[發明專利]一種新型電力電子設備用冷卻系統及其操作方法

在審

• 申請號: 201611260233.0
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106604614A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王航;周建輝;高沖;周軍川;孔德卿
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院;國家電網公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 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

本發明涉及一種冷卻系統，具體講涉及一種新型電力電子設備用冷卻系統及其操作方法。

背景技術

作為電力行業的關鍵設備的大功率電力電子設備是實現電流轉換的核心功能單元，其冷卻系統設有電力電子設備內部冷卻元件(液冷板)、冷卻管路、循環泵、換熱設備(空氣冷卻器或閉式冷卻塔)等。冷卻介質經過電力電子設備冷卻系統的壓力提升，通過冷卻管路進入冷卻元件中，帶走設備工作產生的熱量，隨后進入室外換熱設備，通過室外換熱設備將熱量排放到空氣中，冷卻后的介質再通過冷卻系統提升壓力進入電力電子設備需冷卻元件，形成密閉式循環，以確保電力電子設備需冷卻元件溫度處于正常范圍。

目前國內從事高壓電力電子設備研發試驗的機構，具備±1100kV/5500A特高壓直流換流閥、±800kV/6250A特高壓直流換流閥、±500kV/2000MW柔性直流換流閥、全系列FACTS裝置高壓閥及直流電網核心裝備的成套型式試驗能力，每年承擔著多項實驗攻關及新產品型式試驗工作。為達到不同類型換流閥開展型式試驗所需的嚴苛技術要求，實驗室配備了大電流源裝置、合成試驗裝置、諧振閥等電力電子試驗設備。

由于實驗室試驗任務較重，全年試驗日程安排非常緊湊，因此對于試驗用電力電子設備冷卻系統的夏季散熱和冬季防凍功能有嚴格要求。夏季一般空氣冷卻器(空冷器)或者水冷卻(閉式冷卻塔)來實現對試驗設備的冷卻，但由于北京市夏季極端氣溫較高，根據空冷器的理論，一般條件下，干式空冷器的內部冷卻介質與外部環境溫差一般應大于5℃。當夏天環境溫度達到極限溫度41℃，電力電子設備進水溫度為40℃，無法滿足“溫差一般應大于5℃”的要求，更不能滿足40℃進水的要求。

因此，單純采用空氣冷卻器無法滿足試驗設備的冷卻需求，而單純采用閉式冷卻塔則耗水量過大同時存在冬季結冰的風險。冬季由于北方氣溫較低，一般采取兩種方法來保證冷卻系統正常運行。第一種方法，在冷卻系統中添加一定比例的乙二醇防凍液，試驗過程中需要拆裝待測試驗模塊連接管路，容易造成冷卻介質遺漏，污染環境。第二種方法，冷卻系統中不添加乙二醇，冷卻系統工作效率高，需要一直不停機工作，否則冷卻系統空冷器/閉式冷卻塔(外冷部分)就會凍裂，造成泄露。

為此，需要提供一種新型電力電子設備用冷卻系統，用于解決夏季過熱天氣條件下試驗設備正常散熱和冬季極低的環境溫度下外冷部分設備不被凍壞的目的。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的上述不足，本發明提供一種新型電力電子設備用冷卻系統及其操作方法。

本發明提供的技術方案是：一種新型電力電子設備用冷卻系統，所述系統包括：內冷循環系統和外冷循環系統；

所述內冷循環系統設有內換熱器，所述外冷循環系統設有外換熱器，所述內換熱器內冷卻介質的出口與所述外換熱器內冷介質入口間設有內循環內冷卻介質排放管，所述外換熱器的所述出口與所述內換熱器的所述入口間設有內循環內冷卻介質輸入管。

優選的，所述內循環冷卻介質排放管路上設有循環泵，所述內循環內冷卻介質輸入管與所述內循環內冷卻介質排放管間設有輔助管路，所述輔助管路的一端位于所述循環泵與所述內換熱器的所述出口間的管路上。

優選的，所述輔助管路設有依次連接的離子交換器和膨脹罐，所述離子交換器設有補水泵，所述膨脹罐設有氮氣瓶。

優選的，所述外冷循環系統的外換熱器外冷卻介質的出口和該外換熱器外冷卻介質的入口間設有外循環外冷卻介質管。

優選的，所述外循環外冷卻介質管上設有空氣冷卻器和閉式冷卻塔，所述空氣冷卻器的外冷卻介質的入口與外換熱器的所述出口間用管道相連，所述空氣冷卻器的外冷卻介質的出口與所述閉式冷卻塔的外冷卻介質的入口間用管道相連，所述閉式冷卻塔的外冷卻介質的出口與外換熱器的所述入口間用管道相連。

一種新型電力電子設備用冷卻系統的操作方法，所述系統包括：內冷循環系統和外冷循環系統，其操作方法包括：

分別打開內外循環冷卻介質排放管路上的閥門；

啟動所述內循環冷卻介質排放管路上設置的循環泵和外循環冷卻介質循環管路上的循環泵，使內外冷卻介質分別在內外循環管路上循環；

根據所監測的內外循環管路的溫度差實時調整內外循環管路的冷卻介質的流速；

根據所監測的水的硬度實時調整離子交換器的出水量；

根據所述外循環管路上監測的水位實時啟動補水裝置補水；

根據分別檢測的離子交換器入口和出口含鹽量和電阻實時更換離子交換器的樹脂。

與最接近的現有技術相比，本發明具有以下優異效果：