一種直流換流閥用閥外冷卻系統及其操作方法
【專利摘要】本發明提供一種直流換流閥用閥外冷卻系統及其操作方法，該系統包括：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管路依次串聯連接，串聯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有三通閥，三通閥并聯旁通管路與換流閥連接；根據環境溫度的變化對空氣冷卻器和閉式冷卻塔工作狀態的調節，使回路中的冷卻介質降溫并達到預設溫度。和現有技術比，本發明提供的直流換流閥用閥外冷卻系統，冷卻容量大，適應環境能力強，具有良好的節能節水功能。
【專利說明】一種直流換流閥用閥外冷卻系統及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種直流換流閥用閥外冷卻系統，具體講涉及一種直流換流閥用復合多氣候適應閥外冷卻系統及其操作方法。
【背景技術】
[0002]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。
[0003]目前，換流閥冷卻系統的閥外冷卻設備采用空氣冷卻器或閉式冷卻塔將換流閥產生的熱量排放到空氣中。換流閥冷卻系統按冷卻水冷卻方式劃分為:水一風換熱(空氣冷卻器)、水一水換熱(閉式冷卻塔)、制冷機換熱三種主要形式。空氣冷卻器的冷卻功率取決于環境溫度和冷卻水溫之差，一般用于環境溫度不太高的區域；閉式冷卻塔因蒸發需要消耗大量的水，一般用于水資源較為豐富的區域；制冷機換熱功率目前較小，一般小于1MW。
[0004]但是，我國西部地區如哈密屬于高溫干旱氣候特點，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行要求。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明提供了一種直流換流閥用閥外冷卻系統及其操作方法，不但冷卻容量大，而且適應環境能力強。
[0006]本發明的目的是采用下述技術方案實現的:
[0007]本發明提供的一種直流換流閥用閥外冷卻系統，其改進之處在于，所述系統包括: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管路依次串聯連接，所述串聯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有三通閥，所述三通閥并聯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；所述串聯管路和旁通管路與所述配水系統的水管連接。
[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管路連接，所述噴淋水池中的水通過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成水蒸汽通過風機排至大氣。
[0011]其中，所述噴淋水池設置在室外地下。
[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]本發明基于另一目的提供一種直流換流閥用閥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:
[0016]1、換流閥中帶有熱量的冷卻介質，通過主泵加壓至空氣冷卻器和閉式冷卻塔的串聯管路中；
[0017]2、測定環境溫度，確定空氣冷卻器和閉式冷卻塔的運行模式；當環境溫度低于-2 °C時，進入步驟3 ;當環境溫度為-2 V?23 °C時，跳至步驟4 ;當環境溫度為23°C?41°C時，跳至步驟5 ;當環境溫度高于41°C時，跳至步驟6 ;
[0018]3、當環境溫度低于_2°C時，空氣冷卻器和閉式冷卻塔停機，通過自然風冷即可將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0019]4、當環境溫度在-2V?23°C時，閉式冷卻塔停機，空氣冷卻器的冷卻風扇投入運行的數量不超過50%，通過調節空氣冷卻器運行的風機數量和頻率，將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0020]5、當環境溫度在23°C?41°C時，閉式冷卻塔停機，空氣冷卻器的冷卻風扇全部投入運行，將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0021]6、當環境溫度高于41°C，空氣冷卻器和閉式冷卻塔同時投入運行，使冷卻介質通過空氣冷卻器和閉式冷卻塔進行兩次冷卻，以達到所要降低的溫度值；進入步驟7 ；
[0022]7、經降溫后達到進入換流閥溫度要求的冷卻介質流入換流閥，并在換流閥中吸熱升溫；返回至步驟I。
[0023]其中，當閉式冷卻塔需要檢修時，關閉三通閥，使通往閉式冷卻塔的管路斷路，冷卻介質直接通過旁通管路回流到換流閥。
[0024]與現有技術比，本發明達到的有益效果是:
[0025]1、具有冷卻容量大特點。
