一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)及其操作方法，該系統(tǒng)包括：主泵、空氣冷卻器和閉式冷卻塔，主泵、空氣冷卻器和閉式冷卻塔通過(guò)管路依次串聯(lián)連接，串聯(lián)管路與換流閥連接形成閉合回路；空氣冷卻器和閉式冷卻塔之間設(shè)有三通閥，三通閥并聯(lián)旁通管路與換流閥連接；根據(jù)環(huán)境溫度的變化對(duì)空氣冷卻器和閉式冷卻塔工作狀態(tài)的調(diào)節(jié)，使回路中的冷卻介質(zhì)降溫并達(dá)到預(yù)設(shè)溫度。和現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，冷卻容量大，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，具有良好的節(jié)能節(jié)水功能。
【專利說(shuō)明】一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，具體講涉及一種直流換流閥用復(fù)合多氣候適應(yīng)閥外冷卻系統(tǒng)及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)高壓直流輸電技術(shù)的日益成熟，直流輸電工程建設(shè)正處于發(fā)展的黃金期。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，冷卻系統(tǒng)作為換流閥散熱系統(tǒng)的重要組成，其運(yùn)行情況直接影響到整個(gè)直流系統(tǒng)的輸電能力。因此，保證冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠和高效運(yùn)行顯得尤為重要。
[0003]目前，換流閥冷卻系統(tǒng)的閥外冷卻設(shè)備采用空氣冷卻器或閉式冷卻塔將換流閥產(chǎn)生的熱量排放到空氣中。換流閥冷卻系統(tǒng)按冷卻水冷卻方式劃分為:水一風(fēng)換熱(空氣冷卻器)、水一水換熱(閉式冷卻塔)、制冷機(jī)換熱三種主要形式?？諝饫鋮s器的冷卻功率取決于環(huán)境溫度和冷卻水溫之差，一般用于環(huán)境溫度不太高的區(qū)域；閉式冷卻塔因蒸發(fā)需要消耗大量的水，一般用于水資源較為豐富的區(qū)域；制冷機(jī)換熱功率目前較小，一般小于1MW。
[0004]但是，我國(guó)西部地區(qū)如哈密屬于高溫干旱氣候特點(diǎn)，加上水資源匱乏，原有的空氣冷卻器和閉式冷卻塔的冷卻方式難以滿足換流閥的正常運(yùn)行要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)及其操作方法，不但冷卻容量大，而且適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。
[0006]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明提供的一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，所述系統(tǒng)包括:主泵、空氣冷卻器和閉式冷卻塔，所述主泵、空氣冷卻器和閉式冷卻塔通過(guò)管路依次串聯(lián)連接，所述串聯(lián)管路與換流閥連接形成閉合回路；所述空氣冷卻器和閉式冷卻塔之間設(shè)有三通閥，所述三通閥并聯(lián)旁通管路與換流閥連接。
[0008]其中，所述換流閥包括: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(tǒng)；所述串聯(lián)管路和旁通管路與所述配水系統(tǒng)的水管連接。
[0009]其中，所述閉式冷卻塔包括:噴淋水池、噴淋水泵和換熱盤管，所述換熱盤管與串聯(lián)管路連接，所述噴淋水池中的水通過(guò)所述噴淋水泵均勻噴灑在換熱盤管的表面。
[0010]其中，所述噴灑在換熱盤管表面的水吸熱后蒸發(fā)成水蒸汽通過(guò)風(fēng)機(jī)排至大氣。
[0011]其中，所述噴淋水池設(shè)置在室外地下。
[0012]其中，所述空氣冷卻器的工作溫度為-2°c?41 °C。
[0013]其中，所述空氣冷卻器的工作溫度為23°C?41 °C。
[0014]其中，所述閉式冷卻塔的工作溫度為大于41°C。
[0015]本發(fā)明基于另一目的提供一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)的操作方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0016]1、換流閥中帶有熱量的冷卻介質(zhì)，通過(guò)主泵加壓至空氣冷卻器和閉式冷卻塔的串聯(lián)管路中；
[0017]2、測(cè)定環(huán)境溫度，確定空氣冷卻器和閉式冷卻塔的運(yùn)行模式；當(dāng)環(huán)境溫度低于-2 °C時(shí)，進(jìn)入步驟3 ;當(dāng)環(huán)境溫度為-2 V?23 °C時(shí)，跳至步驟4 ;當(dāng)環(huán)境溫度為23°C?41°C時(shí)，跳至步驟5 ;當(dāng)環(huán)境溫度高于41°C時(shí)，跳至步驟6 ;
