本發(fā)明涉及直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電接入電網(wǎng)和能源互聯(lián)是未來能源領(lǐng)域的一個重要課題，直流輸電技術(shù)是解決該課題的一種有效手段。而換流閥是直流輸電工程的核心設(shè)備。

換流閥在運行的過程中，其內(nèi)部的晶閘管、阻尼電容、均壓電容、阻尼電阻、均壓電阻、飽和電抗器、晶閘管控制單元等元器件會產(chǎn)生大量的熱量，尤其換流閥的核心器件晶閘管是溫度敏感器件，當(dāng)溫度超過其結(jié)溫時，將發(fā)生損壞而導(dǎo)致直流閉鎖。因此需配置一套專用冷卻系統(tǒng)以控制換流閥的溫度在允許范圍之內(nèi)，該冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)冷卻系統(tǒng)和外冷卻系統(tǒng)兩部分，內(nèi)冷卻系統(tǒng)為封閉式去離子水循環(huán)系統(tǒng)，示例的，結(jié)構(gòu)如圖1所示，溫度較低的內(nèi)冷水流過與換流閥緊密接觸的散熱器時會帶走換流閥上的熱量而升溫，升溫后的內(nèi)冷水流出換流閥后會循環(huán)到外冷卻系統(tǒng)部分的散熱裝置內(nèi)。

外冷卻系統(tǒng)目前普遍采用的是閉式冷卻塔(示例的，結(jié)構(gòu)如圖2所示)或空氣冷卻器(示例的，結(jié)構(gòu)如圖3所示)。閉式冷卻塔采用水蒸發(fā)來散熱，冷卻效率高，耗電少，占地小，但其外冷需要不斷蒸發(fā)耗費大量的水，并且會排放污水?？諝饫鋮s器采用大功率風(fēng)扇來散熱，外冷系統(tǒng)不需要耗水，不需要補(bǔ)水、水處理等等設(shè)備，系統(tǒng)更加簡單，在缺水干旱的地方尤其適用；但風(fēng)扇的占地面積大、耗電量大、噪聲也大。隨著直流輸電功率水平的不斷提高，換流閥的損耗也隨之增加，換流閥上的產(chǎn)生的熱量也相應(yīng)增加，跟換流閥配套的冷卻系統(tǒng)的容量也在不斷提升。那么，在直流輸電功率進(jìn)一步提高時，上述兩種冷卻方式的缺點會更加突出，有時會成為工程實施的制約因素。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供一種換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，用以改善由于直流輸電功率的不斷提高，導(dǎo)致單一外冷卻系統(tǒng)的缺點更加突出的問題，從而可以進(jìn)行更有效的散熱以及有利于工程實施。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)，所述混合式外冷卻系統(tǒng)包括：第一外冷卻系統(tǒng)和第二外冷卻系統(tǒng)，其中，所述第一外冷卻系統(tǒng)和所述第二外冷卻系統(tǒng)的類型不同，所述第二外冷卻系統(tǒng)為冷水機(jī)組。

可選的，所述第一外冷卻系統(tǒng)為空氣冷卻器。

可選的，所述第一外冷卻系統(tǒng)為閉式冷卻塔。

可選的，所述閉式冷卻塔包括噴淋水池，所述冷水機(jī)組包括蒸發(fā)器；所述冷水機(jī)組的蒸發(fā)器位于所述噴淋水池中。

可選的，所述第一外冷卻系統(tǒng)和冷水機(jī)組通過管道串聯(lián)?？蛇x的，所述系統(tǒng)還包括：第一閥門和第二閥門，所述第一閥門與所述冷水機(jī)組通過管道串聯(lián)，所述第一閥門和所述冷水機(jī)組串聯(lián)后與所述第二閥門通過管道并聯(lián)，所述第一閥門和第二閥門用于控制內(nèi)冷水是否通過冷水機(jī)組進(jìn)行換熱。

可選的，所述第一外冷卻系統(tǒng)和冷水機(jī)組通過管道并聯(lián)?？蛇x的，所述系統(tǒng)還包括閥門，所述閥門與所述冷水機(jī)組通過管道串聯(lián)，所述閥門用于控制內(nèi)冷水是否通過冷水機(jī)組進(jìn)行換熱。