[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、具有良好的環境適應能力。
[0028]通過空氣冷卻器和閉式冷卻塔負荷的調節和匹配，可以很好得適應外界環境溫度變化的要求。
[0029]3、具有良好的節能節水功能。
[0030]依據環境溫度變化進行運行模式的改變，以達到節能節水最優目的。
[0031]4、空氣冷卻器和閉式冷卻塔串聯冷卻方式，冷卻效果更佳。
[0032]5、閉式冷卻塔并聯旁通管路便于檢修。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是:本發明提供的直流換流閥用閥外冷卻系統的原理圖；
[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。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0036]本實施例以直流換流閥用閥外冷卻系統為例，如圖1所示，本發明實施例提供的直流換流閥用閥外冷卻系統包括: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通過管路依次串聯連接，串聯管路與換流閥7連接形成閉合回路；空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4之間設有三通閥3，三通閥3并聯旁通管路8與換流閥7連接。冷卻介質經過主泵I的壓力提升，進入空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4，將換流閥7產生的熱量在室外與空氣進行熱交換，冷卻后的介質再進入換流閥7，帶出熱量，回流到主泵I入口，形成密閉式循環冷卻系統。
[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與串聯管路連接，噴淋水池6設置在室外地下，噴淋水池6中的水通過噴淋水泵5均勻噴灑在換熱盤管9的表面，噴淋的水吸熱后蒸發成水蒸汽通過風機排至大氣。
[0038]其中，當環境溫度低于_2°C時，空氣冷卻器2的風機全停，只依賴自然風冷即可將冷卻介質降低到所要求的溫度值，同時使進入空氣冷卻器2的冷卻介質溫度不至太低；當環境溫度在_2°C?23°C時，空氣冷卻器2的冷卻風扇投入運行的數量不超過50%，可通過自動控制系統調節運行風機數量、風機頻率，使空氣冷卻器2處于最佳運行工況，使冷卻介質降低到所要求的溫度；當環境溫度在23°C?41°C時，空氣冷卻器2大部分時間內全部投入運行狀態，在一定頻率條件或滿負荷條件下工作，從而達到冷卻介質的降溫要求；當環境溫度高于41°C，空氣冷卻器2即使全部投入運行狀態，滿負荷工作，仍無法滿足冷卻要求，甚至冷卻介質被環境加熱升溫，此時就需要與空氣冷卻器2串聯的閉式冷卻塔4輔助冷卻，使得冷卻介質從空氣冷卻器2至閉式冷卻塔4進行二次冷卻，冷卻介質進入閉式冷卻塔4內的換熱盤管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,噴淋水吸熱后蒸發成水蒸汽通過風機排至大氣；在此過程中，換熱盤管9內的冷卻介質將得到進一步冷卻，經二次降溫后達到進入換流閥7的溫度要求的冷卻介質由循環水泵再送至換流閥7，在換流閥7內吸熱升溫后，再通過主泵I加壓排至串聯管路，如此周而復始地循環。
[0039]其中，當閉式冷卻塔4因意外故障需要檢修時，將通往閉式冷卻塔4的三通閥3關閉，冷卻介質不經過閉式冷卻塔4，直接經過旁通管路8回流到換流閥7，從而為閉式冷卻塔4檢修創造條件。
[0040]本發明還提供了直流換流閥用閥外冷卻系統的操作方法，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通過主泵I加壓至空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4的串聯管路中；
[0042]2、測定環境溫度，確定空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4的運行模式；當環境溫度低于-2 °C時，進入步驟3 ;當環境溫度為-2 V?23 °C時，跳至步驟4 ;當環境溫度為23°C?41°C時，跳至步驟5 ;當環境溫度高于41°C時，跳至步驟6 ;
[0043]3、當環境溫度低于-2 °C時，空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4停機，通過自然風冷即可將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0044]4、當環境溫度在_2°C?23°C時，閉式冷卻塔4停機，空氣冷卻器2的冷卻風扇投入運行的數量不超過50%，通過調節空氣冷卻器2運行的風機數量和頻率，將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0045]5、當環境溫度在23°C?41°C時，閉式冷卻塔停機4，空氣冷卻器2的冷卻風扇全部投入運行，將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟7 ；
