[發明專利]一種平衡水池防凍系統

在審

• 申請號: 202011032747.7
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112361862A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 郭賢珊;韓坤;劉官;洪波;陳本乾;楊勇;張文博;朱毅
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司;國網經濟技術研究院有限公司;國網山東省電力公司經濟技術研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 朱曉娟

一種平衡水池防凍系統，該系統包括室內冷卻管路、室外冷卻管路和換熱管路；室內冷卻管路將換流閥運行時產生的熱量傳遞至室內冷卻管路中的冷卻水，使得冷卻水加熱升溫；室內冷卻管路將加熱升溫后的冷卻水傳輸至所述室外冷卻管路和換熱管路；室外冷卻管路將冷卻水的熱量排放至環境空氣中，然后將冷卻水由主泵送回至換流閥；換熱管路和所述加熱升溫后的冷卻水進行換熱，將換熱后的介質傳輸至平衡水池，以將熱量交換給平衡水池中的介質。該系統利用換流閥冷卻系統產生的余熱，保證冷卻系統平衡水池介質溫度在冬季極端低溫環境下大于結冰溫度，防止噴淋水結冰，既提高了換流閥正常運行的可靠性，又減少了能源浪費。

技術領域

本發明涉及直流輸電換流閥技術領域，具體涉及一種平衡水池防凍系統。

背景技術

換流閥是直流輸電工程中交直流轉換的核心功能單元，其元器件在運行過程中產生較大的熱量，需要通過換流閥冷卻系統將熱量散出去，以保障換流站的安全可靠運行。一般情況下，換流閥冷卻系統出水溫度在50～60℃，且冷卻容量大(如晉北換流站，換流閥設計出水溫度為56℃，最大換熱量5100kW)，但由于換流閥冷卻系統余熱屬于低品位能源，回收利用難度大，目前未開展任何余熱回收和利用，換流閥產生的熱量通過空冷器/冷卻塔直接排放到環境空氣中，造成能源的極大浪費。

另外，我國80％以上的煤炭和清潔能源(水電、風能和太陽能)分布在西北地區，因此直流輸電工程發電、送電換流站大部分建設在西北地區。而西北地區通常具有極端環境溫度低的特點，冬季極端條件下，使用閉式冷卻塔作為的換熱末端的冷卻系統，其平衡水池內介質存在結冰的風險，進而破壞平衡水池結構強度，嚴重影響換流閥正常運行的可靠性。為了防止平衡水池內介質在冬季結冰，需要給平衡水池進行保溫處理或加熱水池內介質。目前常用的防凍技術是通過在平衡水池內引出一循壞回路，在循環回路上采用電阻直接接觸式加熱方式對介質進行加熱，使平衡水池內水溫維持在冰點溫度以上，達到防凍的效果。但電阻直接接觸式加熱的方式存在以下缺點：

1.電阻直接接觸式加熱的方式需要額外消耗電能，且能耗大，效率低，運行成本高。

2.平衡水池的水質相對較差，采用直接接觸式加熱形式，電加熱器表面溫度高，很容易形成水垢，水垢的存在會進一步增加傳熱熱阻、水阻，惡化傳熱效果，最終引起電加熱器干燒故障。

3.由于電加熱器安裝在平衡水池循環回路上，受管道容積影響，加熱極不均勻，且加熱時間長。

在此條件下，需考慮提出一種新型平衡水池防凍技術，具有節能環保、運行成本低、可靠性高、穩定性好、操作方便的特點。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種平衡水池防凍系統，將換流閥運行時產生的余熱通過室內冷卻管路輸送至室外冷卻管路進行散熱，通過熱交換的方式將室外冷卻管路中的熱量交換給換熱回路，換熱回路將熱量輸送至平衡水池，將平衡水池的介質加熱，使平衡水池介質溫度在冬季極端溫度條件下大于冰點溫度，最終達到防凍的目的。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案實現：

本發明提供了一種平衡水池防凍系統，包括室內冷卻管路、室外冷卻管路和換熱管路；

所述室內冷卻管路將換流閥運行時產生的熱量傳遞至室內冷卻管路中的冷卻水，使得冷卻水加熱升溫；

所述室內冷卻管路連接所述室外冷卻管路和所述換熱管路，將加熱升溫后的冷卻水傳輸至所述室外冷卻管路和換熱管路；

所述室外冷卻管路將冷卻水的熱量排放，將冷卻水由主泵送回至換流閥；

所述換熱管路和所述加熱升溫后的冷卻水進行換熱，將換熱后的介質傳輸至平衡水池，以將熱量交換給平衡水池中的介質。

進一步的，所述室內冷卻管路包括換流閥、水處理回路、主泵和三通閥；