可選的，所述冷水機(jī)組包括：

壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)具有排氣口和回氣口，所述回氣口與所述制冷劑出口相連；

冷凝器，所述冷凝器的入口與所述排氣口相連；

蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器具有制冷劑入口和制冷劑出口，所述制冷劑出口與所述回氣口相連；

第一節(jié)流裝置，所述第一節(jié)流裝置的出口與所述制冷劑入口相連，所述第一節(jié)流裝置的入口與所述冷凝器的出口相連；

控制裝置，所述控制裝置與所述壓縮機(jī)和所述第一節(jié)流裝置相連以控制所述壓縮機(jī)和所述第一節(jié)流裝置的工作狀態(tài)。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種換流閥的冷卻系統(tǒng)，包括：第一方面所述的外冷卻系統(tǒng)和內(nèi)冷卻系統(tǒng)，所述內(nèi)冷卻系統(tǒng)與所述換流閥通過管道連接，所述外冷卻系統(tǒng)用于對從所述內(nèi)冷卻系統(tǒng)流出的內(nèi)冷水進(jìn)行冷卻。

本發(fā)明實施例提供了一種換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)通過采用第一外冷卻系統(tǒng)和冷水機(jī)組的混合供冷方式，改善了由于直流輸電功率的不斷提高，導(dǎo)致單一外冷卻系統(tǒng)的缺點更加突出的問題，從而可以進(jìn)行更有效的散熱以及有利于工程實施。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種換流閥的內(nèi)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種換流閥的閉式冷卻塔外冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種換流閥的空氣冷卻器外冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種換流閥的冷水機(jī)組外冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖之一；

圖6為本發(fā)明實施例提供的換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖之二。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了便于清楚描述本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，在本發(fā)明的實施例中，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)，用于對直流輸電換流閥的冷卻。該混合式外冷卻系統(tǒng)包括：第一外冷卻系統(tǒng)和第二外冷卻系統(tǒng)，其中，第一外冷卻系統(tǒng)和第二外冷卻系統(tǒng)的類型不同，且第二外冷卻系統(tǒng)為冷水機(jī)組。

冷水機(jī)組的種類有多種，可選的，參考圖4所示，冷水機(jī)組包括：壓縮機(jī)1、冷凝器2、蒸發(fā)器3、第一節(jié)流裝置4、控制裝置(圖中未畫出)，其中壓縮機(jī)1優(yōu)選的為離心式磁懸浮壓縮機(jī)，壓縮機(jī)1具有排氣口a和回氣口b。蒸發(fā)器3優(yōu)選的為降膜式殼管換熱器，蒸發(fā)器3具有制冷劑入口d和制冷劑出口e。第一節(jié)流裝置4優(yōu)選的為電子膨脹閥。冷凝器2的入口與排氣口a相連，制冷劑出口e與回氣口b相連，第一節(jié)流裝置4的出口與制冷劑入口d相連，第一節(jié)流裝置4的入口與冷凝器2的出口相連?？刂蒲b置與壓縮機(jī)1和第一節(jié)流裝置4相連，控制裝置可以控制壓縮機(jī)1的開啟和關(guān)閉，控制裝置可以控制第一節(jié)流裝置4的開度。

如圖4所示，該冷水機(jī)組還包括液位傳感器5和冷卻流路6，液位傳感器5用于檢測蒸發(fā)器3內(nèi)的液位，液位傳感器5與控制裝置相連，控制裝置根據(jù)液位傳感器5的檢測結(jié)果控制第一節(jié)流裝置4的開度。冷卻流路6用于對壓縮機(jī)1的電機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻流路6上串聯(lián)有第二節(jié)流裝置和控制閥，冷卻流路6的一端與冷凝器2的第二端相連。具體地，第二節(jié)流裝置和控制閥可以設(shè)在壓縮機(jī)1內(nèi)?？蛇x地，第二節(jié)流裝置可以為毛細(xì)管，控制閥可以為電磁閥。