[0046]6、當環境溫度高于41 °C，空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4同時投入運行，使冷卻介質通過空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4進行兩次冷卻，以達到所要降低的溫度值；進入步驟7 ；
[0047]7、經降溫后達到進入換流閥7溫度要求的冷卻介質流入換流閥7，并在換流閥7中吸熱升溫；返回至步驟I。
[0048]其中，當閉式冷卻塔4需要檢修時，關閉三通閥3，使通往閉式冷卻塔4的管路斷路，冷卻介質直接通過旁通管路8回流到換流閥7。
[0049]直流換流閥用閥外冷卻系統運行模式的最大優點是根據環境情況確定空氣冷卻器2和閉式冷卻塔4的投運狀態，從而使系統總是處于環境條件下的最佳運行、最低能耗狀態，保證了換流閥設備和水冷系統設備本身的穩定性、可靠性。
[0050]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種直流換流閥用閥外冷卻系統，其特征在于，所述系統包括: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管路依次串聯連接，所述串聯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有三通閥，所述三通閥并聯旁通管路與換流閥連接。
2.如權利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統，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；所述串聯管路和旁通管路與所述配水系統的水管連接。
3.如權利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統，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管路連接，所述噴淋水池中的水通過所述噴淋水泵均勻噴灑在換熱盤管的表面。
4.如權利要求3所述的直流換流閥用閥外冷卻系統，其特征在于，所述噴灑在換熱盤管表面的水吸熱后蒸發成水蒸汽通過風機排至大氣。
5.如權利要求4所述的直流換流閥用閥外冷卻系統，其特征在于，所述噴淋水池設置在室外地下。
6.如權利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統，其特征在于，所述空氣冷卻器的工作溫度為_2°C~41°C。
7.如權利要求6所述的直流換流閥用閥外冷卻系統，其特征在于，所述空氣冷卻器的工作溫度為23°C~41°C。
8.如權利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統，其特征在于，所述閉式冷卻塔的工作溫度為大于41 °C。
9.一種如權利要求1所述的直流換流閥用閥外冷卻系統的操作方法，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，通過主泵加壓至空氣冷卻器和閉式冷卻塔的串聯管路中； (2)測定環境溫度，確定空氣冷卻器和閉式冷卻塔的運行模式；當環境溫度低于_2°C時，進入步驟(3);當環境溫度為_2°C~23°C時，跳至步驟(4);當環境溫度為23°C~41°C時，跳至步驟(5);當環境溫度高于41°C時，跳至步驟(6)； (3)當環境溫度低于-2°C時，空氣冷卻器和閉式冷卻塔停機，通過自然風冷即可將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟(7)； (4)當環境溫度在_2°C~23°C時，閉式冷卻塔停機，空氣冷卻器的冷卻風扇投入運行的數量不超過50%，通過調節空氣冷卻器運行的風機數量和頻率，將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟(7); (5)當環境溫度在23°C~41°C時，閉式冷卻塔停機，空氣冷卻器的冷卻風扇全部投入運行，將冷卻介質降低到所要求的溫度值；跳至步驟(7)； (6)當環境溫度高于41°C，空氣冷卻器和閉式冷卻塔同時投入運行，使冷卻介質通過空氣冷卻器和閉式冷卻塔進行兩次冷卻，以達到所要降低的溫度值；進入步驟(7)； (7)經降溫后達到進入換流閥溫度要求的冷卻介質流入換流閥，并在換流閥中吸熱升溫；返回至步驟(1)。
10.如權利要求9所述的操作方法，其特征在于，當閉式冷卻塔需要檢修時，關閉三通閥，使通往閉式冷卻塔的管 路斷路，冷卻介質直接通過旁通管路回流到換流閥。
【文檔編號】H05K7/20GK103580504SQ201310545791
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】魏曉光, 周建輝, 王航, 欒洪洲, 王治翔, 安靖 申請人: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