因水冷系统引起。数量众多的接头，过于复杂的管路，系统运行压力较大，长时间不间断运行，复杂的监控保护系统，这些因素叠加导致了水冷系统可靠性偏低，同时复杂的系统也带来大量的运行维护工作，存在后期维护难度高的缺点。而且现有的换流阀采用空气介质进行绝缘，而空气的绝缘强度低，需采用较大的绝缘距离，使得换流阀占用的安装空间较大，无法直接安装于室外，必须建造阀厅以及配建各种设施满足换流阀工作需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：如何实现换流阀更好的冷却效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种浸没式换流阀装置，包括壳体、接线端子以及换流阀组件，所述换流阀组件安装于所述壳体的内部空腔，所述空腔灌注有绝缘液体，以使所述换流阀组件浸没在所述绝缘液体内，所述接线端子与所述换流阀组件电气连接，所述接线端子设于所述壳体的外侧。

作为优选方案，所述换流阀组件悬吊于所述壳体的顶板。

作为优选方案，所述换流阀组件包括固定架以及安装于所述固定架上的多个单阀，所述固定架通过绝缘子悬吊于所述壳体的顶板，各所述单阀沿着竖直方向平行排布于所述固定架上，各所述单阀之间为电气连接。

作为优选方案，所述单阀包括多个晶闸管、多个散热器和夹具，各所述晶闸管和各所述散热器交替抵接排布，所述夹具设于所述晶闸管和所述散热器沿着排布方向的两端，用于压紧所述晶闸管和所述散热器。

作为优选方案，所述散热器设有与所述晶闸管相抵接的第一抵接面，所述晶闸管设有与所述散热器相抵接的第二抵接面，所述第一抵接面和所述第二抵接面相对设置，所述第一抵接面的面积大于所述第二抵接面的面积。

作为优选方案，还包括设于所述壳体上的冷却装置，所述绝缘液体为低沸点绝缘介质。

作为优选方案，所述冷却装置包括冷凝器、第一管道和第二管道，所述第一管道的一端与所述冷凝器的进口相连接，所述第一管道的另一端与所述壳体的顶板相连通，所述第二管道的一端与所述冷凝器的出口相连接，所述第二管道的另一端与所述壳体的侧板相连通。

作为优选方案，所述绝缘液体为氟化液。

作为优选方案，所述接线端子包括高压交流端子、低压直流端子和高压直流端子，所述高压交流端子、所述低压直流端子和所述高压直流端子依次设于所述壳体的侧板。

作为优选方案，所述壳体为金属材质制成，所述换流阀组件的四周与所述壳体之间设有间隙。

本实用新型所提供的一种浸没式换流阀装置与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型将所述换流阀组件安装于所述壳体的空腔内，并浸没在所述绝缘液体内，直接接触，热阻很小，在该换流阀装置工作过程中，利用所述绝缘液体直接带走所述换流阀组件产生的热量，通过所述接线端子连接外界设备，所述绝缘液体的绝缘性能比空气还好，只需更小的距离便可以实现绝缘要求，所述壳体同时对所述换流阀组件起到保护作用，不需要建立阀厅，节省了大量安装空间，且可以直接设置在户外。

附图说明

图1是本实用新型优先实施例的浸没式换流阀装置的结构示意图。

图2是本实用新型优先实施例的浸没式换流阀装置中单阀的结构示意图。

图中：1.壳体；2.固定架；3.单阀；31.晶闸管；32.散热器；33.夹具；4.冷凝器；5.第一管道；6.第二管道；7.高压交流端子；8.低压直流端子；9.高压直流端子。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图2所示，本实用新型优选实施例提供了一种浸没式换流阀装置，包括壳体1、接线端子以及换流阀组件，所述换流阀组件安装于所述壳体1的内部空腔，所述空腔灌注有绝缘液体，以使所述换流阀组件浸没在所述绝缘液体内，所述接线端子与所述换流阀组件电气连接，所述接线端子设于所述壳体1的外侧。

基于上述技术特征的浸没式换流阀装置，将所述换流阀组件安装于所述壳体1的空腔内，并浸没在所述绝缘液体内，直接接触，热阻很小，在该换流阀装置工作过程中，利用所述绝缘液体直接带走所述换流阀组件产生的热量，通过所述接线端子连接外界设备，所述绝缘液体的绝缘性能比空气还好，只需更小的距离便可以实现绝缘要求，所述壳体1同时对所述换流阀组件起到保护作用，不需要建立阀厅，节省了大量安装空间，且可以直接设置在户外。

