[實用新型]一種晶閘管閥組水冷系統

有效

• 申請號: 201220681456.5
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN202977402U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 孫強;朱岸明;王中陽;喻新強;李曉明;陳赤漢;羅念華;陳煒;王敏
• 申請（專利權）人: 陜西省電力公司規劃評審中心;西北電網有限公司;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本實用新型涉及冷卻技術，特別涉及一種用于晶閘管閥組冷卻系統的分支水路架構。

背景技術

隨著FACTS技術和直流輸電技術的大力發展，電力電子器件的應用在廣度和深度上得到了快速的推進。晶閘管作為目前應用最廣泛的電力電子器件，其應用領域已經滲透進電力系統發、輸、配、用等各個部分。作為快速開關類器件，晶閘管的開通、關斷和通態都會產生有功損耗，隨著其應用電壓等級的升高以及通流容量的加大，由串并聯晶閘管構成的閥組其整體的發熱量急劇增加。作為半導體器件，晶閘管的結溫直接影響到它的工作性能，所以為閥組配備高效可靠的冷卻設備，對確保閥組長期穩定運行具有重要的作用。

閥組的冷卻方式一般可以分為兩種：主動式和被動式。小容量閥組常用被動式冷卻，包括空氣自冷和熱管自冷。水冷方式是目前應用最廣、散熱效率最高的主動式冷卻方式，高電壓大容量晶閘管閥組都采用這種冷卻模式。在密閉的水回路中，水泵循環帶動純水以一定的流量流過閥體水回路，帶走熱量。水流量越大，水泵揚程越高，閥組的散熱效率也就越高。但是流量的增加會對閥體水管帶來很高的水壓，閥組的管路在設計上需要考慮長期耐受此水壓的要求。

如圖1所示，現有設計技術中，C支路是外冷卻水系統的主管道，閥組水路由主水管（B支路）和分支水路（A支路）構成，兩根主水管分別連接外冷卻水系統的進水和出水管道，每一級分支水路以并聯的方式與閥體的主水管連接。每一級分支水路串聯兩個晶閘管散熱器和一只水電阻，這種結構的晶閘管閥組目前已經有大量的工程應用。隨著閥體通流容量的增加，這種結構對冷卻系統的流量和水泵揚程提出了更高的要求，在主水管內徑不變的前提下，流量的增大帶來了水管水壓的增加，無法滿足水回路安全運行的要求。

實用新型內容

本實用新型的目的，在于提供一種晶閘管閥組水冷系統及其實現方法，其可保證大容量閥體分支水路承受的水壓在安全范圍內，降低水冷系統的水泵揚程和電機功率，同時大幅增加晶閘管閥組的通流容量，具有很好的散熱效率。

為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是：

一種晶閘管閥組水冷系統，包括主水管和至少一個分支水路，所述主水管的進水管連接外冷卻水系統的出水主管道，主水管的出水管連接外冷卻水系統的出水主管道；所述分支水路均連接主水管，各級分支水路并聯；所述各分支水路包括兩只散熱器和一只水電阻，任一只散熱器與水電阻串聯后，再與另一只散熱器并聯。

采用上述方案后，本實用新型通過對工程中已經大量應用的閥組冷卻回路進行流量和水壓的計算，提出一種新的閥體分支水路布置方式，可以大幅增加晶閘管閥組的通流容量，降低水冷系統的水泵揚程和電機功率，保證大容量閥體分支水路承受的水壓在安全范圍內，分支水路將具有更高的散熱效率，同時減小了水冷系統的能源消耗，有利于促進超高壓大容量晶閘管閥組的工程應用，確保閥組工程運行的可靠性與穩定性，提高了大容量閥組長期運行的安全性。

附圖說明

圖1是現有閥體水回路的結構示意圖；

圖2是本實用新型提出的閥體水回路的結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本實用新型的技術方案及有益效果進行詳細說明。

如圖2所示，本實用新型提供一種晶閘管閥組水冷系統，其中，C支路是外冷卻水系統的主管道，B支路是閥組水路的主水管，A支路是分支水路。

首先，由圖1所示的現有水回路結構可以看到，A支路只有一種結構，由兩只散熱器和一只水電阻串聯而成，這種結構的晶閘管閥組目前已經有大量的工程應用，但是隨著閥組通流容量的進一步增加，這種結構的配水由于回路壓力過大，已經無法滿足安全運行的要求。

本實用新型所提供的水冷系統中，外冷卻水系統的出水主管道連接晶閘管閥組水路的主水管的進水管，外冷卻水系統的出水主管道連接晶閘管閥組水路的主水管的出水管，所述閥組水路還包括與主水管連接的分支水路，各級分支水路并聯，本實用新型將所述分支水路拆分成兩個支路，一個支路是一只散熱器串聯一只水電阻，另一個支路是單獨一只散熱器，這種結構的水回路具有更大的散熱效率和更小的流阻。

本實用新型還提供一種前述晶閘管閥組水冷系統的實現方法，步驟如下：

（1）首先確定冷卻容量；

（2）在一定的冷卻容量條件下，選擇水冷系統設備型號和管道；

（3）通過仿真計算和試驗測試散熱器的散熱性能；

（4）對同一級分支水路中并聯的散熱器和串聯水電阻的散熱器進行單級并聯流量分配試驗，根據管路中流量與流阻的關系和實驗結果推算晶閘管閥組中各分支水路中的流量；