[發明專利]一種直流換流閥用帶蓄冷的外冷卻系統及其操作方法

有效

• 申請號: 201310547431.5
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103582396A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 查鯤鵬;魏曉光;周建輝;文玉良;吳文偉;王航;欒洪洲;王治翔
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;國網山東省電力公司電力科學研究院;廣州高瀾節能技術股份有限公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H02M1/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種外冷卻系統，具體講涉及一種直流換流閥用帶蓄冷的外冷卻系統及其操作方法。

背景技術

隨著我國高壓直流輸電技術的日益成熟，直流輸電工程建設正處于發展的黃金期。在高壓直流輸電系統中，冷卻系統作為換流閥散熱系統的重要組成，其運行情況直接影響到整個直流系統的輸電能力。因此，保證冷卻系統穩定、可靠和高效運行顯得尤為重要。

現代大功率電力電子器件的密閉式循環水冷卻系統，在高寒缺水地區通常采用空氣冷卻器作為外冷設備，通過循環冷卻水把換流閥產生的熱量傳輸給空氣冷卻器，由外設風機把熱量帶走。換流閥的進水溫度上限與環境的極限溫度之差是設計空氣冷卻器的關鍵參數之一，直接影響到空氣冷卻器的換熱效率。由于環境溫度呈周期性變化，當空氣冷卻器的進水溫度與環境溫度之差很小時，會使得空氣冷卻器效率很低導致空氣冷卻器占地非常大。由于眾多的空氣冷卻器，管路壓力配比和空間布置經常成為困擾技術人員的一項難題；另則，眾多換流站達到極限溫度以及達到極限附近5℃范圍內的全年累計時間非常短，導致空氣冷卻器群在全年眾多時刻處于閑置狀況。最后，當前的水冷系統都采用無蓄冷的裝置，系統熱容小，熱慣性小，對氣候的敏感性較大。當系統出現溫度升高過快，報警到跳閘的過度時間非常短，會產生跳閘等誤報警信號，影響換流閥正常運行；尤其在冬天出現換流閥停運時，考慮到防凍需求，需要設計大量的加熱器。

一般的空調水蓄冷工程的蓄水溫度在7～12℃。加大溫差情況下，溫度的下限可以從7℃降到4℃。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種直流換流閥用帶蓄冷的外冷卻系統及其操作方法，具有更大的蓄冷溫差，夏天能夠耐高溫、冬天通過蓄熱而具有防凍能力。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供的一種直流換流閥用帶蓄冷的外冷卻系統，所述外冷卻系統包括空氣冷卻器2、板式換熱器3、冷水機組、定頻冷泵6、緩沖罐7、斜溫層式蓄冷槽8、變頻冷泵9、冷卻水泵10和閥門，所述板式換熱器3平行設有熱側支路和冷側支路，其改進之處在于：

在所述板式換熱器3的熱側，被冷卻器件1與所述空氣冷卻器2、閥門K1、板式換熱器3、冷卻水泵10依次串聯連接形成循環回路，所述空氣冷卻器2和冷卻水泵10之間設有與所述閥門K1和板式換熱器3支路并聯的閥門K2旁路；

在所述板式換熱器3的冷側，閥門V2、斜溫層式蓄冷罐8、閥門V3、變頻冷泵9依次串聯連接形成儲冷罐供冷支路，冷水機組、定頻冷泵6、緩沖罐7、閥門V4依次串聯連接形成冷水機組供冷支路，所述儲冷罐供冷支路和冷水機組供冷支路并聯后與所述板式換熱器3串聯形成冷側循環供冷回路。

其中，所述被冷卻器件1為直流換流閥，所述直流換流閥包括：晶閘管、阻尼電容、均壓電容、阻尼電阻、均壓電阻、飽和電抗器、晶閘管控制單元和配水系統；所述外冷卻系統通過管路與直流換流閥的配水系統連接。

其中，所述冷水機組包括依次并聯設置的第一冷水機組4、閥門V6旁路和第二冷水機組5，所述第一冷水機組4和閥門V6旁路并聯的出口設有閥門V7，所述第二冷水機組5和閥門V5旁路并聯的入口設有閥門V5。

其中，所述冷水機組采用的制冷劑為134R。

其中，所述134R的工作溫度為低于55℃。

其中，所述板式換熱器3的熱側出口設有溫度檢測裝置T1。

其中，所述冷水機組和斜溫層式蓄冷槽7外部設有保溫材料。

其中，所述外冷卻系統采用的冷卻介質為純水。

本發明基于另一目的提供的一種直流換流閥用帶蓄冷的外冷卻系統的操作方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：

1、測定環境溫度，確定運行模式；當環境溫度低于5℃時，進入步驟2；當環境溫度為5℃～35℃時，跳至步驟3；當環境溫度高于35℃時，跳至步驟4；

2、當環境溫度低于5℃時，板式換熱器3熱側的冷卻水1/2的流量從閥門K2旁路旁通，1/2的流量流進板式換熱器3，并與板式換熱器3冷側的冷凍水進行熱交換，第一冷水機組4和第二冷水機組5關閉，開啟定頻冷泵6和變頻冷泵9，使升溫后的冷凍水向斜溫層式蓄冷槽8蓄熱；跳至步驟5；

3、當環境溫度為5℃～35℃時，板式換熱器3熱側的冷卻水全部流量從閥門K2旁路旁通，減小冷卻水泵10的壓力損失；跳至步驟5；

4、當環境溫度高于35℃時，板式換熱器3熱側的冷卻水2/3的流量從閥門K2旁路旁通，1/3的流量流進板式換熱器3，并與板式換熱器3冷側的冷凍水進行熱交換，冷凍水供冷使冷卻水降溫；跳至步驟5；