在本实施例中，所述换流阀组件通过绝缘子悬吊于所述壳体1的顶板，避免所述换流阀组件与所述壳体1直接接触，保障电磁屏蔽。

在本实施例中，所述换流阀组件包括固定架2以及安装于所述固定架2上的多个单阀3，所述固定架2通过绝缘子悬吊于所述壳体1的顶板，各所述单阀3沿着竖直方向平行排布于所述固定架2上，各所述单阀3之间为电气连接，将各所述单阀3通过所述固定架2进行安装固定，稳定可靠。其中一些所述单阀3之间还设有避雷器。

具体的，结合图2所示，所述单阀3包括多个晶闸管31、多个散热器32和夹具33，各所述晶闸管31和各所述散热器32交替抵接排布，所述夹具33设于所述晶闸管31和所述散热器32沿着排布方向的两端，用于压紧所述晶闸管31和所述散热器32，所述散热器32和所述晶闸管31是交替贴壁连接在一起的，紧密的贴壁方式便于热量的传导，最后通过夹具33压合在一起，所述晶闸管31的冗余度设置的偏大，可以保证在其中几个器件出现故障时还能够继续正常运行，可实现多年维护一次。

进一步的，所述散热器32设有与所述晶闸管31相抵接的第一抵接面，所述晶闸管31设有与所述散热器32相抵接的第二抵接面，所述第一抵接面和所述第二抵接面相对设置，所述第一抵接面的面积大于所述第二抵接面的面积，便于所述散热器32快速带走所述晶闸管31产生的热量。所述散热器32是没有进出口和流道的腔体结构，浸没在所述绝缘液体中，所述晶闸管31和所述散热器32贴壁式连接在一起，所述晶闸管31的热量传导到所述散热器32中，所述绝缘液体吸收热量并带走热量。所述散热器32内部做粗糙化处理，与所述绝缘液体的接触面积大，加快冷却效果。

在本实施例中，还包括设于所述壳体1上的冷却装置，所述绝缘液体为低沸点绝缘介质，利用所述绝缘液体将吸收带走所述晶闸管31中产生的热量，升温达到沸点并沸腾成气体，再利用所述冷却装置将气体冷凝成液体流回至所述壳体1内，形成冷却循环。

具体的，所述冷却装置包括冷凝器4、第一管道5和第二管道6，所述第一管道5的一端与所述冷凝器4的进口相连接，所述第一管道5的另一端与所述壳体1的顶板相连通，所述第二管道6的一端与所述冷凝器4的出口相连接，所述第二管道6的另一端与所述壳体1的侧板相连通，当所述绝缘液体沸腾成气体时，上升并进入所述第一管道5，通过所述冷凝器4冷凝成液体，通过所述第二管道6在重力的作用下，回到换流阀中，大大提高了所述绝缘液体的冷却效果。其中，所述绝缘液体为氟化液，具有低沸点，相变潜热大等特点，通过相变吸收带走大量的热量，并形成氟化物气体。

利用氟化液具有低沸点，高相变潜热的特点，在所述散热器32中吸收热量，沸腾成为气体，气体上升进入外冷冷凝器4中，冷凝成为低温液体在重力的作用下流回到了壳体1内，实现了冷却循环。由于没有管路和接口简化了换流阀结构，不存在振动问题，可靠性会提高很多。所述晶闸管31直接浸没在了氟化液中，产生的热量不需要经过复杂的传导过程可直接被冷却，具有比去离子水冷系统更高的效率。氟化液具有良好的绝缘性能，可以在更小距离的情况下实现绝缘要求。另外，氟化液在吸收热量后会相变成为气体，根据IEC－60247等标准测试了氟化物的液态和气液混合态状态下的绝缘性能，相变后的氟化物仍能满足绝缘要求，不会出现绝缘缺陷而产生可靠性问题。