[0018]3、當(dāng)環(huán)境溫度低于_2°C時(shí)，空氣冷卻器和閉式冷卻塔停機(jī)，通過(guò)自然風(fēng)冷即可將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0019]4、當(dāng)環(huán)境溫度在-2V?23°C時(shí)，閉式冷卻塔停機(jī)，空氣冷卻器的冷卻風(fēng)扇投入運(yùn)行的數(shù)量不超過(guò)50%，通過(guò)調(diào)節(jié)空氣冷卻器運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù)量和頻率，將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0020]5、當(dāng)環(huán)境溫度在23°C?41°C時(shí)，閉式冷卻塔停機(jī)，空氣冷卻器的冷卻風(fēng)扇全部投入運(yùn)行，將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0021]6、當(dāng)環(huán)境溫度高于41°C，空氣冷卻器和閉式冷卻塔同時(shí)投入運(yùn)行，使冷卻介質(zhì)通過(guò)空氣冷卻器和閉式冷卻塔進(jìn)行兩次冷卻，以達(dá)到所要降低的溫度值；進(jìn)入步驟7 ；
[0022]7、經(jīng)降溫后達(dá)到進(jìn)入換流閥溫度要求的冷卻介質(zhì)流入換流閥，并在換流閥中吸熱升溫；返回至步驟I。
[0023]其中，當(dāng)閉式冷卻塔需要檢修時(shí)，關(guān)閉三通閥，使通往閉式冷卻塔的管路斷路，冷卻介質(zhì)直接通過(guò)旁通管路回流到換流閥。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是:
[0025]1、具有冷卻容量大特點(diǎn)。
[0026]空氣冷卻器和閉式冷卻塔共同工作，可以滿足各種輸電容量的功率要求。
[0027]2、具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力。
[0028]通過(guò)空氣冷卻器和閉式冷卻塔負(fù)荷的調(diào)節(jié)和匹配，可以很好得適應(yīng)外界環(huán)境溫度變化的要求。
[0029]3、具有良好的節(jié)能節(jié)水功能。
[0030]依據(jù)環(huán)境溫度變化進(jìn)行運(yùn)行模式的改變，以達(dá)到節(jié)能節(jié)水最優(yōu)目的。
[0031]4、空氣冷卻器和閉式冷卻塔串聯(lián)冷卻方式，冷卻效果更佳。
[0032]5、閉式冷卻塔并聯(lián)旁通管路便于檢修。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是:本發(fā)明提供的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)的原理圖；
[0034]其中:1、主泵；2、空氣冷卻器；3、三通閥；4、閉式冷卻塔；5、噴淋水泵；6、噴淋水池；7、換流閥；8、旁通管路；9、換熱盤管。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]本實(shí)施例以直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)為例，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)包括:主泵1、空氣冷卻器2、三通閥3、閉式冷卻塔4、噴淋水泵
5、噴淋水池6、換流閥7、旁通管路8、換熱盤管9。主泵1、空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4通過(guò)管路依次串聯(lián)連接，串聯(lián)管路與換流閥7連接形成閉合回路；空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4之間設(shè)有三通閥3，三通閥3并聯(lián)旁通管路8與換流閥7連接。冷卻介質(zhì)經(jīng)過(guò)主泵I的壓力提升，進(jìn)入空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4，將換流閥7產(chǎn)生的熱量在室外與空氣進(jìn)行熱交換，冷卻后的介質(zhì)再進(jìn)入換流閥7，帶出熱量，回流到主泵I入口，形成密閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)。
[0037]其中，閉式冷卻塔4包括:噴淋水池6、噴淋水泵5和換熱盤管9，換熱盤管9與串聯(lián)管路連接，噴淋水池6設(shè)置在室外地下，噴淋水池6中的水通過(guò)噴淋水泵5均勻噴灑在換熱盤管9的表面，噴淋的水吸熱后蒸發(fā)成水蒸汽通過(guò)風(fēng)機(jī)排至大氣。