冷水機(jī)組運行時，低溫低壓的氣態(tài)制冷劑從回氣口b進(jìn)入壓縮機(jī)1，被壓縮機(jī)1壓縮后形成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，然后制冷劑再進(jìn)入到冷凝器2中被冷卻為低溫高壓液體，低溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過第一節(jié)流裝置4節(jié)流降壓后變成低溫低壓氣液混合體，最后制冷劑進(jìn)入到蒸發(fā)器3吸熱后再次變成低溫低壓的制冷劑氣體。液位傳感器5檢測蒸發(fā)器3內(nèi)的液位，控制裝置根據(jù)液位傳感器5的檢測結(jié)果控制第一節(jié)流裝置4的開度以控制經(jīng)過第一節(jié)流裝置4進(jìn)入到蒸發(fā)器3內(nèi)的制冷劑的量，從而通過結(jié)合液位傳感器5和電子膨脹閥的控制方式，以更精確的液位控制保證冷水機(jī)組的制冷劑量，確保蒸發(fā)器3內(nèi)的制冷劑液位較低而避免壓縮機(jī)1吸氣帶液，延長冷水機(jī)組的使用壽命。當(dāng)然可以理解的是，還可以通過檢測冷水機(jī)組的排氣或者吸氣的過熱度等方式控制進(jìn)入到蒸發(fā)器3內(nèi)的制冷劑的量。

當(dāng)控制閥處于打開狀態(tài)時，從冷凝器2排出的一部分制冷劑進(jìn)入到冷卻流路6中，進(jìn)入到冷卻流路6中的制冷劑經(jīng)過第三節(jié)流裝置的節(jié)流降壓后變成低溫低壓氣液混合體，從冷卻流路6排出的制冷劑可以對電機(jī)進(jìn)行冷卻，以降低電機(jī)的溫度，提高電機(jī)的使用壽命。

根據(jù)上述的冷水機(jī)組，可以提高冷水機(jī)組的性能和使用舒適性，同時可以采用較少的制冷劑取得較好的換熱系數(shù)，進(jìn)一步提高機(jī)組性能，同時冷水機(jī)組的制冷劑調(diào)節(jié)范圍廣，機(jī)組運行要求調(diào)節(jié)平滑穩(wěn)定。

在本發(fā)明實施例中，冷水機(jī)組種類或結(jié)構(gòu)不局限于上述描述的冷水機(jī)組，可以是滿足本發(fā)明實施例中的應(yīng)用要求的現(xiàn)有技術(shù)中的任一種冷水機(jī)組。

可選的，第一外冷卻系統(tǒng)為空氣冷卻器?？諝饫鋮s器是通過采用大功率風(fēng)扇來對送到室外的內(nèi)冷水進(jìn)行降溫的?？諝饫鋮s器的種類和結(jié)構(gòu)有多種，具體的參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不做限制。在本發(fā)明實施例中，內(nèi)冷水指的是在內(nèi)冷卻系統(tǒng)中流動的水。采用空氣冷卻器與冷水機(jī)組混合供冷的方式，可以改善增加空氣冷卻器的規(guī)模導(dǎo)致的占地面積大，噪聲大等問題。

可選的，第一外冷卻系統(tǒng)為閉式冷卻塔。閉式冷卻塔的種類和結(jié)構(gòu)有多種，具體的參考現(xiàn)有技術(shù)，此處不做限制。采用閉式冷卻塔與冷水機(jī)組混合供冷的方式，首先可以顯著減少外冷系統(tǒng)的冷卻水蒸發(fā)量，蒸發(fā)耗水量節(jié)省的多少與冷水機(jī)組配置的容量成正比例關(guān)系；其次可以減少冷卻系統(tǒng)的污水排放量，減少對環(huán)境的污染，污水治理的費用和工作量也可減少；另外經(jīng)冷水機(jī)組預(yù)先冷卻后的內(nèi)冷水溫度有一定降低，即流到冷卻塔換熱盤管內(nèi)的水溫較低，噴淋水池內(nèi)水溫也有一定程度降低，外冷系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象可得到一定緩解。