由于换流阀组件浸没在氟化液中，氟化物拥有很好的绝缘性能，换流阀之间的距离相比于现有的换流阀小很多，所以整体换流阀装置尺寸可以做的很小，实现更小的占地面积。在换流阀运行期间，如果出现事故或者需要维护，可以使用同型号的换流阀进行替换，进行异地维护和维修，大大减少了事故时间，提高供电可靠性，由于使用氟化物作为绝缘介质，不需要建造阀厅，可进行户外安装。氟化物还具有不可燃的性质，有很好的防火性能。

在本实施例中，所述接线端子包括高压交流端子7、低压直流端子8和高压直流端子9，所述高压交流端子7、所述低压直流端子8和所述高压直流端子9依次设于所述壳体1的侧板。所述高压交流端子7、所述低压直流端子8和所述高压直流端子9与外部线路进行电气连接。

在本实施例中，所述壳体1为金属材质制成，所述换流阀组件的四周与所述壳体1之间设有间隙。所述壳体1接地为零点位，相较于换流阀高点可能产生的高电位会有绝缘的问题，所以换流阀组件与壳体1要保持一定的距离来避免出现绝缘问题。

综上，本实用新型实施例提供一种浸没式换流阀装置实现了所述换流阀组件的全浸没式的安装方式，该方式满足了换流阀的绝缘、冷却、可靠性、防火性能等多方面要求，简化了换流阀的结构，并实现了换流阀可安装在室外的需求。在大功率的换流阀运行过程中要不仅要满足换流阀的绝缘、冷却等方面的要求，该技术在满足换流阀绝缘冷却等方面的要求的同时，没有泵和管路接口的结构实现了换流阀高可靠性的安装方案。相变散热的方式不需要很多的管道和接口，减小了系统的振动和泄漏风险，大大提高了换流阀系统的可靠性。浸没式换流阀采用高绝缘、低沸点的化合物作为介质，低沸点的液体介质在受热后通过气化过程吸收热量，换热效率高。采用此种介质能够同时满足换流阀的绝缘及散热需求。同时浸没式结构系统压力小，没有大量的接头结构，监控保护系统简单，电气距离短，具备两方面的优点：(1)系统简单，可靠性高，基本免维护；(2)尺寸小，节省占地空间，可采用户外布置，省去建造阀厅的成本和时间。

上方所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种浸没式换流阀装置，其特征在于，包括壳体、接线端子以及换流阀组件，所述换流阀组件安装于所述壳体的内部空腔，所述空腔灌注有绝缘液体，以使所述换流阀组件浸没在所述绝缘液体内，所述接线端子与所述换流阀组件电气连接，所述接线端子设于所述壳体的外侧。

2.根据权利要求1所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述换流阀组件悬吊于所述壳体的顶板。

3.根据权利要求2所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述换流阀组件包括固定架以及安装于所述固定架上的多个单阀，所述固定架通过绝缘子悬吊于所述壳体的顶板，各所述单阀沿着竖直方向平行排布于所述固定架上，各所述单阀之间为电气连接。

4.根据权利要求3所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述单阀包括多个晶闸管、多个散热器和夹具，各所述晶闸管和各所述散热器交替抵接排布，所述夹具设于所述晶闸管和所述散热器沿着排布方向的两端，用于压紧所述晶闸管和所述散热器。

5.根据权利要求4所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述散热器设有与所述晶闸管相抵接的第一抵接面，所述晶闸管设有与所述散热器相抵接的第二抵接面，所述第一抵接面和所述第二抵接面相对设置，所述第一抵接面的面积大于所述第二抵接面的面积。

6.根据权利要求1所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，还包括设于所述壳体上的冷却装置，所述绝缘液体为低沸点绝缘介质。

7.根据权利要求6所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述冷却装置包括冷凝器、第一管道和第二管道，所述第一管道的一端与所述冷凝器的进口相连接，所述第一管道的另一端与所述壳体的顶板相连通，所述第二管道的一端与所述冷凝器的出口相连接，所述第二管道的另一端与所述壳体的侧板相连通。

8.根据权利要求6所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述绝缘液体为氟化液。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述接线端子包括高压交流端子、低压直流端子和高压直流端子，所述高压交流端子、所述低压直流端子和所述高压直流端子依次设于所述壳体的侧板。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的浸没式换流阀装置，其特征在于，所述壳体为金属材质制成，所述换流阀组件的四周与所述壳体之间设有间隙。

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