[0038]其中，當(dāng)環(huán)境溫度低于_2°C時(shí)，空氣冷卻器2的風(fēng)機(jī)全停，只依賴自然風(fēng)冷即可將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值，同時(shí)使進(jìn)入空氣冷卻器2的冷卻介質(zhì)溫度不至太低；當(dāng)環(huán)境溫度在_2°C?23°C時(shí)，空氣冷卻器2的冷卻風(fēng)扇投入運(yùn)行的數(shù)量不超過(guò)50%，可通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)運(yùn)行風(fēng)機(jī)數(shù)量、風(fēng)機(jī)頻率，使空氣冷卻器2處于最佳運(yùn)行工況，使冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度；當(dāng)環(huán)境溫度在23°C?41°C時(shí)，空氣冷卻器2大部分時(shí)間內(nèi)全部投入運(yùn)行狀態(tài)，在一定頻率條件或滿負(fù)荷條件下工作，從而達(dá)到冷卻介質(zhì)的降溫要求；當(dāng)環(huán)境溫度高于41°C，空氣冷卻器2即使全部投入運(yùn)行狀態(tài)，滿負(fù)荷工作，仍無(wú)法滿足冷卻要求，甚至冷卻介質(zhì)被環(huán)境加熱升溫，此時(shí)就需要與空氣冷卻器2串聯(lián)的閉式冷卻塔4輔助冷卻，使得冷卻介質(zhì)從空氣冷卻器2至閉式冷卻塔4進(jìn)行二次冷卻，冷卻介質(zhì)進(jìn)入閉式冷卻塔4內(nèi)的換熱盤管9,噴淋水泵5從室外地下噴淋水池6抽水均勻噴灑到換熱盤管9的表面,噴淋水吸熱后蒸發(fā)成水蒸汽通過(guò)風(fēng)機(jī)排至大氣；在此過(guò)程中，換熱盤管9內(nèi)的冷卻介質(zhì)將得到進(jìn)一步冷卻，經(jīng)二次降溫后達(dá)到進(jìn)入換流閥7的溫度要求的冷卻介質(zhì)由循環(huán)水泵再送至換流閥7，在換流閥7內(nèi)吸熱升溫后，再通過(guò)主泵I加壓排至串聯(lián)管路，如此周而復(fù)始地循環(huán)。
[0039]其中，當(dāng)閉式冷卻塔4因意外故障需要檢修時(shí)，將通往閉式冷卻塔4的三通閥3關(guān)閉，冷卻介質(zhì)不經(jīng)過(guò)閉式冷卻塔4，直接經(jīng)過(guò)旁通管路8回流到換流閥7，從而為閉式冷卻塔4檢修創(chuàng)造條件。
[0040]本發(fā)明還提供了直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)的操作方法，具體包括下述步驟:
[0041]1、將換流閥7中帶有熱量的冷卻介質(zhì)通過(guò)主泵I加壓至空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4的串聯(lián)管路中；
[0042]2、測(cè)定環(huán)境溫度，確定空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4的運(yùn)行模式；當(dāng)環(huán)境溫度低于-2 °C時(shí)，進(jìn)入步驟3 ;當(dāng)環(huán)境溫度為-2 V?23 °C時(shí)，跳至步驟4 ;當(dāng)環(huán)境溫度為23°C?41°C時(shí)，跳至步驟5 ;當(dāng)環(huán)境溫度高于41°C時(shí)，跳至步驟6 ;
[0043]3、當(dāng)環(huán)境溫度低于-2 °C時(shí)，空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4停機(jī)，通過(guò)自然風(fēng)冷即可將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0044]4、當(dāng)環(huán)境溫度在_2°C?23°C時(shí)，閉式冷卻塔4停機(jī)，空氣冷卻器2的冷卻風(fēng)扇投入運(yùn)行的數(shù)量不超過(guò)50%，通過(guò)調(diào)節(jié)空氣冷卻器2運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù)量和頻率，將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0045]5、當(dāng)環(huán)境溫度在23°C?41°C時(shí)，閉式冷卻塔停機(jī)4，空氣冷卻器2的冷卻風(fēng)扇全部投入運(yùn)行，將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0046]6、當(dāng)環(huán)境溫度高于41 °C，空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4同時(shí)投入運(yùn)行，使冷卻介質(zhì)通過(guò)空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4進(jìn)行兩次冷卻，以達(dá)到所要降低的溫度值；進(jìn)入步驟7 ；
[0047]7、經(jīng)降溫后達(dá)到進(jìn)入換流閥7溫度要求的冷卻介質(zhì)流入換流閥7，并在換流閥7中吸熱升溫；返回至步驟I。
[0048]其中，當(dāng)閉式冷卻塔4需要檢修時(shí)，關(guān)閉三通閥3，使通往閉式冷卻塔4的管路斷路，冷卻介質(zhì)直接通過(guò)旁通管路8回流到換流閥7。
[0049]直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)運(yùn)行模式的最大優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)環(huán)境情況確定空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4的投運(yùn)狀態(tài)，從而使系統(tǒng)總是處于環(huán)境條件下的最佳運(yùn)行、最低能耗狀態(tài)，保證了換流閥設(shè)備和水冷系統(tǒng)設(shè)備本身的穩(wěn)定性、可靠性。