當(dāng)?shù)谝煌饫鋮s系統(tǒng)為閉式冷卻塔時，可選的，閉式冷卻塔包括噴淋水池，冷水機(jī)組包括蒸發(fā)器；冷水機(jī)組的蒸發(fā)器位于噴淋水池中。冷水機(jī)組用于冷卻噴淋水池中的水，以降低噴淋水的溫度。這樣經(jīng)冷水機(jī)組預(yù)先冷卻后噴淋水池內(nèi)的噴淋水溫度有一定降低，即流到冷卻塔換熱盤管內(nèi)的水溫較低，外冷系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象可得到一定緩解。需要說明的是噴淋水池也可以叫噴淋水槽，在本發(fā)明中的很多結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有技術(shù)中都有多個名稱，其實質(zhì)一樣，在此不再一一列舉。

可選的，參考圖5所示(圖中內(nèi)冷卻系統(tǒng)省略)，第一外冷卻系統(tǒng)和冷水機(jī)組通過管道串聯(lián)。優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括：第一閥門和第二閥門，第一閥門與冷水機(jī)組通過管道串聯(lián)，第一閥門和冷水機(jī)組串聯(lián)后與第二閥門通過管道并聯(lián)，第一閥門和第二閥門用于控制內(nèi)冷水是否通過冷水機(jī)組進(jìn)行換熱。當(dāng)打開第一閥門，閉合第二閥門時，內(nèi)冷水從內(nèi)冷系統(tǒng)流出后經(jīng)第一外冷卻系統(tǒng)換熱后回到內(nèi)冷系統(tǒng)；當(dāng)閉合第一閥門，打開第二閥門時，內(nèi)冷水從內(nèi)冷系統(tǒng)流出后經(jīng)第二外冷卻系統(tǒng)又經(jīng)第一外冷卻系統(tǒng)換熱后回到內(nèi)冷系統(tǒng)。

可選的，參考圖6所示(圖中內(nèi)冷卻系統(tǒng)省略)，第一外冷卻系統(tǒng)和冷水機(jī)組通過管道并聯(lián)。優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括閥門，閥門與冷水機(jī)組通過管道串聯(lián)，閥門用于控制內(nèi)冷水是否通過冷水機(jī)組進(jìn)行換熱。即當(dāng)閥門打開時，內(nèi)冷水從內(nèi)冷系統(tǒng)流出后經(jīng)第一外冷卻系統(tǒng)換熱后回到內(nèi)冷系統(tǒng)；當(dāng)閥門閉合時，內(nèi)冷水從內(nèi)冷系統(tǒng)流出后分為兩路，一路進(jìn)入第一外冷卻系統(tǒng)，一路進(jìn)入第二外冷卻系統(tǒng)中，兩路被冷卻后的內(nèi)冷水再匯聚到一起后回到內(nèi)冷系統(tǒng)。

本發(fā)明實施例提供了一種換流閥的混合式外冷卻系統(tǒng)，通過采用第一外冷卻系統(tǒng)和冷水機(jī)組的混合供冷方式，改善了由于直流輸電功率的不斷提高，導(dǎo)致單一外冷卻系統(tǒng)的缺點更加突出的問題，從而可以進(jìn)行更有效的散熱以及有利于工程實施。

實施例二

本發(fā)明實施例提供了一種換流閥的冷卻系統(tǒng)，包括：實施例一所述的外冷卻系統(tǒng)和內(nèi)冷卻系統(tǒng)，內(nèi)冷卻系統(tǒng)與換流閥通過管道連接，具體可參考現(xiàn)有技術(shù)，外冷卻系統(tǒng)用于對從內(nèi)冷卻系統(tǒng)流出的內(nèi)冷水進(jìn)行冷卻，具體參考上述實施例，在此不再贅述。

本發(fā)明實施例提供了一種換流閥的冷卻系統(tǒng)，通過采用第一外冷卻系統(tǒng)和冷水機(jī)組的混合供冷方式，改善了由于直流輸電功率的不斷提高，導(dǎo)致單一外冷卻系統(tǒng)的缺點更加突出的問題，從而可以進(jìn)行更有效的散熱以及有利于工程實施。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。