[0050]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:主泵、空氣冷卻器和閉式冷卻塔，所述主泵、空氣冷卻器和閉式冷卻塔通過(guò)管路依次串聯(lián)連接，所述串聯(lián)管路與換流閥連接形成閉合回路；所述空氣冷卻器和閉式冷卻塔之間設(shè)有三通閥，所述三通閥并聯(lián)旁通管路與換流閥連接。
2.如權(quán)利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述換流閥包括: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(tǒng)；所述串聯(lián)管路和旁通管路與所述配水系統(tǒng)的水管連接。
3.如權(quán)利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述閉式冷卻塔包括:噴淋水池、噴淋水泵和換熱盤管，所述換熱盤管與串聯(lián)管路連接，所述噴淋水池中的水通過(guò)所述噴淋水泵均勻噴灑在換熱盤管的表面。
4.如權(quán)利要求3所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述噴灑在換熱盤管表面的水吸熱后蒸發(fā)成水蒸汽通過(guò)風(fēng)機(jī)排至大氣。
5.如權(quán)利要求4所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述噴淋水池設(shè)置在室外地下。
6.如權(quán)利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣冷卻器的工作溫度為_2°C~41°C。
7.如權(quán)利要求6所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣冷卻器的工作溫度為23°C~41°C。
8.如權(quán)利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述閉式冷卻塔的工作溫度為大于41 °C。
9.一種如權(quán)利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: (1)換流閥中帶有熱量的冷卻介質(zhì)，通過(guò)主泵加壓至空氣冷卻器和閉式冷卻塔的串聯(lián)管路中； (2)測(cè)定環(huán)境溫度，確定空氣冷卻器和閉式冷卻塔的運(yùn)行模式；當(dāng)環(huán)境溫度低于_2°C時(shí)，進(jìn)入步驟(3);當(dāng)環(huán)境溫度為_2°C~23°C時(shí)，跳至步驟(4);當(dāng)環(huán)境溫度為23°C~41°C時(shí)，跳至步驟(5);當(dāng)環(huán)境溫度高于41°C時(shí)，跳至步驟(6)； (3)當(dāng)環(huán)境溫度低于-2°C時(shí)，空氣冷卻器和閉式冷卻塔停機(jī)，通過(guò)自然風(fēng)冷即可將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟(7)； (4)當(dāng)環(huán)境溫度在_2°C~23°C時(shí)，閉式冷卻塔停機(jī)，空氣冷卻器的冷卻風(fēng)扇投入運(yùn)行的數(shù)量不超過(guò)50%，通過(guò)調(diào)節(jié)空氣冷卻器運(yùn)行的風(fēng)機(jī)數(shù)量和頻率，將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟(7); (5)當(dāng)環(huán)境溫度在23°C~41°C時(shí)，閉式冷卻塔停機(jī)，空氣冷卻器的冷卻風(fēng)扇全部投入運(yùn)行，將冷卻介質(zhì)降低到所要求的溫度值；跳至步驟(7)； (6)當(dāng)環(huán)境溫度高于41°C，空氣冷卻器和閉式冷卻塔同時(shí)投入運(yùn)行，使冷卻介質(zhì)通過(guò)空氣冷卻器和閉式冷卻塔進(jìn)行兩次冷卻，以達(dá)到所要降低的溫度值；進(jìn)入步驟(7)； (7)經(jīng)降溫后達(dá)到進(jìn)入換流閥溫度要求的冷卻介質(zhì)流入換流閥，并在換流閥中吸熱升溫；返回至步驟(1)。
10.如權(quán)利要求9所述的操作方法，其特征在于，當(dāng)閉式冷卻塔需要檢修時(shí)，關(guān)閉三通閥，使通往閉式冷卻塔的管 路斷路，冷卻介質(zhì)直接通過(guò)旁通管路回流到換流閥。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK103580504SQ201310545791
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】魏曉光, 周建輝, 王航, 欒洪洲, 王治翔, 安靖 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞電力工程有限公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院